论文部分内容阅读
插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)结合了纯电动汽车和混合动力汽车的优点,动力电池能够通过外接电网进行充电,大幅减少了车辆对化石燃料的依赖,因此得到了广泛的关注。将无级变速器(Continuously Variable Transmission,CVT)作为传动装置应用于插电式混合动力系统中能够使动力源工作在高效区域,提高整车的能耗经济性,但CVT传动效率较低,尤其是在速比变化过程中液压系统能量损失较大,为此有必要针对CVT速比控制开展研究,考虑液压系统能量损失,制定合理速比控制策略,从而达到提高整车性能的目的。本文以一款搭载CVT的单轴并联插电式混合动力汽车为研究对象,主要开展了以下研究内容:(1)采用理论与实验数据相结合的综合建模方法,分别建立发动机模型、电机模型和电池模型。依据整车的工作模式,以需求转矩和电池SOC值为切换条件,制定了基于规则的整车能量管理策略,完成了整车模型的搭建;(2)分析PHEV不同模式下的受力情况和动力传递情况,得到各模式下的系统效率计算公式。以系统效率最优为目标,采用离散穷举优化得到各个模式下最优的CVT目标速比,通过分析CVT传动系统动力学关系和典型工况下CVT速比分布情况,得到CVT速比变化率的限定区间。分析了CVT液压系统内部的工作特性并建立了数学模型。在WLTP工况下进行仿真,结果表明车辆行驶过程中由于CVT速比频繁变化,导致CVT液压系统产生功率损失较大;(3)制定了能耗成本函数,统一电耗和油耗的度量。制定适用于插电式混合动力汽车各个模式的行驶工况,并依据系统效率模型制定了换挡规律,进而得到能耗成本与挡位数的关系,基于等比级数的方法得出各模式下的挡位数;(4)以能耗成本函数为优化目标,采用遗传算法对各个模式下的分级速比点进行优化,寻找出经济性最优的速比点。构建―市区-城郊-高速-城郊-市区‖复合行驶工况,基于MATLAB/Simulink仿真平台,对采用CVT速比分级与无级变速控制策略从能耗经济性和行驶平顺性等方面进行仿真对比分析,结果表明,采用速比分级控制时可以大幅减小CVT液压系统的功率损失,提高整车能耗经济性,延长CVT使用寿命,降低冲击度。