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一种新型并联混合动力系统的性能研究

机械强度 2019年第6期41卷 1391-1399页

作者：王振崔亚辉刘凯张宝锋西安理工大学机械与精密仪器工程学院西安710048 运城学院机电工程系运城044000

提出了一种新型并联混合动力系统,其采用PX型单环路系统,可有效规避无级变速器的扭矩和功率容量,通过串联两挡变速器,扩大该PX型单环路系统的调速范围。针对再生制动模式,对PX型单环路系统的功率流可逆性进行了验证。该新型并联混合动... 详细信息

提出了一种新型并联混合动力系统,其采用PX型单环路系统,可有效规避无级变速器的扭矩和功率容量,通过串联两挡变速器,扩大该PX型单环路系统的调速范围。针对再生制动模式,对PX型单环路系统的功率流可逆性进行了验证。该新型并联混合动力系统采用电动机以实现纯电动驱动和制动能量回收,高速重载时发动机和电动机同时驱动车辆。建立了该动力传动系统的键合图模型,并推导了其状态方程。以Matlab/Simulink为平台建立了整车仿真模型,选取US06驾驶循环的高速公路工况,对该动力传动系统进行了仿真。仿真结果表明:通过模式切换,该并联混合动力系统确保了发动机工作在其高效率区域,车辆实际运行速度能够较好的跟随循环工况,同时,仿真前后电池荷电状态保持在期望范围内。

关键词：并联混合动力系统 PX 型单环路系统模式切换键合图

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并联混合动力电动汽车动力系统的参数匹配

机械工程学报 2003年第2期39卷 69-73页

作者：彭涛陈全世田光宇李海晨清华大学汽车安全与节能国家重点实验室北京100084

针对典型的转矩复合结构并联混合动力电动汽车(PHEV),提出了用工程分析与仿真校验相结合的方法,对其动力系统中发动机功率、电动机参数、传动系速比和电池参数等主要参数进行匹配的原则、步骤,并通过实例加以说明和验证。

关键词：电动汽车并联混合动力系统参数匹配

并联混合动力汽车动力系统参数与控制策略设计及仿真

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并联混合动力汽车动力系统参数与控制策略设计及仿真

作者：张林重庆交通大学

学位级别：硕士

随着石油资源的匮乏和大气环境的恶化,人们对节能和环保的呼声越来越高。为此各种各样的电动汽车(EV)脱颖而出。但是由于电池技术在提高其储能量方面没有实质性的突破,使得由蓄电池驱动的纯电动汽车的实用性受到了很大的限制。以氢为燃... 详细信息

随着石油资源的匮乏和大气环境的恶化,人们对节能和环保的呼声越来越高。为此各种各样的电动汽车(EV)脱颖而出。但是由于电池技术在提高其储能量方面没有实质性的突破,使得由蓄电池驱动的纯电动汽车的实用性受到了很大的限制。以氢为燃料的燃料电池汽车可能是未来高效清洁汽车的解决方案之一,但目前离实用还有很大的距离。而融合了传统内燃机(ICE,汽油机或柴油机)汽车和纯电动汽车优点的混合动力电动汽车(HEV)成为了缓解能源和环境危机的途径,是解决当前节能和环保问题切实可行的过渡方案。混合动力汽车配备了两套动力系统,即传统内燃机和电机—蓄电池系统。理论和实践证明,设计合理、控制精确的混合动力汽车可以大幅度提高汽车的燃油经济性和降低汽车的环境污染排放物,同时不牺牲汽车的动力性。但混合动力汽车的双动力源型式的结构大为复杂,特别是需要一套传统汽车所没有的控制系统。传统的汽车理论和设计方法不能适用于混合动力汽车。因此,急需发展一套完备的混合动力汽车的设计和控制方法,以支持混合动力汽车的产品开发。混合动力系统设计有机构参数匹配设计及控制策略设计两大关键性问题。设计的合理与否直接关系到能否满足混合动力汽车的动力性要求以及改善燃油经济性和排放性能的目的。本文参照现有常规车型SC7130整车参数及动力性要求,针对一种并联混合动力汽车(PHV)结构型式,设计了主要机构参数,并考虑了系统质量组成后对这些参数进行了校正设计,然后介绍了两种PHV常用的能量分配控制策略——SOC最大化控制策略和模糊逻辑控制策略,设计了一种再生制动控制策略。计算机仿真可缩短产品开发周期,降低开发成本,提高开发效率。本文采用反向式仿真建模方法建立了并联混合动力系统仿真模型,并在FTP75城市、FTP75高速公路、ECE和US06等四个典型循环下对已设计的并联混合动力汽车进行仿真计算,得出了车辆的加速时间、最大爬坡度、各循环工况下的百公里油耗、发动机工作点、电池SOC变化等结果,证明了本文设计的并联混合动力汽车在保证了动力性的前提下,燃油经济性有明显的提高,同时说明了本文并联混合动力系统设计的合理性。本文所做的研究对其他结构型式的混合动力系统设计有参考作用。

关键词：并联混合动力系统参数设计控制策略建模与仿真

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混合动力客车动力系统控制技术研究

混合动力客车动力系统控制技术研究

作者：汤治恒武汉理工大学

学位级别：硕士

电动汽车以其节能环保的特点在业界迅猛发展,这种车型必将改变现有能源结构。混合动力电动汽车作为电动汽车的一个分支,在保留传统发动机的基础上,充分发挥电机的优势,大大改善了车辆燃油经济性和排放性。混合动力电动汽车具有纯电动汽... 详细信息

电动汽车以其节能环保的特点在业界迅猛发展,这种车型必将改变现有能源结构。混合动力电动汽车作为电动汽车的一个分支,在保留传统发动机的基础上,充分发挥电机的优势,大大改善了车辆燃油经济性和排放性。混合动力电动汽车具有纯电动汽车所不具有的价格优势和续航优势,因此混合动力系统的研究任重道远。动力耦合系统是混合动力的关键技术之一,一直以来被研究,但缺少自动变速器技术基础的国内研究对此少有突破。论文提出的电驱动自动变速器通过电机和变速器集成技术,利用电机快速精准调速性能有效解决了并联混合动力系统动力耦合难题。论文对比不同类型的混合动力系统结构,分析了不同系统在实际运用中的优势和不足,以国内外不同并联混合动力系统为研究对象,分别讲述了动力系统的结构形式、布置方式和参数匹配,指出各自系统的优缺点。针对以上并联混合动力系统在结构和配置上的不足,提出了基于电驱动自动变速器的Plugn并联混合动力系统。在明确了电驱动自动变速器——EMT定义的基础上重点分析了EMT的结构特点,即从结构上采用发动机、电机和变速器一体化集成设计。系统遵循动力总成的理念,把系统按照总成进行集成,减少各部件分散设计所带来的连接和定位误差,同时将系统的纵向尺寸大幅度减少,解决了并联混合动力系统不能纵向布置的结构难题。论文基于EMT特点,对插电式并联混合动力系统控制策略以及EMT控制流程进行了论述。系统根据城市公交循环工况合理设计控制策略,充分利用电机零速起步和动力过渡的优势,解决了传统车辆在起步时离合器半离合控制以及换挡过程离合器分开所造成的动力中断。电机快速精准调速特性改变了传统变速器依靠同步器被动摩擦同步的理论,提出了电机主动同步的变速器调速同步理论。论文按照既定控制策略,根据中国典型城市公交循环工况进行了动力系统动态参数计算,遵循国家检测标准对电动车辆动力性要求进行了静态参数匹配,得到系统最佳匹配参数。论文根据混合动力系统特点和匹配结果,进行了EMT变速器的结构方案设计和系统集成接口设计,完成了动力总成控制系统部件选型设计、控制器接口定义。论文按照EMT系统特点,对比目前测功实验台的优缺点,提出高效、节能、简单实用的EMT系统对拖实验台,并完成了相关建设和系统实验,实验数据表明,电机的快速精准调速功能使得变速器的换挡时间可以缩短到0.4s,接近DCT的换挡时间,该研究成果有助于解决传统AMT的动力中断时间长的难题。

关键词：电驱动自动变速插电并联混合动力系统主动同步

航空并联混合动力专用涡扇发动机快速设计方法

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航空动力学报 2023年第8期38卷 1909-1925页

作者：刘光璧王步宇王向阳帅石金清华大学航空发动机研究院北京100084

为解决航空并联混合动力系统直接使用传统涡扇发动机时存在的发动机效率下降与低压压气机喘振问题,提出了一种通过质量流量预测确定涵道比的并联混合动力专用涡扇发动机快速设计方法,使用PROOSIS搭建了并联混合动力涡扇发动机模型,对发... 详细信息

为解决航空并联混合动力系统直接使用传统涡扇发动机时存在的发动机效率下降与低压压气机喘振问题,提出了一种通过质量流量预测确定涵道比的并联混合动力专用涡扇发动机快速设计方法,使用PROOSIS搭建了并联混合动力涡扇发动机模型,对发动机设计结果进行了性能评估与能量利用分析。研究表明,在与基准发动机相同的涡轮前总温限制下,设计结果能够满足推力需求。与在并联混合动力系统中使用基准发动机相比,使用设计的专用发动机时的油耗、能耗、低压压气机防喘振性能更优。混合度越高,使用专用发动机产生的性能提升越大。由于能量利用历程不同,发动机外涵道电能利用率远高于内涵道电能利用率和燃油利用率,这是并联混合动力涡扇发动机节能的根本原因。

关键词：并联混合动力系统涡扇发动机快速设计能量利用稳态性能

航空并联混合动力涡扇发动机热力循环与工作特性研究

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推进技术 2023年第4期44卷 32-46页

作者：刘光璧王步宇王向阳佘云峰邢耀仁帅石金清华大学航空发动机研究院北京100084 中国航发商用航空发动机有限责任公司上海200241

为确定并联混合动力涡扇发动机的能量利用效率,并对不同电功率输入下发动机工作特性与性能参数的变化规律进行研究,本文从理论上对发动机有效循环功的来源进行划分,并由此分别定义并联混合动力涡扇发动机的电能利用率和燃油利用率;使用... 详细信息

为确定并联混合动力涡扇发动机的能量利用效率,并对不同电功率输入下发动机工作特性与性能参数的变化规律进行研究,本文从理论上对发动机有效循环功的来源进行划分,并由此分别定义并联混合动力涡扇发动机的电能利用率和燃油利用率;使用航空发动机性能仿真软件PROOSIS搭建基于CFM56-7B26发动机的并联混合动力涡扇发动机零维模型,模拟不同电功率输入条件下的发动机稳态性能。研究结果表明:并联混合动力涡扇发动机内涵道的循环类型仍然是基于布雷顿循环的实际循环,输入的电功率对发动机外涵道推力的贡献占比远高于其对内涵道推力的贡献;电能利用率始终明显高于燃油利用率,这也是并联混合动力涡扇发动机实现节能的主要原因;当输入的电功率增加时,发动机的涵道比增加,涡轮前温度与总压比降低,各部件的稳态工作点将发生移动,可能造成部件效率的下降。由于电功率的输入以及电能的高利用效率,并联混合动力涡扇发动机的油耗和能耗均低于常规涡扇发动机。

关键词：并联混合动力系统涡扇发动机热力循环稳态特性数值模拟

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利用缸压信息的柴油机并联混合动力控制

哈尔滨工程大学学报 2013年第6期34卷 696-702页

作者：方成杨福源欧阳明高陈林清华大学安全与节能国家重点实验室北京100084 上海汽车集团股份有限公司技术中心上海201206

为了优化柴油机并联混合动力控制,使用自主的燃烧状态分析单元,对一台2.5 L高压共轨柴油机各缸缸内压力进行采集,并计算出平均指示压力、平均泵气压力和最大缸压等燃烧状态指标;发动机控制单元使用这些指标预估发动机输出的有效扭矩并... 详细信息

为了优化柴油机并联混合动力控制,使用自主的燃烧状态分析单元,对一台2.5 L高压共轨柴油机各缸缸内压力进行采集,并计算出平均指示压力、平均泵气压力和最大缸压等燃烧状态指标;发动机控制单元使用这些指标预估发动机输出的有效扭矩并进行扭矩闭环控制;利用该发动机、自动离合器、超级电容和ISG电机构建了并联式混合动力系统,用以改善原机的动力性和经济性.在发动机台架上的实验结果表明,扭矩预估和扭矩闭环控制效果良好;使用ISG电机快速起动改善了起动阶段的排放和经济性;在等效NEDC工况下,并联混合动力系统比原单一动力发动机油耗下降11.9%,NOx排放下降15.2%,碳烟排放下降9.5%.

关键词：并联混合动力系统燃烧状态分析单元平均指示压力扭矩预估扭矩闭环控制

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同轴并联混合动力客车能量分配策略研究

同轴并联混合动力客车能量分配策略研究

作者：吴凡燕山大学

学位级别：硕士

节能减排、降低汽车油耗成为了近年来全球汽车发展最重要的方向之一。在国家政策的扶持和补贴激励下,新能源汽车在中国城市公交领域得到了广泛应用。其中并联混合动力汽车已成为当前混合动力客车的主流构型之一。能量分配策略对并联混... 详细信息

节能减排、降低汽车油耗成为了近年来全球汽车发展最重要的方向之一。在国家政策的扶持和补贴激励下,新能源汽车在中国城市公交领域得到了广泛应用。其中并联混合动力汽车已成为当前混合动力客车的主流构型之一。能量分配策略对并联混合动力系统的节能效果举足轻重,因此对能量分配策略的研究具有重要意义。国内外围绕能量分配策略展开了大量的研究工作并提出多种解决方案,但是大多数策略偏重理论和仿真分析,难以在实车上实现,论文依托企业量产项目,主要针对开发能运用于实车的能量分配策略展开工作。另一方面,并联混合动力系统多模式切换过程中的平顺性问题一直是模式切换控制研究领域的难点,论文也在这方面进行初步探索。论文依据“V”模型开发流程,基于Matlab/Simulink和xPC Target系统开发了高实时性、高可靠性和高易用性的硬件在环仿真平台,并根据实车部件的响应特性调整仿真平台部件的响应特性,提高仿真平台的仿真精度,为能量分配策略开发提供可靠的测试条件支持。论文阐述了目前市场上广泛用于整车上的逻辑门限控制策略和瞬时优化控制策略的控制理论,在xPC仿真平台上选择CCBC工况分别对两种分配策略进行能耗仿真,分析两种策略各自的优缺点,结合6挡变速箱的并联混合动力系统的结构特点,在瞬时优化控制策略的基础上,加入变速箱挡位门限,提出基于逻辑门限的瞬时优化能量分配策略。并在北京市通州交通部交通试验场进行了CCBC工况的道路测试,验证了基于规则的瞬时优化策略具有较优的节油效果。论文基于大量的道路试验数据分析,针对同轴并联混合动力车辆在电机启动发动机和电机撤销扭矩的过程的抖振问题,分别提出离合扭矩分阶段控制的启动策略和电机扭矩梯度渐变控制策略,并在实车上验证了控制策略对提高系统平顺性具有一定的效果。

关键词：并联混合动力系统能量分配策略 xPC 道路测试硬件在环平顺性

基于P2.5构型的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略

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汽车工程学报 2020年第3期10卷 170-179页

作者：岳芸鹏黄英曾雯文马小康北京理工大学机械与车辆学院北京100081 北京汽车股份有限公司汽车研究院北京101300

针对一款P2.5构型并联型插电式混合动力汽车由纯电动驱动切换到混合驱动模式的控制策略进行了研究。根据进入离合器滑磨阶段转速阈值的不同,分别设计了离合器再次滑磨时发动机转速低于目标转速的控制策略和离合器再次滑磨时发动机转速... 详细信息

针对一款P2.5构型并联型插电式混合动力汽车由纯电动驱动切换到混合驱动模式的控制策略进行了研究。根据进入离合器滑磨阶段转速阈值的不同,分别设计了离合器再次滑磨时发动机转速低于目标转速的控制策略和离合器再次滑磨时发动机转速高于目标转速的控制策略。针对第1种策略中离合器转矩从负到正突变带来较大冲击度的问题,提出了以整车纵向加速度为控制目标的电机转矩补偿控制来抑制冲击度。对提出的两种控制策略进行了仿真验证,结果显示两种控制策略均能实现良好的控制效果,通过仿真结果比较分析了两种控制策略的优缺点,并提出了两种控制策略的适用工况条件。

关键词：并联混合动力系统动态协调控制整车纵向加速度模式切换