基于CVT的类菱形混合动力电动汽车系统研究与仿真

摘要

混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle）是传统燃油汽车和纯电动汽车相结合的新车型，具有燃油汽车的动力性能和较低的排放特性，是当前解决节能、环保问题切实可行的方案。 类菱形汽车是湖南大学自主开发的具有完全知识产权的新型汽车，该类型车在安全性与轻量化方面有其独到的优势。以此车为平台，本文围绕类菱形混合动力汽车的总体设计和控制进行了全方位的深入研究和探讨。 结合类菱形混合动力电动汽车的结构特点，采用了传统意义上的差速器即2K-H型锥齿轮负号机构、啮合方式为ZUWGW的轮系作为动力耦合器。为验证该方案的可行性，运用UG建立了新型动力耦合器的三维模型，并将其导入Adams软件中进行了仿真，确定了该耦合器三个输入输出端力矩与转速之间的运动学与动力学关系式。台架实验也验证了仿真结论的正确性。 在采用新型动力耦合器的基础上，设计了一种基于类菱形车平台的新型混合动力驱动链，并提出了一套基于CVT新型驱动链的混合动力汽车部件设计、选择与匹配的理论，对整车试制具有指导作用。这是混合动力汽车技术开发的核心和基础之一，是自主知识产权的重要体现，涉及企业的核心技术机密，对此国外企业采取了严密的技术封锁。 根据国际上电动汽车研究现状，类菱形混合动力汽车采用了七个节点的基于CAN总线的分布式控制系统，自行拟定了以SAE J1939协议为参考标准的CN2004B协议和以CAN2.0A为基础的CN2004A协议，并通过离线仿真实验、硬件半在环仿真实验验证了该协议的可行性与可靠性。 为减少研发成本，按照模块化思想，在MATLAB\SIMULINK|PSB|FIS等模块的基础上自行研究和开发了一套混合动力汽车的前向式仿真模型，并经与实验结果对比，验证了该模型的有效性与可信度。 混合动力车辆的控制策略受多种因素影响，并在很大程度上决定了混合动力车辆的总体性能。在全面研究混合动力汽车动力总成部件特性的基础上，重点对基于CVT的混合动力车辆的控制进行了探讨和分析，提出了类菱形混合动力轿车整车控制的两套策略，并比较了其优劣。