插电式混合动力乘用车动力总成及控制方案设计

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1、插电式混合动力乘用车动力总成及控制方案设计(申请清华大学工程硕士专业学位论文)培养单位：汽车工程系工程领域：动力工程申请人：万良渝指导教师：张俊智教授联合指导教师：李峥授研高工二〇一七年十二月DesignofPowertrainandControlSchemeofPlug-inHybridPassengerCarThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementfortheprofessionaldegreeofMastero

2、fEngineeringbyWanLiangyu(PowerEngineering)ThesisSupervisor:ProfessorZhangJunzhiAssociateSupervisor:LizhengDecember,2017摘要摘要随着我国汽车保有量增加，化石燃料消耗和尾气排放越来越严重，为了解决这些问题，插电式混合动力汽车（PHEV）应运而生，并受到了各国政府和汽车制造商的广泛重视。PHEV作为新能源汽车，同时具备了纯电动汽车和混动汽车的优点，不仅能保证一定的续驶里程，还能降低油耗、减少尾气污染物的排

3、放。PHEV能否充分发挥其节能效果、保证其续驶里程主要取决于两个方面，一是PHEV动力系统的匹配设计是否合理，二是对发动机和电机工作模式的控制方案设计是否合理，而这两方面也是PHEV开发过程中的关键点和难点。本文将针对这两方面的问题，以保证汽车动力性、提高燃油经济性为研究目标，提出插电式混合动力总成技术方案并进行动力系统控制方案分析，形成东风汽车公司的插电式混合动力乘用车产业化技术方案，具体研究内容如下：（1）在强混混合动力技术基础上，结合东风自身资源情况重新匹配设计了PHEV动力总成，提出了一个适应于工程化开发的动

4、力总成方案：动力系统采用混联式结构，以发动机与双电机作为动力源。根据NEDC工况确定电机的功率需求，然后根据车辆最高车速、加速能力以及爬坡能力等动力性参数确定发动机、电机、耦合器等性能参数，再由电机功率和续驶里程要求选择比功率和能量满足要求的电池组，在动力系统参数匹配完毕之后，对动力系统内的发动机、电池组、传动系统、电机在整车内进行布置可行性分析，提出设计边界及体积需求。（2）由动力系统的7类工作模式，根据整车运行工况及电池能量状况，精确地控制发动机和双电机工作模式，在满足整车动力需求的同时，获得最大的燃油经济性。通

5、过双电机配合发动机工作，使发动机始终处于最佳工作效率区域。本文以通用化和平台化为设计原则，确定东风乘用车PHEV动力总成的控制方案，采用基于扭矩流的控制算法，通过解读驾驶员意图、优化动力总成系统能量分配、控制扭矩执行器等一系列算法优化动力性、经济性等整车性能。（3）基于D2P工具包Motohawk开发了动力总成台架控制软件，搭建了PHEV动力系统试验台架，对PHEV进行实车试制和道路试验，在此基础上完成整车动力性和经济性的实车试验研究。通过台架试验和道路试验发现了机电耦合器存在的问题和整车燃油经济性问题，根据试验结果

6、加以改进，最终达到设计要求。关键词：插电式混合动力汽车;动力总成;控制方案;试验研究IAbstractAbstractWiththeincreasingofcarnumbersinChina,thefossilfuelconsumptionandexhaustgasemissionbecomingmoreandmoreserious,tosolvetheseproblems,theplug-inhybridelectricvehicle(PHEV)isjustappearedandreceivedwidespread

7、attentionbygovernmentsandvehiclemanufacturerforsolvingtheproblemsofenergyconsumptionandenvironmentalpollution.PHEVhastheadvantagesofpureelectricvehiclesandhybridvehicles,i.e.longcontinuedmileage,lowfuelconsumption,lessemissionofexhaustpollutants.Theenergysaving

8、effectandmileageofPHEVaredecidedbytwoaspects:OneisthematchingdesignofPHEVpowersystem,theotheristhecontrolschemedesignofengineandmotorworkingmode.Thesearethecriticalengineeri