插电式混合动力校车动力系统匹配与控制策略研究

摘要

随着汽车保有量急剧增长、能源危机加剧以及环境问题日益突出,混合动力汽车的研发得到各级政府、汽车企业以和科研机构的大力支持。校车作为汽车市场的一个重要组成部分,并且越来越受到人们的重视。目前,对于混合动力轿车、混合动力客车以及混合动力越野汽车都已有了较多的研究,但对于校车在插电式混合动力方面的研究还不是特别深入。插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,简称PHEV)是一种新型的混合动力电动汽车,尤其是可以利用外部电网对其进行充电,它不仅保有传统混合动力汽车的的优点,而且在动力性、节能减排和续航能力方面更为突出。本文以某型校车为参照车型,对其进行插电式混合动力方面的研究。
　　首先根据校车的运行工况特点和车身结构,通过对串联式、并联式、混联式动力传动结构的比较,确定该插电式混合动力校车采用串联式动力结构。作为插电式混合动力校车,最大的优点就是在确保动力性的前提下,提高校车的燃油经济性和降低尾气排放。为实现这一目标,经过数学计算,决定采用大功率电机和功率较小的发动机。
　　电池作为插电式混合动力校车的重要部件之一,因此电池的选择尤为重要。由于要利用外部电网对其进行充电,同时保证一次充电续航距离大于50km,因此电池就需要较大的容量。由于动力系统采用串联式动力系统,电机作为唯一的驱动源,电池的充放电频率非常高。根据以上要求,通过对不同种类电池性能的比较,决定采用锂离子电池作为校车的电池。温度作为蓄电池的重要影响因素,为了保证蓄电池的性能和延长寿命,本文对蓄电池设计了散热系统。
　　控制策略作为插电式混合动力校车研究重点内容,它是校车能否实现提高燃油经济性和降低排放的关键。通过对不同控制模式的研究,决定采用开关型控制策略,它能使发动机始终处于最经济区域运转,避免发动机频繁低速启动。最后在MATLAB/SUMILINK的环境下,对ADVISOR进行二次开发,建立插电式混合动力校车模型,在典型的NEDC循环工况下,进行仿真计算。并对ADVISOR的二次开发做出了比较详细的描述。通过对仿真结果的分析研究,校车的燃油经济性和排放性有较大的提高,为今后插电式混合动力在校车方面的研究提供了参考和理论依据。

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第一章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2混合动力汽车(HEV)发展概况

1.3插电式混合动力校车发展与展望

1.4论文研究主要内容

第二章 插电式混合动力系统结构研究

2.1插电式混合动力汽车动力系统特点

2.2插电式混合动力汽车动力系统分类及分析

2.3动力系统结构的确定

第三章 动力系统部件确定及参数匹配

3.1校车整车基本参数及性能指标

3.2动力部件的选择

3.3传动系速比计算与确定

3.4电池组整车布置及热量管理

第四章 动力系统控制策略研究

4.1串联式相应控制策略

4.2串联式PHEV校车动力系统工作模式

4.3开关型能量控制策略设计

第五章 插电式混合动力系统建模与仿真

5.1 仿真软件简介

5.2 ADVISOR关于串联式PHEV校车二次开发

5.3仿真测试及分析

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

6.3创新点

参考文献

攻读硕士期间发表的论文及所取得的研究成果

致谢