并联混合动力汽车机械电控自动变速器AMT换挡规律的研究

摘要

混合动力汽车作为传统汽车向纯电动汽车的过渡产品，逐渐在当今汽车市场中占据重要地位。混合动力汽车拥有两种或两种以上的动力源，目前混合动力系统的控制研究主要包括两类问题：一是稳态或动态过程中的能量分配问题；二是动态过程的动态协调控制问题，包括变速器的换档、工作模式的切换等。
　　本文结合江苏省高校自然科学重大研究项目“混合动力电动汽车动力切换与协调控制”，以某配备机械电控自动变速器AMT的混合动力客车为例，在研究其能量管理策略的基础上，研究混合动力系统不同工作模式下的换挡规律。主要内容如下：
　　首先，分析某型单轴并联式混合动力客车的结构特点，通过混合动力台架试验系统获得发动机、电动机的台架试验数据，分别建立了部件效率模型；并基于Cruise平台建立了混合动力客车的各部件模块和整车模型。
　　其次，研究了该混合动力客车目前所沿用的逻辑门限能量管理策略，分析了混合动力客车的工作模式，并制定不同工作模式切换规则和转矩分配规则，在Matlab/Simulink中建立了仿真模型；针对该能量管理策略中转矩分配规则的不足之处设计了以动力源效率和尾气排放为优化目标的多目标优化算法，并对优化前后的控制策略进行仿真，仿真结果表明，优化后的控制策略能够提高车辆动力源效率并降低了尾气排放量。
　　然后，基于上述优化后的能量管理策略，即确定了工作模式以及一定需求转矩下的转矩分配规则后，提出了混合动力系统综合效率的概念，并以该综合效率为换挡目标，选择发动机转矩、车速、电动机转矩为换挡参数，针对不同工作模式设计了三参数的效率换挡曲面，并采用模糊控制方法设计换挡模糊控制器。基于Cruise和Matlab在城市循环工况(UDC)下联合仿真，结果表明本文所设计的换挡规律能够提高车辆的燃油经济性。
　　最后，根据已有的试验条件设计了该混合动力客车的转毂试验，将改进前的原型客车、采用优化能量管理策略后的原型客车以及采用本文设计的换挡规律的原型客车在中国典型城市公交循环工况(CCBC)中进行试验，获得了尾气排放曲线、发动机的燃油消耗以及电池的电能消耗，根据国家标准GB/T19754-2005中电池电能的等效燃油消耗换算方法计算得到整车的综合燃油消耗。分析三次试验结果，获到如下结论：本文所设计的基于优化算法的换挡规律能够一定程度上提高车辆的燃油经济性并降低整车尾气排放。

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2混合动力汽车分类

1.3并联式混合动力汽车能量管理策略

1.4混合动力汽车自动换挡规律研究现状

1.5主要研究内容及技术路线

1.6本章小结

第二章 并联式混合动力客车仿真模型的建立

2.1整车参数

2.2仿真软件简介

2.3混合动力客车整车模型

2.4本章小结

第三章混合动力客车的能量管理策略研究

3.1经典逻辑门限能量管理策略

3.2多目标优化能量管理策略

3.3仿真结果分析

3.4本章小结

第四章混合动力系统综合效率换挡规律

4.1换挡规律的类型分析

4.2混合动力系统综合效率换挡规律

4.3换挡模糊控制策略

4.4本章小结

第五章 整车仿真与试验结果分析

5.1 Cruise与Matlab的联合仿真

5.2仿真结果分析

5.3整车试验及结果分析

5.4本章小结

第六章总结与展望

6.1全文总结

6.2论文创新点

6.3展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果