基于DCT的单电机重度混合动力汽车工作模式切换与换挡协调控制

摘要

混合动力汽车因其高效的节油性实现了快速的发展，然而针对单电机重度混合动力汽车平顺性的研究还有待加强。混合动力汽车平顺性研究主要包括模式切换平顺性与换挡平顺性两项内容，整车控制器根据车辆运行状态发出工作模式切换指令，以及根据设定的换挡规律发出换挡指令，然而当模式切换点与换挡点重叠产生冲突时，整车控制器需要设定一个优先级来确定优先进行的操作步骤。双离合器自动变速器（Dual Clutch Transmissions，DCT）具有结构简单、传动效率高以及换挡无动力中断的特点，其较好的动力性能与经济性能与混合动力汽车节能减排的目的相得益彰。本文根据DCT独特的结构型式与性能优势，提出了一种基于DCT的单电机重度混合动力系统，针对混合动力汽车模式切换点与换挡点重叠问题，提出了混合动力汽车工作模式切换与换挡协调控制策略。
　　本研究主要内容包括：⑴提出了一种基于DCT的单电机重度混合动力驱动系统，从满足整车动力性指标的角度对该系统关键部件进行了参数匹配。在此基础上，分析了驱动系统关键部件特性，并建立了整车动力学模型，利用 Matlab/Simulink软件仿真平台，对所设计驱动系统的动力性进行了仿真分析，验证了该混合动力驱动系统关键部件参数匹配的合理性。⑵以系统效率最优的方法对混合动力系统各工作模式进行了效率分析，通过所建立的各工作模式下的效率模型，划分了系统的工作模式区域并制定了经济性换挡规律。综合考虑混合动力汽车工作模式切换规律和经济性换挡规律，制定了混合动力汽车综合工作模式与换挡规律，确立了模式切换与换挡冲突点，为模式切换和换挡协调控制的研究奠定基础。⑶针对混合动力汽车综合工作模式与换挡规律中模式切换点与换挡点重叠的情况，提出了模式切换与换挡协调控制策略以及控制方法。将混合动力汽车所有工作模式切换与换挡协调控制进行了分类，并针对三种典型的模式切换与换挡协调控制过程及控制策略进行了详细分析。⑷利用Matlab/Simulink软件仿真平台，搭建了三种典型的混合动力汽车模式切换与换挡协调控制过程仿真模型，进行了模式切换与换挡协调控制的仿真分析，结果表明所提出的协调控制策略能有效解决混合动力汽车模式切换与换挡冲突问题。

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1 绪 论

1.1研究背景

1.2混合动力汽车发展现状

1.3双离合器自动变速器发展现状

1.4 DCT混合动力汽车发展现状

1.5混合动力驱动系统研究现状

1.6课题研究内容

2 混合动力汽车驱动系统参数匹配与建模

2.1前言

2.2整车参数及动力性指标

2.3发动机参数匹配与建模

2.4 ISG电机参数匹配与建模

2.5动力电池组参数匹配

2.6离合器模型建立

2.7混合动力系统动力学模型

2.8整车性能仿真与分析

2.9小结

3 混合动力汽车工作模式与换挡规律分析

3.1前言

3.2纯电动驱动模式分析

3.3行车充电模式分析

3.4发动机单独驱动模式分析

3.5混合驱动模式分析

3.6混合动力汽车工作模式区域与换挡规律

3.7模式切换与换挡协调控制分类

3.8小节

4 纯电动切换至发动机单独驱动模式与换挡协调控制

4.1前言

4.2纯电动切换至发动机单独驱动模式与升挡协调控制

4.3纯电动切换至发动机单独驱动模式与降挡协调控制

4.4仿真分析

4.5小节

5 发动机单独驱动切换至纯电动模式与换挡协调控制

5.1前言

5.2发动机单独驱动模式切换至纯电动模式与升挡协调控制

5.3发动机单独驱动模式切换至纯电动模式与降挡协调控制

5.4仿真分析

5.5小节

6 混合驱动模式切换至行车充电模式与换挡协调控制

6.1前言

6.2混合驱动切换至行车充电模式与升挡协调控制

6.3混合驱动模式切换至行车充电模式与降挡协调控制

6.4仿真分析

6.5小节

7 全文总结与展望

7.1本文总结

7.2本文展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文

B. 作者在攻读硕士学位期间发表的专利或实用新型

C. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目