混合动力汽车动力电池整车匹配技术研究

【摘要】：混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicles, HEV）由于其显著的节能环保优势和日臻成熟的技术被认为是当今汽车工业最具产业化意义的新能源汽车类型之一，成为各国汽车工业研究开发的热点，而HEV最为关键的技术之一就是动力电池技术。作为HEV的重要元件，动力电池的匹配对HEV整车动力性和经济性都存在着较大影响。动力电池的容量、比功率等参数选择越大，HEV的储能能力就越强，纯电动行驶里程越大，但同时参数选择越大也势必使得动力电池质量增大，会导致整车动力性能的降低和成本的大幅增加，因此HEV动力电池的整车匹配优化研究对于提高整车动力性能和降低使用成本具有极为重要的意义。 首先，本文就HEV的行驶特征进行了深入研究，分析出了影响动力电池整车匹配的重要因素，分别为行驶工况、电机参数、整车控制策略、换档策略、传动系统参数和动力元件效率，以及电池重量和成本等，而其中行驶工况的影响最为显著。在此基础上，本文提出了基于行驶工况的混合动力汽车动力电池整车匹配方法。 其次，为验证该种方法的可行性，本文将某款轿车改装成ISG轻度混合动力汽车，选取ECE+EUDC工况和UDDS工况来模拟改装样车的主要行驶道路特征，在每种工况下分别使用传统方法和本文基于行驶工况的匹配方法对改装样车进行动力电池匹配参数计算，得出相应的动力电池组参数方案，以供对比分析。 再次，在混合动力汽车常用分析软件ADVISOR内置的本田Insight轿车仿真模型基础上，通过修改其M文件进行二次开发，得出了改装样车的仿真模型。以发动机工作特性、燃油经济性和污染物排放量作为评价指标，分别对使用传统方法和基于行驶工况法匹配了不同型号动力电池的改装样车进行仿真分析对比。结果显示使用基于行驶工况法匹配动力电池的改装样车的发动机工作特性更佳，整车燃油经济性得到了明显的改善，废气排放指标也相对降低，这表明基于行驶工况的匹配方法更为合理，对样车进行动力电池匹配效果更为良好。同时也设计了实车试验，开发了HEV燃油消耗实时监测系统，用试验验证了基于行驶工况法的可行性。 本文最后在MATLAB/GUI环境下，编写出了基于行驶工况的HEV动力电池整车匹配软件，用户可选择数据库固有车型进行动力电池匹配，也可以根据需要自定义参数，从而大大提高了HEV动力电池整车匹配的效果和速度。 【关键词】：混合动力汽车 动力电池匹配 行驶工况 ADVISOR GUI
【学位授予单位】：重庆理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 混合动力汽车概述10-12
• 1.2 混合动力汽车动力电池研究现状12-15
• 1.2.1 动力电池的主要性能指标12-13
• 1.2.2 动力电池发展现状及趋势13-15
• 1.2.3 混合动力汽车对动力电池的要求15
• 1.3 混合动力汽车动力电池整车匹配技术研究现状15-16
• 1.4 课题研究的意义16-17
• 1.5 本文主要内容17-18
• 2 动力电池整车匹配关键因素研究18-26
• 2.1 行驶工况18-21
• 2.1.1 行驶工况概述18
• 2.1.2 国内外汽车主要行驶工况介绍18-20
• 2.1.3 行驶工况对动力电池整车匹配的影响20-21
• 2.2 电机参数21-22
• 2.3 整车控制策略22-23
• 2.4 换挡策略23
• 2.5 传动系统参数和动力元件效率23-24
• 2.6 电池质量和成本24-25
• 2.7 本章小结25-26
• 3 基于行驶工况的 HEV 动力电池整车匹配方法26-40
• 3.1 混合动力汽车行驶动力学分析26-28
• 3.2 基于行驶工况的 HEV 动力电池整车匹配方法28-38
• 3.2.1 方法的提出28-30
• 3.2.2 HEV 整车动力源功率和能量需求分析30-32
• 3.2.3 HEV 动力电池组功率和能量需求分析32-35
• 3.2.4 HEV 动力电池整车匹配优化方法35-37
• 3.2.5 基于行驶工况的 HEV 动力电池整车匹配方法计算步骤37-38
• 3.3 本章小结38-40
• 4 混合动力汽车动力电池整车匹配实例40-54
• 4.1 改装样车整体参数40-41
• 4.2 行驶工况选取41-42
• 4.3 动力元件选取42-45
• 4.3.1 样车原配置发动机特性分析42-43
• 4.3.2 ISG 电机的选取及特性分析43-45
• 4.4 整车控制策略制定45-48
• 4.5 换挡策略制定48
• 4.6 动力电池参数计算48-53
• 4.6.1 根据基于传统的理论推导法计算49-51
• 4.6.2 根据基于行驶工况的 HEV 动力电池整车匹配方法计算51-53
• 4.7 本章小结53-54
• 5 软件仿真及结果分析54-66
• 5.1 仿真软件 ADVISOR 介绍54-55
• 5.2 基于 ADVISOR 的 HEV 动力电池组匹配结果验算55-64
• 5.2.1 仿真参数输入和设置55-57
• 5.2.2 仿真结果输出及分析57-64
• 5.3 本章小结64-66
• 6 实车试验及结果分析66-74
• 6.1 试验方案66
• 6.2 实车改装66-68
• 6.2.1 实车改装结构66-67
• 6.2.2 试验路况的选取67
• 6.2.3 动力电池的选取67-68
• 6.3 试验硬件系统设计68-70
• 6.3.1 传感器的选取68-69
• 6.3.2 数据采集模块的选取69-70
• 6.4 试验软件系统设计70-71
• 6.5 试验结果及分析71-72
• 6.6 本章小结72-74
• 7 混合动力汽车动力电池整车匹配软件设计74-80
• 7.1 HEV 动力电池整车匹配软件主要特点及功能74-75
• 7.2 HEV 动力电池整车匹配软件设计75-79
• 7.2.1 软件主要结构75
• 7.2.2 软件界面和操作75-79
• 7.3 本章小结79-80
• 总结与展望80-82
• 致谢82-84
• 参考文献84-87
• 附录87

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