基于杠杆法的混联式混合动力汽车EVT构型的设计与参数优化

摘要

随着经济的不断发展，人类对能源的需求不断提高，中国现在是发展中国家，对于能源的需求更大，石油是人类使用的最重要的能源之一，而石油又是一次能源，具有不可再生性，需要节约能源降低石油消耗，石油最重要的去向之一就是汽车，需要在汽车技术上进行改进，降低汽车油耗。同时，现在对环保的要求越来越高，汽车尾气是污染空气的重要来源，需要改进汽车技术，降低汽车排放。混合动力汽车作为新能源汽车的一种，能够有效改善汽车的油耗和排放。混合动力汽车中的混联式混合动力在油耗和排放上有很好的性能，是混合动力汽车市场的热点。本文依托国家自然科学基金，就混联式混合动力汽车EVT构型进行了以下研究：
　　①以杠杆法为基础，在一个发动机和两个电机的前提下，分析了单行星排和双行星排可能的传动方案，通过分析传动方案的机械点和电机的转速转矩，剔除无效或低效构型。通过计算机辅助手段，对大量传动方案进行快速筛选。使用杠杆法分析一种EVT传动系统的运动学和动力学关系，建立矩阵方程。
　　②在MATLAB软件上，建立发动机、电机、电池和车辆动力学模型，为下一步的仿真工作做准备。本文使用全局的能量管理策略——动态规划算法作为整车能量管理策略，本文分析了串联混合动力汽车、并联混合动力汽车和混联混合动力汽车的状态变量和控制变量，建立对应的动态规划算法目标函数和约束条件，阐述动态规划优化算法的过程和原理。
　　③在 MATLAB软件上，使用动态规划算法对输入分配型 EVT传动方案进行燃油经济性仿真。通过数据拟合的方法比较各个传动方案的百公里燃油消耗，结合各个传动方案下发动机运行在高效区域的比例，确定最好的EVT传动方案，在此基础上，对该EVT传动方案进行参数优化，确定最优的传动参数。
　　④在NEDC、UDDS、HWFET和US06四种循环工况下对优化后的传动方案进行燃油经济性性能仿真，分析仿真结果，分析EVT传动方案的运行特点和燃油经济性能。为了验证选取的构型和优化的效果，使用基本参数相同的串联和并联混合动力进行动态规划仿真，研究优化后的EVT传动方案和串、并联结构的燃油经济性性能差异，对比分析EVT传动方案与串、并联结构的运行特点。
　　通过上述研究工作，为EVT构型方案的选择和参数优化提供一定的理论支撑，对于混联式混合动力汽车的设计和性能优化有积极的意义。

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1 绪 论

1.1课题背景及意义

1.2 混合动力汽车国内外研究现状

1.3课题主要研究内容

2 基于杠杆法EVT传动方案的研究

2.1 杠杆法基本原理阐述

2.2基于杠杆法的EVT传动方案计算

2.3 EVT传动方案筛选

2.4 基于杠杆法的EVT传动方案动力学和运动学分析

2.5本章小结

3 混合动力汽车动态规划优化算法建模

3.1 动力源及车辆动力学建模

3.2动态规划优化算法建模

3.3本章小结

4 EVT构型分析及参数优化

4.1 仿真程序介绍

4.2 单行星排EVT方案的性能仿真

4.3单行星排EVT传动参数优化

4.4本章小结

5 优化后EVT构型性能对比仿真

5.1 构型及参数优化后EVT的性能仿真

5.2 EVT优化性能对比仿真

5.3本章小结

6 全文总结及展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在硕士学位期间参与的科研项目