硕士论文——增程式电动客车辅助功率单元控制策略研究

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1、硕士学位论文增程式电动客车辅助功率单元控制策略研究姓名：学号：所在院系：汽车学院学科门类：工学学科专业：动力机械及工程指导教师：AdissertationsubmittedtoTongjiUniversityinconformitywiththerequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringDynamicControlStrategyResearchforAuxillaryPowerUnitofRange-ExtendedElectricBusCandidate:StudentNumber:Sch

2、ool/Department:Discipline:Major:Supervisor:SchoolofAutomotiveStudiesEngineeringPowerMechineryandEngineering增程式电动客车辅助功率单元控制策略研究同济大学同济大学硕士学位论文摘要摘要近年来，汽车工业发展迅猛，世界范围内汽车保有量持续增加，能源短缺和环境污染等问题日益突出，一定程度上制约了传统汽车工业的发展。增程式电动汽车具有燃油消耗低、排放低等优势，同时又克服了纯电动汽车续驶里程短的弊端，越来越受到汽车研究机构和生产厂商的关注与重视。

3、动态控制策略对增程式电动客车来说很重要，它的好坏直接影响了整车动力性和舒适性。本文设计了基于转矩模型的动态协调控制策略，在保证辅助功率单元(AuxillaryPowerUnit，APU)切换过程工作在最佳等效燃油消耗曲线附近的前提下，缩短了工况切换过程的时间，降低了APU系统的转速超调量和转矩超调量。本文主要工作及研究成果如下：(1)建立了增压中冷柴油机瞬态模型。选取189个稳态工况点对模型进行标定，保证在每个工况点的转矩、功率、有效燃油消耗率、涡前压力与温度、压气机压比，及进气质量流量与试验测量值的误差基本不超过10%。在此基础上，通过对

4、喷油系统和燃烧模型进行修改，建立了增压中冷柴油机瞬态模型。(2)设计了基于转矩模型的动态控制策略。通过Simulink与GT-Power联合仿真，分析了APU系统在加速加载切换过程和减速减载切换过程的动力学规律。结果表明，基于转矩模型的动态协调控制策略，能够快速稳定地实现三点式能量管理策略需要的切换过程。(3)建立了用于验证上述动态协调控制策略的控制系统。基于MotoHawk快速原型开发平台，在动态协调控制策略Simulink模型的基础上，加入传感器、执行器及通信的软件接口模块，使用编译器自动生成代码，最终开发了一款基本的HCU(Hybri

5、dControlUnit)控制器和APU控制系统。(4)通过APU台架对基于转矩模型的动态协调控制策略和控制系统实物进行验证，并分析了APU在起动加速暖机、加速加载切换过程及减速减载切换过程的转速超调量和转矩超调量，以及CO、HC、NOX和颗粒物排放特性。结果表明：(a)可以通过提高发动机怠速转速的方法加速暖机过程，而且怠速转速的提高并不会引起发动机起动过慢的问题。起动过程中，CO、HC、NOX和颗粒排放基本与喷油量正相关，喷油策略对排放的控制比较重要。(b)为了降低系统的油耗，可以在发动机起动初期适当降低喷油量甚至断油，而不影响发动机的起

6、动性能。但不恰当的初始喷油量可能会带来APU系统转矩波动幅度大、起动过程偏慢等问题。(c)本文提出的基于转矩模型的动态协调控制策略能够保证APU系统在工况切换时基本沿着最佳等效燃油消耗线附近运行，并且切换用时比较短，I同济大学硕士学位论文摘要转速超调量和转矩超调量比较低。(d)在加速加载的切换过程中，发动机排放总体上会有所升高；而在减速减载的切换过程中，污染物排放总体呈下降趋势。加速加载过程中，缸内燃烧状态较差，空燃比也较低，CO、HC和颗粒物排放较高，NOX排放较低；减速减载过程中，缸内燃烧状态较好，CO、HC和颗粒物排放较低，NOX排放

7、较高。关键词：增程式电动客车，辅助功率单元，混合动力专用发动机，瞬态模型，动态控制策略IITongjiUniversityMasterofEngineeringAbstractABSTRACTWiththerapiddevelopmentofautomobileindustry,vehiclespossessivequantityworldwidehasbeenincreasingrapidly.Twomajorworldproblemsincludingenergyshortageandenvironmentalpollutionhasb

8、eenexacerbatedincreasingly,andtheyhavealreadybroughtacertaindegreeofrestrictiontothedevel