串联式混合动力汽车辅助动力单元及其控制系统仿真研究

北京工业大学硕士学位论文串联式混合动力汽车辅助动力单元及其控制系统仿真研究姓名：于浩申请学位级别：硕士专业：热能工程指导教师：冯能莲20090501串联式混合动力汽车辅助动力单元及其控制系统仿真研究作者：于浩学位授予单位：北京工业大学相似文献(10条)1.会议论文冯能莲.王绍林.周大森.俞黎明.胡志洁奥运场馆电动汽车辅助动力单元控制系统研究2007辅助动力单元(APU,AuxiliaryPowerUnit)是混合动力电动汽车的重要组成部分,为实现APU中发动机的自动起止与转速控制和发动机-发电机组的保护,设计了奥运场馆电动汽车辅助动力单元控制系统。试验表明,该控制系统能够实现发动机的自动起动与停机,且充电时转速平稳,振荡幅度小,较好地实现了辅助动力单元的控制。2.期刊论文曹珊.于秀敏.李君.杨世春.钟祥麟.孙平.CaoShan.YuXiumin.LiJun.YangShichun.ZhongXianglin.SunPing混合动力汽车辅助动力单元控制器接口设计-计算机测量与控制2006,14(4)汽车辅助动力单元是控制发动机和发电机以使整车实现良好的燃油经济性,排放性和动力性,介绍了基于Intel80C196KC的混合动力辅助单元控制器的硬件接口设计,系统包括存储器模块、A/D模块、D/A模块以及CAN通讯模块的电路设计,单片机外部采用动态切换方式,总线通讯方式为CAN通讯,实验结果表明,该控制器具有较高的数据处理性能和可靠性,硬件接口设计合理,响应速度快,满足实验台架的控制要求.3.学位论文李晓英混合动力汽车辅助动力单元控制系统研究2004我国汽车工业可持续发展所面临的两大难题，一是环境污染，二是石油资源匮乏。混合动力汽车采用内燃机和电动机作为动力源，已经成为国际公认的解决两大难题的有效方法。日本、美国和欧洲等发达国家的政府部门、各大汽车公司和相关零部件厂商都投入巨资进行混合动力汽车和零部件研制开发以及关键技术攻关。进行的研究表明，混合动力汽车是解决两大难题最具竞争的途径，目前已取得了可喜的成绩。国家科技部也把混合动力汽车的整车和零部件开发列为“十五”“863”计划重大专项。本单位与中国汽车技术中心共同承担天津“十五”重点攻关项目－“混合动力汽车用发动机匹配及动力系统”的研制开发。本单位主要负责辅助动力单元(发动机－发电机组，又称APU)控制系统及CAN通讯系统的开发。本文即围绕这项技术开展研究工作。辅助动力单元作为混合动力汽车的主动力源，其控制策略和控制算法的优劣将直接影响到整车的动力性、经济性和排放性。本文详细分析确定了辅助动力单元的控制策略和控制算法，并编制和开发了相应的控制和通讯系统的软硬件。通过整车台架实验，验证了控制和通讯系统的可行性及控制算法的正确性，为混合动力辅助动力单元控制系统开发和方案设计提供理论依据。本文开展了以下几个方面的研究工作：首先，本文对串联混合动力中巴结构型式及其动力总成(发动机－发电机组，电动机，电池)进行选型分析，并对其特性参数选择提供了选择原则，根据中巴车的性能指标确定了动力总成的主要参数。各元件参数确定之后，本文分析研究了串联混合动力汽车的控制策略及工作模式，串联混合动力的控制策略分为恒温器式和功率跟随式，它们之间具有各自的控制侧重点及优缺点；接着通过仿真结果分析和研究了两种控制模式的控制效果，最后将功率跟随加恒温器作为本串联系统的控制策略，它融合了两种控制策略的优点，使整车的性能指标均能达到预期的目标。经过本文的介绍，使我们对串联混合动力汽车的控制策略有了更进一步的了解和掌握，并为辅助动力单元控制策略及控制目标的确定提供依据和原则。其次，本文研究并分析了辅助动力单元系统的控制策略和工作模式，其控制策略分为最低燃油消耗点控制和最低燃油消耗线控制两种，它们之间具有各自的控制侧重点和优缺点；本文根据SOFIM8140.43C发动机工作区域内的等油耗线，确定了发动机的最佳工作区，接着通过仿真结果分析，确定了最低燃油消耗点线接合控制方案，它保证发动机始终工作在燃油消耗和排放性较好的区域，且避免了发动机的频繁启动，电池组也始终处于浅循环充放电，对两者都有利。辅助动力单元控制策略和控制算法的确定为控制系统软件设计提供了理论依据。再次，本文根据辅助动力单元控制策略确定了其控制方案和控制方法，并编制和设计了相应的控制系统和通讯系统的软、硬件。本文详细设计了APU系统起动、怠速暖机、稳态工作和停机的程序框图，并在发动机恒转速控制和发电机励磁电流控制中加入了智能PID控制算法，进行了在线PID控制参数调整并获得了满意的效果。本控制系统包括APU电控系统和CAN通讯系统。APU电控系统负责数据采集并将其处理成CPU能够处理的数字量，将CPU计算输出的控制数字量转换为执行器的驱动量来调整发动机油门位置。CAN总线是一种有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络，已被广泛应用于工业控制领域，故本文采用CAN总线通讯系统，主要负责APU控制系统与各子系统和主控制系统之间的信息传递并实时监测APU系统工作参数实现故障诊断功能。在单片机系统设计中，本文采用了80C196KB作为主控芯片，82527作为独立CAN总线控制器，TJA1050作为CAN收发器，同时设计了电控单元软件和硬件方面的抗干扰措施，以提高控制单元工作的可靠性和抗干扰性能，保证它能够正常工作。最后，本文在完成APU系统性能曲线实验后，设计了混合动力系统联合调试试验台架，完成了各子系统输入输出量的测试，各子系统的性能实验及控制系统和通讯系统的开发调试。从实验数据可以看出，混合动力中巴不仅在动力性方面有很大提高，而且发动机工作在油耗和排放相对较低的区域，燃油经济性百公里油耗由原车的23.59L下降到13.4L，下降了43.2％，HC、NOx、CO排放较原车分别下降了65.2％、33.9％、19.5％。这表明所设计的辅助动力单元控制系统控制策略的可行性，同时该试验圆满完成了第一轮的性能测试任务，提供了详细的稳态实验结果，有效验证了控制算法的正确性，为控制系统进一步开发和优化提供了依据。综合上述研究内容，本文所开发的辅助动力单元控制器达到了项目要求的性能指标，为混合动力APU系统进一步优化设计提供了依据，并为混合动力汽车整车控制系统开发奠定了基础，所以本文的研究成果对推动我国混合动力汽车的研究具有一定的现实意义。4.期刊论文程艳混合动力汽车及关键技术综述-硅谷2010,(1)随着能源和污染问题的日益严峻,对混合动力汽车的需求逐渐显现.因此,通过对混合动力汽车的概念及含义、混合动力汽车的优点、混合动力汽车类型等方面的介绍,论述混合动力汽车的关键技术.5.期刊论文郝利君.徐波.吴广通.何洪文串联式混合电动公交车动力系统仿真研究-车用发动机2004,(5)针对串联式混合电动公交车BJD6100HEV的工作特性,确定了发动机发电机辅助动力系统的恒温器控制策略,并对整车动力系统主要部件牵引电机、电池组、发动机与发电机组进行了选型.利用ADVISOR软件构建了车辆仿真模型,在一定驱动循环下的仿真计算结果表明,所选元件性能参数匹配合理,控制策略可行,能够计算得到辅助动力单元最佳工作点,实现优化控制,为下一步实验研究奠定了基础.6.期刊论文刘旭东.段建民.LIUXu-dong.DUANJian-min辅助混合动力汽车辅助动力控制系统的研究-机械设计与制造2009,(1)对辅助混合动力汽车进行了技术研究,详细介绍了其系统构成和三种工作模式.为了实现辅助动力系统和整车高效运转,开发了辅助动力控制系统,重点介绍了辅助动力控制系统的控制策略和功能实现.辅助动力系统采用开关式控制策略,发动机采用恒转速控制.最后实验结果表明辅助动力系统可以实现对车载能源的高效补充,混合驱动模式下行驶里程比纯电动模式提高约10%.7.期刊论文宗立志.段建民.许家群.贾恩明.吴艳苹.ZongLizhi.DuanJianmin.XuJiaqun.JiaEnming.WuYanping混合动力汽车辅助动力控制器设计与实现-计算机测量与控制2008,16(3)本控制器针对串联式混合动力汽车进行设计,根据整车工作状态及工作模式对辅助动力单元进行控制,以调节辅助动力单元工作状态,协调混合动力电动汽车能量分配.整车采用串联式混合动力结构,由蓄电池组和发电机组提供能量,以三相异步电机构成驱动系统.本控制器实现了基于TMS320F2812的辅助动力单元控制器的设计.采用了由发电机组的放电电流和发动机转速构成的双闭环控制结构,在实际应用中使辅助动力单元的能量输出达到了良好的控制效果.8.期刊论文成森.孙业保.耿东.杨为琛.孙逢春串联型混合动力汽车动力系统设计与仿真-车辆与动力技术2003,(4)对串联型混合电动公交车的动力系统进行了设计及部件选型,在分析其工作模式的基础上,确定了发动机发电机辅助动力单元的恒温器控制策略.对该混合动力系统的仿真分析表明,该辅助动力系统的控制策略可行,发动机发电机辅助动力单元在混合电动汽车动力系统功率输出过程中可以起到预期的功率平衡及补充作用.9.学位论文陈鹏新型混合动力汽车双转子电机控制系统的设计2007随着全球石油资源的紧张和大气污染的日益严重，混合动力汽车受到越来越广泛的关注。混合动力电动汽车(HybridElectricVehicle，简称HEV)是在一辆汽车上同时配各电力驱动系统和辅助动力单元(APU)的汽车。与电动汽车和燃油汽车相比，混合动力电动汽车具有高的燃油经济性、高性能和低排放的优势。混合动力汽车要进入实用化，需要合理解决机电耦合传动模式等问题。因此，建立一种高效能电机驱动系统，并采用一种有效的控制方法，是解决混合动力电动汽车技术革新的一项关键内容。本课题提出了一种新型的双转子电机结构应用于混合动力汽车驱动系统中，并设计了其控制系统。其具有结构简单、运行可靠、功率分配比合理等特点，理论上解决了传统混合动力电动汽车中两个级联电机的复杂结构和功率不均衡的问题。本文主要进行双转子电机控制系统的设计。首先，推导出了双转子电机的数学模型，提出了其转子磁场定向的控制策略，并利用MatLab/SimuLink/S-Function进行数字仿真验证电机模型及控制方案的正确性。另外，设计了双转子电机逆变变频控制器硬件电路及其软件控制系统。其中，硬件电路包括主功率电路、DSP最小系统电路、控制采样电路、开关电源电路以及显示电路等，控制系统以TMS320LF2407型号DSP为控制核心，提出了一种转子磁场定向控制策略，仿真实现了电机各种运行状态的控制。最终验证了双转子电机结构在混合动力汽车驱动系统中应用是可行的。10.期刊论文肖艳解密混合动力汽车-交通与运输2006,(3)能源紧张的现实迫使工程师们想出了开发一种混合动力装置(缩写HEV)的汽车.所谓混合动力装置,就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力.辅助动力单元,实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组.形象一点说,就是将传统发动机尽量做小,让一部分动力由电池-电动机系统承担.这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长、动力性好的优点,又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处,二者并肩战斗,取长补短,汽车的热效率可提高10%以上,废气排放可改善30%以上.本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：8749a0a6-6398-4c8c-863e-9e5d016d408e下载时间：2010年12月31日