【正文】 主要體現(xiàn)在提高可靠性和電磁兼容性等方面。近年來，對于HEV動力總成控制系統(tǒng)的研究業(yè)已成為清潔能源汽車技術發(fā)展和產業(yè)化進程中的熱點與難點，其研究內容主要包括控制軟件以及硬件模塊的設計與開發(fā)。動力分配裝置將發(fā)動機一部分轉矩直接傳遞到驅動軸上，將另一部分轉矩傳送到發(fā)電機上。在混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中，一般采用具有兩個自由度的行星齒輪機構作為動力分配裝置，通過該裝置實現(xiàn)多個部件的轉速合成，同時保持各個部件間的轉矩成一定比例關系。這樣發(fā)動機發(fā)出的功率不僅可以與電動機發(fā)出的功率聯(lián)合后直接驅動汽車，還可以轉化為電能儲存在電池中，進而驅動電動機。典型PHEV有：日野公司的HIMR型大客車、本田公司的Insight轎車等。在汽車減速或剎車時，電動機工作在發(fā)電狀態(tài)，向蓄電池充電，即再生制動。它以發(fā)動機作為主動力裝置，電動機作為輔助動力裝置，目的是為了降低排放和燃油消耗。（2）并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)采用發(fā)動機和電動機兩套驅動系統(tǒng)。但是SHEV的能量轉換、傳輸?shù)沫h(huán)節(jié)多，造成能量轉換效率比較低；而且，為滿足爬坡等需要大功率的路況，發(fā)動機、發(fā)電機和電動機的額定功率都要求比較大。串聯(lián)式結構的最大特點是發(fā)動機與驅動橋間沒有直接的機械連接，因此其工作狀態(tài)能不 受汽車行駛工況的影響，可以始終在最佳工作區(qū)間內穩(wěn)定運行，而使整車獲得良好的經濟性能和排放性能。下面分別對以上幾種HEV作簡單介紹。%，是弱混合的典型車型；%，是強混合的典型車型。除此之外，強混合還具有純電動行駛功能。根據(jù)混合度，HEV可分為：弱混合和強混合兩類。 混合動力汽車的分類目前國內外研究的HEV有多種結構，其分類方法一般有兩種：按混合度分類和按動力系統(tǒng)布置分類。(2)汽車爬坡或急加速行駛時，由電動機提供額外的輸出功率，與發(fā)動機共同驅動汽車行駛；(3)汽車起步、怠速或低速行駛時，發(fā)動機關閉，由電動機單獨驅動汽車，實現(xiàn)整車的零排放運行。而相比傳統(tǒng)內燃機汽車，在混合動力汽車中由于電動機的協(xié)同工作，發(fā)動機能較多的工作在排放和油耗較低的工況區(qū)域，從而避免了在不利工況下運行所帶來的高油耗和高排放。其基本原理是采用適當?shù)娜剂限D換裝置(如汽油機、柴油機等)、儲能裝置和電動機作為混合動力源，在動力總成控制系統(tǒng)的管理和優(yōu)化下，通過不同動力源間的協(xié)調配合，使它們能盡可能的在高效率、低能耗區(qū)域工作，從而提高整個動力總成系統(tǒng)的能量利用效率。 混合動力汽車概述 混合動力汽車的概念及特征根據(jù)國際機電委員會下屬的電力機動車技術委員會的建議，HEV的定義為：由兩種或兩種以上的儲能器、能源或轉換器作驅動能源，其中至少有一種能提供電能的車輛。在我國，HEV的研究起步較晚，但是近年來得到了政府、企業(yè)、高校和科研院所的高度重視。法國雷諾公司研制的VERT和HYMME兩款混合動力電動汽車已在法國接受了10000km的運行試驗。2003年，福特汽車公司又推出了名為“freestly”的混合動力汽車。同時，它還與戴姆勒－克萊斯勒公司合作，計劃于2007 年研發(fā)出雙模式完全混合動力技術系統(tǒng)。1993年9月，美國能源部和三大汽車公司牽頭成立了“新一代汽車伙伴關系（PNGV）”，美國政府通過PNGV與汽車界達成了多種合作研究、開發(fā)協(xié)議，并協(xié)調政府有關部門，國家實驗室和三大汽車公司的人力、物力資源，開展高效節(jié)能汽車包括HEV的研究。在2003年紐約國際車展上，日本豐田公司展出了采用第二代豐田混合動力系統(tǒng) (Toyota Hybrid System, THS II)的混合動力轎車Prius2004，THS II采用了500V的高壓動力電，驅動電動機的最大功率可達50KW。豐田公司的Coaster從1997年8月開始銷售，至2001年3月末，約售出40輛。下面具體介紹各國的相關研究情況。正因為HEV具有以上優(yōu)點，促使全球主要國家和公司投入大量科研力量從事HEV的開發(fā)?；旌蟿恿ζ噷⑷加偷母吣芰棵芏忍匦院碗娔艿母吖β拭芏忍匦韵嘟Y合，利用兩種能量源的特性互補，實現(xiàn)了系統(tǒng)綜合性能的改善與提高。從長遠來看，氫能源燃料電池無疑是解決以上問題的良好途徑，但就目前而言，燃料電池技術還遠未成熟，相應的基礎設施建設也有待開展，其大規(guī)模生產和商業(yè)化應用仍需假以時日。目前電動汽車有純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車三種發(fā)展形式，它們處于不同的發(fā)展階段，具有各自不同的特點。電動汽車以電能作為主要動力源，具有清潔、高效等優(yōu)點，而且能利用煤炭、水力等其它非石油資源，因此得到了世界各國的廣泛認可，成為當今環(huán)保、節(jié)能汽車的主要研究方向。2007年我國進口石油近2億噸，預計到2020年前后我國的石油進口量有可能超過日本，成為亞太地區(qū)第一大石油進口國。目前，每年新生產的各種汽車約6400萬輛，按平均每輛車年消耗10到15桶石油及石油制品計算，汽車的石油消耗量每年達85至127億桶，約占世界石油產量的一半。東北大學畢業(yè)設計（論文） 混合動力汽車動力總成系統(tǒng)分析與控制策略制定畢業(yè)論文目錄 混合動力汽車動力總成系統(tǒng)分析與控制策略制定畢業(yè)論文 混合動力汽車動力總成系統(tǒng)分析與控制策略制定畢業(yè)論文目錄畢業(yè)設計（論文）任務書 I摘要 IIAbstract III第1章 緒論 1 課題背景及意義 1 混合動力汽車概述 3 混合動力汽車的概念及特征 3 混合動力汽車的分類 4 HEV動力總成控制系統(tǒng)研發(fā)概況 6 HEV動力總成控制策略概述 6 應用于控制系統(tǒng)開發(fā)的新技術 7 論文主要研究內容 10第2章 HEV動力總成系統(tǒng)分析與設計 11 11 HEV動力總成控制系統(tǒng)分析 12 控制系統(tǒng)的功能分析 12 控制系統(tǒng)開發(fā)流程 13 HEV動力總成的設計思路 14 本文HEV動力總成系統(tǒng)的結構形式 15 可選結構形式分析 15 本文所采用行形式 16 本文HEV動力系統(tǒng)的部件選型 18 本章小節(jié) 21第3章HEV動力總成控制策略的研究與制定 22 并聯(lián)式HEV動力總成控制策略的分析比較 22 基于規(guī)則的穩(wěn)態(tài)優(yōu)化控制策略 22 基于實時控制的動態(tài)控制策略 25 基于模糊控制的智能控制策略 27 29 本文HEV動力總成控制策略的制定 30 混合動力汽車運行模式分析 30 控制思路和控制方法的確定 33 轉矩管理策略的實現(xiàn) 34 35 制動方式下的策略實現(xiàn) 36 40 換擋控制策略的制定 42第4章 總結與建議 44參考文獻 45致謝 46附錄：外文翻譯資料 47東北大學畢業(yè)設計（論文） 緒論第1章 緒論 課題背景及意義隨著世界經濟的飛速發(fā)展，人們生活水平日益提高，汽車逐漸成為人類生活的重要交通工具，汽車保有量也急劇增加。然而汽車在為人們帶來方便、快捷、舒適的同時，也帶來了嚴重的環(huán)境污染和資源的急劇消耗。石油資源的開采每年達幾十億噸，經過長期的現(xiàn)代化大規(guī)模開采，石油資源日漸枯竭，按科學家預測，地球上的石油資源如果按目前的開采水平，僅僅可以維持60到100年左右。國務院發(fā)展研究中心預測，預計到2010年和2020 年，約占全國石油總消耗量的43%和67％，因此能源危機是我們必需面對的重要問題，而可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護問題也得到了世界性的普遍關注，環(huán)保和節(jié)能業(yè)已成為新世紀汽車發(fā)展的主題。電動汽車總的發(fā)展目標是生產出在性能和價格上都能媲美于傳統(tǒng)內燃機汽車的交通工具，也就是說，未來的電動汽車必須在續(xù)航里程、動力性能、安全性能和無故障行駛等方面達到或超過傳統(tǒng)汽車，并且在購買價格和行駛費用等方面具有競爭性，從而才能取代傳統(tǒng)內燃機汽車成為下一代的主流交通工具。其中純電動汽車能完全實現(xiàn)無污染和零排放，遠景誘人，但受制于當今蓄電池技術的發(fā)展水平，仍然存在著續(xù)航里程少、價格昂貴、需長時間充電等缺點。在此背景之下，綜合了純電動汽車和內燃機汽車優(yōu)點的混合動力汽車得到了廣泛的發(fā)展，成為清潔汽車陣營中不可忽視的力量。與傳統(tǒng)內燃機汽車相比，混合動力汽車的排放性和燃油經濟性有顯著提高，動力性能與續(xù)航能力卻并無二致，而且還能帶來更為舒適的駕乘感受，運行于復雜的城市工況下，其燃油經濟性與排放性的優(yōu)勢將更為明顯。近10年來，美國、歐洲、日本等國政府和跨國公司已投入超過100億美元的資金，并且以每年不少于10億美元的力度繼續(xù)投入。在日本，1995年5月日產公司開發(fā)出了可以使續(xù)駛里程增加一倍的串聯(lián)式混合動力型微型轎車。豐田公司的Prius從1997年12月開始在國內銷售，至2001年8月末，約售出53 ,400輛。在美國，自1990年以來，由于環(huán)境問題以及美國加州“零排放車輛法”的推行，各大汽車廠商更加注重對電動汽車的開發(fā)。通用汽車公司于2004年在美國部分州推出了“Silverado”和“GMC Sierra”等簡易型混合動力汽車，并將在2006年推出“Saturn VUE Green Line”。福特汽車公司1998年開發(fā)出了福特P2000型5座并聯(lián)式混合動力電動汽車。在歐洲，大眾汽車公司推出Chico牌混合動力電動微型汽車。瑞典沃爾沃公司也開發(fā)出基于沃爾沃FL6卡車改裝的混合動力電動汽車, 最高時速可達90km。2001年，為維護我國能源安全，改善大氣環(huán)境，提高我國汽車工業(yè)競爭力，力爭實現(xiàn)我國汽車工業(yè)的跨越式發(fā)展，科技部在“十五”國家科技計劃中設立電動汽車重大專項，從發(fā)展我國汽車產業(yè)的戰(zhàn)略高度，選擇新一代電動汽車技術作為創(chuàng)新的主攻方向，組織企業(yè)、高等院校和科研機構聯(lián)合攻關。在汽車行駛過程中，需求功率將依據(jù)實際行駛情況由這些驅動系統(tǒng)單獨或共同提供。 相比純電動汽車，混合動力汽車繼承了傳統(tǒng)內燃機汽車在動力性能、續(xù)航能力等方面的優(yōu)勢，同時又具有制動能回收與再生利用以及超低排放行駛等純電動汽車的優(yōu)點。從混合動力汽車的典型工作過程來看()，其具體特征可歸結為以下四點:(1)動力總成控制系統(tǒng)能根據(jù)汽車的不同行駛工況，控制發(fā)動機和電動機在優(yōu)化的工作區(qū)間內運行，同時維持儲能裝置中的能量在一定水平內，避免了汽車的外部充電。(4)汽車減速制動時，電動機以發(fā)電狀態(tài)運行，回收部分制動能量，并以電能的形式重新存儲在儲能裝置中，實現(xiàn)能量的再生利用?；旌隙仁侵鸽妱訖C功率與發(fā)動機功率的比值。兩者均具有怠速停車、再生制動和電動機輔助功率功能。通?；旌隙仍礁撸加徒洕栽礁?，排放越低。按動力系統(tǒng)布置分類，HEV可分為：串聯(lián)式混合動力汽車(Series Hybrid Electric Vehicle，簡稱SHEV)、并聯(lián)式混合動力汽車(Parallel Hybrid Electric Vehicle，簡稱PHEV)和混聯(lián)式混合動力汽車(Split Hybrid Electric Vehicle，簡稱PSHEV)。（1）串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)1，串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三大部件組成，其中發(fā)動機僅用于發(fā)電，汽車行駛的全部驅動力完全來自于電動機。此外，發(fā)動機受行駛路況影響較小，易運行在高效區(qū)。典型的SHEV有豐田公司的Coaster等?？刹捎冒l(fā)動機單獨驅動、電動機單獨驅動或發(fā)動機和電動機聯(lián)合驅動三種工作模式。在汽車需要大功率輸出（如爬坡、加速等）時，發(fā)動機和電動機聯(lián)合驅動汽車，故發(fā)動機和電動機的額定功率選 圖 較小值，就可達到動力性要求。與SHEV相比，PHEV的發(fā)動機和電動機的功率較小，但結構比較復雜，同時控制難度增加。（3）混聯(lián)式混合動力系統(tǒng) ，混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)比較接近于并聯(lián)式布置，不同之處是混聯(lián)式結構中增加了一套發(fā)電機結構?；炻?lián)式混合動力結構結合了串聯(lián)式與并聯(lián)式結構的優(yōu)點，在能量流動的控制上具有更大的靈活性，可實現(xiàn)油耗和排放的最佳設計目標。（Toyota Hybrid System）混合動力系統(tǒng)中分配裝置的結構示意圖，在此結構下，發(fā)動機與行星輪架相連，通過行星齒輪將動力傳遞給外圈的齒圈和內圈的太陽輪，齒圈通過鏈傳動與電動機和傳動軸相連，而太陽輪與發(fā)電機相連。圖 HEV動力總成控制系統(tǒng)研發(fā)概況HEV動力總成系統(tǒng)是電力、機械、化學以及熱力元件的總成，是一個復雜的多輸入、多輸出非線性系統(tǒng)，具有不同的工作模式，需要復雜填密的多能源動力總成控制系統(tǒng)來對其進行綜合控制。目前，對于控制軟件的研究主要體現(xiàn)為控制策略的制定與優(yōu)化。 HEV動力總成控制策略概述控制策略是HEV動力總成控制系統(tǒng)的神經中樞，是實現(xiàn)整車多能源動力協(xié)調管理的關鍵，其優(yōu)劣將直接關系到整車性能的好壞，它主要包括兩個層面的內容:首先，協(xié)調動力總成各部件的工作以滿足汽車的行駛功率需求，即根據(jù)駕駛員的操作指令以及動力總成的工作狀態(tài)，基于所制定的控制邏輯，指揮動力總成各部件在一定模式下協(xié)同工作，并在行駛條件發(fā)生改變時，通過一定的控制時序，實現(xiàn)不同運行模式間的動態(tài)平順切換；其次，多能源部件的系統(tǒng)構成以及混合動力的驅動方式則對控制策略提出了更高的優(yōu)化要求，因為在既定的工作模式下，動力總成內的能量流動和分配存在著多種可能，所以需要綜合權衡混合動力汽車的所有控制目標，基于一定的控制算法，尋取最優(yōu)的能量分配和混合驅動形式。一般來說，HEV的控制策略都體現(xiàn)了以下幾點內容，它們也決定了混合動力汽車的主要工作特征。最經濟發(fā)動機工作曲線策略—— 即要求當發(fā)動機處于工作狀態(tài)時，其工作點始終位于相應功率要求的最低油耗點附近。制動能回收策略——即在車輛減速或制動時，盡可能多的將車輛的動能轉化為電能存儲到蓄電池中。(1)計算機建模與仿真在控制系統(tǒng)開發(fā)初期，為使開發(fā)者能迅速驗證自身構想，綜合評測系統(tǒng)性能，并在此基礎上快速設計完善的解決方案，計算機仿真技術得到了廣泛的應用，HEV專用仿真分析軟件也應運而生，其中