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混合动力汽车双模EVT构型分析

关注热度:643   来源:新能源学术论文  作者:张俊
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【摘要】:功率分流式混合动力汽车具有串联式和并联式的优点,能实现发动机和车轮的转速转矩解耦,实现无极变速,因此构型也被称为电子无极变速器(EVT)。按照功率分流的方式可以分成三种单模构型:输入分流、输出分流、复合分流构型。将三种结构两两组合,可以获得双模构型,现使用的双模构型一般由输入分流和复合分流组合而成。相比于单模构型,双模构型中发动机具有更广的工作区间,并且传动效率更高。但是双模构型结构复杂,种类繁多,在构型分析,构型选择,以及控制策略方面都较为复杂。本文对功率分流式双模构型进行了构型分析,构型选择以及控制方法方面的研究。主要内容如下:1.分析已有的双模EVT构型,比较这些构型的异同。使用杠杆法对其中的一款构型进行详细分析。包括工作过程中发动机、电机的转速转矩变化,构型中固定速比功能和实现方式,以及构型的所有工作模式。2.机械点是功率分流式混合动力构型的一个重要的参数,其大小对汽车的诸多性能均有影响,并且对构型选择至关重要。本章首先分析了机械点对车辆性能的影响,包括发动机和电机的工作范围、传动效率及车辆动力性。其次着重探讨机械点的大小如何确定。最后提出了基于机械点的构型选择方法,方法可用于对输入分流、输出分流、复合分流和双模构型进行构型选择。3.由于功率分流EVT构型和AT构型都是由行星机构组合而成,因而本文参照AT的设计流程,提出了双模EVT构型的设计流程。具体步骤如下:1.传动比范围的确定,2.机械点大小的确定,3.基于机械点的构型选择,4.添加离合器,5.仿真分析验证。用此流程进行实例研究,使用Prius车型的参数,包括整车参数、性能参数、发动机参数、电机参数等,设计双模EVT的构型。最后得到了2个双模构型,3个双模+4固定速比的构型。4.选择前文设计所得构型中的一种,进行仿真分析。首先分析整车工作模式,整车控制流程,以及发动机工作点的控制方法。而后使用AMESIM软件进行整车模型的搭建,用MATLAB/Simulink搭建基于发动机最优曲线的控制算法,最后使用两者联合仿真得到车辆的动力性和经济性,并将仿真结果与Prius车型的动力性和经济性进行对比,最终得出两项性能均优于单模Prius构型的结论。从而验证设计构型的合理性,及双模对单模构型的优势。综上所述,本文提出的构型选择方法、设计流程和仿真控制方法完善了功率分流式双模EVT构型的分析、设计以及控制方法,为后续的硬件在环和实车研究打下基础。
【关键词】:混合动力 功率分流式 EVT 双模 机械点
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:U469.7
【目录】:
  • 摘要4-6
  • ABSTRACT6-12
  • 第一章 绪论12-22
  • 1.1 混合动力汽车分类12-14
  • 1.2 功率分流式构型研究现状14-19
  • 1.2.1 构型的分类14-16
  • 1.2.2 构型分析16-17
  • 1.2.3 构型的设计方法17-18
  • 1.2.4 整车控制策略18-19
  • 1.3 研究的不足之处19-20
  • 1.4 研究意义与内容20-22
  • 1.4.1 研究意义20
  • 1.4.2 研究内容20-22
  • 第二章 双模EVT的构型分析22-44
  • 2.1 分析方法及现有双模构型22-25
  • 2.1.1 杠杆分析法22-23
  • 2.1.2 现有双模EVT的构型23-25
  • 2.2 构型的转速转矩、传递效率分析25-33
  • 2.2.1 2MT70构型的特点25-26
  • 2.2.2 Low EVT模式26-30
  • 2.2.3 High EVT模式30-33
  • 2.2.4 EVT模式33
  • 2.3 构型中固定速比的分析33-38
  • 2.3.1 固定速比的实现33-35
  • 2.3.2 固定速比的功能35-36
  • 2.3.3 固定速比离合器的布置36-38
  • 2.4 构型的工作模式分析38-43
  • 2.4.1 停车模式(Parking mode)38
  • 2.4.2 纯电动模式(EV mode)38-39
  • 2.4.3 启动发动机模式(Cranking mode)39
  • 2.4.4 混合驱动模式(Hybrid mode)39-41
  • 2.4.5 制动能量回收模式(Braking mode)41-43
  • 2.5 本章小结43-44
  • 第三章 基于机械点的构型选择44-64
  • 3.1 机械点44-48
  • 3.2 输入分流构型(input-split)48-50
  • 3.2.1 输入分流构型的种类48-49
  • 3.2.2 基于机械点构型选择49-50
  • 3.3 输出分流构型(output-split)50-55
  • 3.3.1 输出分流构型的种类51-52
  • 3.3.2 机械点对机构性能的影响52-54
  • 3.3.3 基于机械点构型选择54-55
  • 3.4 复合分流构型(compound-split)55-58
  • 3.4.1 构型的种类55-56
  • 3.4.2 基于机械点的构型选择56-58
  • 3.5 双模构型(two-modes)58-62
  • 3.5.1 双模构型的选择59-61
  • 3.5.2 固定速比构型的添加61-62
  • 3.6 本章小结62-64
  • 第四章 双模EVT构型设计流程64-82
  • 4.1 自动变速器(AT)构型设计流程64-66
  • 4.2 双模EVT构型的设计流程66-74
  • 4.2.1 双模构型的几点说明66-68
  • 4.2.2 速比的范围68-69
  • 4.2.3 机械点的取值69-74
  • 4.2.4 构型的选择74
  • 4.3 实例研究74-81
  • 4.3.1 构型参数74-75
  • 4.3.2 机械点的计算75-77
  • 4.3.3 构型的选择77-81
  • 4.4 本章小结81-82
  • 第五章 仿真分析82-102
  • 5.1 整车工作模式分析83-88
  • 5.1.1 发动机最大功率和行驶车速的关系83-85
  • 5.1.2 电机特性85-86
  • 5.1.3 发动机启停控制86-87
  • 5.1.4 整车工作模式门限87-88
  • 5.2 基于发动机最优曲线控制算法88-95
  • 5.2.1 整车控制流程89-90
  • 5.2.2 发动机转速控制90-94
  • 5.2.3 发动机负荷率控制94-95
  • 5.3 AMESIM和Simulink联合仿真95-100
  • 5.3.1 模型的搭建95-97
  • 5.3.2 仿真结果97-100
  • 5.4 本章小结100-102
  • 第六章 全文总结和展望102-104
  • 6.1 全文总结102-103
  • 6.2 展望103-104
  • 参考文献104-110
  • 作者简介及研究成果110-111
  • 致谢111


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关键词: 混合动力

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