工程硕士学位论文目录学位论文原创性声明和版权使用授权书I摘要I IA b s t r a c t I I I插图索引I V附表索引V I第1 章绪论11 1 研究目的和意义11 2 混合动力汽车的结构及发展概况21 2 1 混合动力汽车的结构形式21 2 2 国外研究动态：j 。31 2 3 国内研究动态41 3 混合动力汽车关键技术41 3 1 动力系统参数匹配51 3 2 整车能量管理与动力系统控制51 3 3 动力电池及其管理系统61 4 混合动力系统与C V T 技术融合的优势71 5 混合动力汽车控制策略概述81 6 本文主要研究内容1 0第2 章C N l 0 0 混合动力汽车结构和整车建模1 12 1C N l 0 0 混合动力汽车结构1 12 2C N l 0 0 混合动力汽车运行模式l52 3C N l 0 0 混合动力汽车整车建模1 72 3 1 车辆模型的建立1 72 3 2 发动机建模1 92 3 3 电机建模2 12 3 4C V T 建模2 22 3 5 电池建模一2 32 3 6 整车建模2 52 4 本章小结2 5第3 章并联式混合动力汽车的控制策略2 6V I l基于C V T 的混合动力汽车能量管理与控制策略的研究3 1 并联式混合动力汽车的控制策略2 63 1 1 并联电辅助式控制策略一2 63 1 2 并联自适应式控制策略2 73 1 3 转矩平衡式控制策略2 73 2 混合动力汽车仿真方法2 73 2 1 前向仿真2 83 2 2 后向仿真2 83 2 3 混合仿真一2 93 3 本章小结2 9第4 章基于模糊神经网络的混合动力汽车能量管理3 04 1 模糊控制基础3 04 1 1 模糊控制及发展现状3 04 1 2 模糊集合及隶属度函数3 04 1 3 模糊控制规则3 14 1 4 模糊控制特点及控制器结构：j 3 24 2 神经网络概述3 34 2 1 神经元模型3 34 2 2 感知器3 44 2 3 神经网络的特点及分类3 54 3 模糊控制与神经网络的结合3 64 4 混合动力汽车能量管理的模糊神经网络方法3 74 4 1 能量管理系统的控制策略3 74 4 2 能量管理系统模糊规则的建立4 14 4 3 能量管理系统模糊神经网络的结构4 54 4 4 能量管理系统模糊神经网络的程序设计4 64 5 本章小结4 6第5 章基于A D V I S O R 二次开发的整车仿真和分析4 75 1 整车建模在A D V I S O R 软件中的分析4 75 1 1A D V I S O R 仿真软件介绍一4 75 1 2 整车模型在A D V I S O R 中的实现一4 85 2 整车仿真结果分析4 95 2 1N E D C 工况仿真结果4 95 2 21 0 1 5 工况仿真结果5 05 2 3U D D S 工况仿真结果5 15 - 3 本章小结5 2V I I I参考文献5 5致谢5 8I X工程硕I j 学位论文1 1 研究目的和意义第1 章绪论环保和节能是汽车行业可持续健康发展的永恒主题。随着世界汽车行业的快速发展，全球汽车的保有量正逐年增长，而内燃机排放出的有害气体，以及产生的噪声给人类生活带来的危害越来越受到人们的关注，加之石油资源的缺乏，人类越来越需要低排放甚至是零排放和可节省能源的绿色环保汽车。为此，世界各国政府以及各大汽车制造商都在加大力度开发各种不同类型的电动汽车。当前，人们所说的电动汽车应包括纯电动汽车( E l e c t r i cV e h i c l e ，E V ) 、混合动力汽车( H y b r i dE l e c t r i cV e h i c l e ，H E V ) 以及燃料电池汽车( F u e lE l e c t r i cV e h i c l e ，F E V ) 。从汽车行业发展的历程来看，电动汽车的研究比内燃机汽车要早几年，但电池和驱动控制技术直没有突破性进展。它的发展远落后于内燃机汽车。电动汽车以纯电动汽车为研究起点，而纯电动汽车的动力来源只有动力电池，目前对动力电池的研究还不够成熟，能量密度较低，使电动汽车的动力性和续驶里程都无法和内燃机汽车的水平相媲美。而且电动汽车的电气设备，如空调、暖风机的选用必须充分考虑它们的能量消耗对电动汽车续驶里程的影响。再者充电站的建设需要巨额的投资，电池组价格贵，循环使用寿命有限，若频繁的更换电池组，用户难以接受其昂贵的成本。因此，在目前情况下电动汽车的致命技术弱点使其在短期内还不可能实现产业化。而人们把燃料电池技术称为是当前首选的高效、清洁的发电技术，它具有能量转化效率高、不污染环境、使用寿命长等优势，但由于目前在氢能的获取和安全性方面技术还不成熟，以及它的成本高和续驶里程短等关键难题还没取得重大突破。因此，在目前情况下燃料电池汽车的商业化条件还没有满足，各大汽车厂商需要努力攻关，解决许多技术上的难题，才能降低商业成本，尽早实现产业化。与纯电动汽车和内燃机汽车相比，混合动力汽车将发动机、电机和动力电池有机的组合在一起，通过先进的控制系统使两种动力装置协调配合，实现能量最佳分配和优化控制，既可以充分发挥电动汽车和内燃机汽车的优势，又能避免各自的不足，是目前最具实际开发意义的新型清洁汽车，它具有高性能、低能耗和低排放等特点以及技术、经济和环境等方面的综合优势。科学研究表明，如果混合动力汽车动力参数匹配得好，可节油5 0 ，排放降低8 0 。此外，由于混合动力汽车可以不需要外部电源充电，从而节省了大量的充电设备投资【2 J 。国内外普遍认为它是投资少、选择余地大、容易满足未来排放标准和节能目标且市场接受度高的主流清洁车型，是目前实现产业化的最佳产品。基于C V 丁的混合动力汽车能量管理与控制策略的研究1 2 混合动力汽车的结构及发展概况1 2 1 混合动力汽车的结构形式混合动力汽车的分类方法有很多，一般常见的是按动力传动系统布置形式以及按混合度来进行分类。按传动系统布置形式，可以分成串联式、并联式和混联式3 1 ，其结构示意图如图1 1 ，三种动力系统的性能比较见表1 1 。传动装置 油留U 倍孙扣 L ! ! 广 竺竺型传动装置传动装置( a ) g 联式( b ) 并联式( c ) 混联式液流连接电连接一机械连接 图1 1 混合动力汽车的分类表1 1 混合动力汽车分类比较近年来，随着混合动力技术的发展，除了以上三种结构以外，越来越多其他型式的混合驱动系统正在被开发出来。按混合度来分类，混合动力汽车可分为弱混、中混和强混。一般而言，弱混可实现怠速停机、快速启动发动机、再生制动和电机助力功能，而强混除了上述功能以外还可实现纯电动行驶功能。2工程硕I ：学位论文1 2 2 国外研究动态近年来，美国、德国、日本等汽车工业强国先后宣布了关于推动包括混合动力汽车在内的新能源汽车产业发展的国家计划。美国奥巴马政府采取绿色新政，计划到2 0 1 5 年插电式混合动力汽车要达到1 0 0 万辆。日本则把发展新能源汽车作为“低碳革命“ 的核心内容，并计划到2 0 2 0 年包括混合动力汽车在内的“下一代汽车“ 要达到13 5 0 万辆，为了完成这一目标，日本到2 0 2 0 年计划开发出至少3 8款混合动力汽车、17 款纯电动汽车。德国政府在2 0 0 8 年1 1 月提出了在未来1 0年内插电式混合动力汽车和纯电动汽车要达到lO O 万辆，并宣布该计划的实施，标志着德国将进入新能源汽车时代1 4 】。动力电池成为各国政府在电动汽车领域支持的重中之重。美国总统奥巴马0 9年8 月宣布安排2 4 亿美元支持插电式混合动力汽车的研发与产业化，其中2 0 亿美元用来支持先进动力电池的研发和产业化。日本政府提出“谁控制了电池，谁就控制了电动汽车”，并组织实施国家专项计划，在2 0 11 年以前将投入4 0 0 多亿日元用于先进动力电池技术研究，2 0 10 年左右新型锂电泄将规模应用于下一代新能源汽车。德国从今年起启动了一项4 2