国内外混合动力车研究现状

分类：学术论文    更新时间：12-05    来源：网络

 随着经济的发展，人们使用汽车增多导致石油资源紧张，同时对环境的污染也越来越严重。随着人们对环保问题也越来越重视，尽管混合动力汽车已经商品化，但是混合动力汽车的核心技术——控制策略还有待完善。

本论文主要研究并联混合动力汽车的结构与特点。同时运用建模软件MATLAB建立发动机模型，电动机模型，电池模型，驾驶模型，变速箱模型和整车模型为后续的控制策略研究提供了仿真平台。

本文主要研究的是基于规则的逻辑门限控制策略，利用simulink里的stateflow模块实现对工作模式的切换，从而实现对控制策略的仿真。

最后根据仿真结果验证控制策略正确与否，并对控制策略进行完善和改进。

 

1.1课题研究背景及其意义

 

1886年第一辆汽车生产出来，到现在汽车发展已有100多年的历史，随着科技和经济的迅速发展，人们的工作和生活也越来越离不开汽车。汽车数量的增多，造成了环境的巨大污染。随着石油资源日益减少，环境污染的加重，传统内燃机汽车发展也到了顶点，因此目前世界汽车工业的发展趋势是开发节能环保的新型汽车，而具备商业价值的节能环保的电动汽车一直是世界汽车工业研发的焦点。

全球各汽车制造商现在都在推出自己的研究方案。 最早的电动汽车研发方案是用高效蓄电池驱动的纯电动汽车，排放方面虽然是完全的零排放，但是现阶段纯电动汽车存在整车质量大，充电时问长，行驶里程短等问题。燃料电池电动汽车有着效率高、排放低，并且所用燃料可以再生等优点，但成本过高。目前，混合动力汽车是唯一的具备商业化价值的方案。混合动力汽车是新老技术相互结合，互相补充的新型产品，不仅结合了纯电动汽车与内燃机的优点，而且还延续了纯电动汽车的效率高、排放低的优点。

混合动力汽车具有两个动力源，控制策略可以对两者在车辆不同形势状况下进行能量分配，使其更加高效节能地工作。控制策略是混合动力汽车的核心技术。控制策略根据驾驶员的指令和车辆的行驶情况，调整各部件之间的能量流动、动力分配，从而降低能源消耗与排放，在不降低整车性能的基础上，实现动力性和经济性的协调[1]。

 

1.2国内外混合动力车研究现状

 

1.2.1国内的研究和发展现状

 

 20世纪80年代后，WWw.eEElw.com面临发达国家竞相投资开发电动汽车的情况，我国也将研发电动汽车列入“863计划重点项目”。我国的电动汽车研发水平与发达国家有一定差距。在2005年我国的第一代具备商业价值的混合动力汽车已通过测验和验收。后来，“八五”和“九五”计划也相继把混合动力车的研发作为国家科技攻关项目。1996年，我国建成了广东汕头国家电动车试验示范基地。 另外，混合动力汽车的开发也相继进入国内各大汽车企业，一汽集团于2005年在自主品牌中应用了丰田混合动力系统技术，从而成为中国国内第一家混合动力汽车制造企业，其实现了量产具有商业价值的混合动力汽车。《国家混合动力汽车标准》这一重要行业标准也于这一年正式实施。同年，比亚迪公司自主研发出了世界领先水平的比亚迪双模电动汽车[1]。

我国的混合动力汽车的发展状况总的来说是不落后于发达国家的。与发达国家相比在各自的方面互有领先。

 

1.2.2国外的研究和发展现状

 

迫于资源减少和环境污染的压力，世界汽车制造商都着力于研究和开发出环保节能型新型汽车，考虑到现在的电池技术水平，世界都认为混合动力汽车是最好的过渡方案。1998年，三家公司分推出了福特Prodigy、通用Precept、克莱斯勒Dodge ESX3。在混合动力汽车开发方面，欧洲也紧跟美国的脚步，欧洲各大汽车制造商纷纷推出各自的混合动力汽车。同时日本汽车制造公司丰田公司于1997年推出世界上首款量产使用的混合动力汽车，并出口北美地区与欧洲，其生产的汽车具有高燃油经济性、低排放、动力性强等优点[1]。

目前，混合动力汽车是人们购买汽车的首选，因为其具有燃油经济性、低排放性能等优点。因此混合动力汽车的发展速度快，前景好，是未来汽车市场的主要领导者。

 

1.3课题研究内容及意义

 

国内外研究混合动力汽车的企业有很多，但是大多数研发出来的混合动力汽车经济性能还未达到最优，这样使得市场预期和实际效果之间有一定的差距。为了解决这个问题就需要研发出系统更成熟更加节能的控制策略。

本文首先介绍并联混合动力系统的结构及其组成，同时分析零部件的结构和工作原理以便建立相应的数学模型，最后在仿真软件MATLAB中搭建仿真模型为后续的控制策略仿真提供仿真平台。

针对本文的并联式混合动力汽车提出基于规则的逻辑门限控制策略来进行能量的分配，同时应用simulink里的stateflow模块建立能量分配策略仿真模型平台并向其导入模拟的参数来进行仿真，根据仿真所得到的结果来验证本文设计的基于规则的逻辑门限控制策略的正确性。最终对仿真结果进行分析从而对控制策略进行改进和完善。

 

混合动力系统的组成和结构及仿真软件

 

2.1混合动力汽车的定义及分类

 

国际电子技术委员会(International Electro-technical Commission，IEC)对混合动力车辆的定义为：“在一定的行驶状况下，混合动力车辆可以从两种或两种以上的能量存储器或能量转化器中得到驱动能量。其中汽车上至少安装一种存储器或转化器。混合动力电动汽车至少有一种能量存储器或能量转化器可以传递电能。串联式混合动力车辆提供驱动力的只有一种能量转化器，并联式混合动力车辆提供驱动力的则不止一种能量转化器。”

根据混合动力汽车零部件的种类、数量和连接关系可以将其动力系统分为三种基本结构类型：串联式、并联式和混联式。[2]

 

2.2三种结构的模型和工作原理

 

2.2.1串联式混合动力汽车的结构和工作原理

 

串联式混合动力电动汽车动力由发动机、发电机和驱动电机三大主要部件提供。发动机只是用来发电并不提供驱动力，其通过发电机来发电并将发电机所发的电供给电动机，从而让电动机给汽车提供动力。

在串联式混合动力电动汽车中，由发电机产生的电能和蓄电池提供的电能，俩者都可以给混合动力车提供驱动力，电力驱动是驱动的唯一方式。其动力流程如下图2.1所示，电动机提供电能从而为汽车提供驱动力，使混合动力电动汽车在行驶的过程中零污染。发动机转动并与发电机相连从而产生电能，生产的电能有俩方面的用途，一方面驱动电机，另一方面可以给蓄电池充电。电机来提供汽车行驶时所需要的驱动力，电机所使用的能量来源于发电机产生的电能和蓄电池中含有的电能。当蓄电池的荷电状态(SOC，State Of Charge)低于一个预设值时，蓄电池就需要发动机带动发电机所产生的电能来进行充电。