摘 要

混合动力汽车，多数情况下代表油电混合汽车，它将内燃机与电动机作为动力源并且具有绿色环保的优势，汽车内部系统不只有发动机效率高，性能好的优点，而且工作过程中声音小、排放低。与传统汽车相比，这种新型汽车可提高百分之十五左右的热效率，能改善百分之二十的废气排放。 串联混合动力汽车也被称为增程式电动汽车，它将发动机——发电机组与电动机串联组合在一起，发动机与车轮之间不存在直接的机械连接，而电动机与车轮间通过机械装置连接。汽车的驱动力来源于驱动电机，发动机只是带动发电机发电，且发动机的转速与汽车行驶速度之间没有耦合关系。

制定串联混合动力汽车的性能指标，对发动机、驱动电机、电池等部件进行了选型和参数匹配，介绍了仿真用到的软件MATLAB和ADVISOR，并对使用频率较高的四种工况进行简介。

对比传统恒温控制能量管理策略与功率跟随型管理策略的优缺点，选定功率跟随型能量管理策略作为串联混合动力汽车的能量管理方案，依据ADVISOR中的管理策略的模型，总结出功率分配的公式，在汽车几种常见的的工作模式中标明了能量流动的方向。在直角坐标系中，说明了发动机的工作状态与电池当前荷电量的关系。

在MATLAB6.1环境下，运用仿真软件ADVISOR 2002建立串联混合动力汽车的汽车模型，并在汽车参数输入界面中选定合适的汽车部件，必要时修改M文件以达到参数匹配的要求，在UDDS工况下对汽车动力性能及燃油经济性进行仿真，在ADVISOR中的仿真结果输出界面观察发动机功率随时间的变化与电池荷电状态的起伏。对仿真结果进行总结，归纳本文设计的串联混合动力汽车的优缺点，尽管汽车的加速性能低于传统的燃油汽车，但是在百公里的燃油消耗上优势明显，可以得出，这种串联混合动力汽车是一种值得继续研究和改进的新型汽车。

关键词：串联混合动力汽车，绿色环保，仿真，燃油消耗

Abstract

Hybrid electric vehicles (HEV), which represent oil-electric hybrid vehicles in most cases, use internal combustion engines and motors as power sources and have the advantages of green and healthy. The internal system of automobiles not only has the advantages of high engine efficiency and good power performance, but also has the advantages of low noise and low emission in the working process. Compared with traditional automobiles, this new type of automobile can increase the thermal efficiency by about 15% and improve the exhaust emission by 20%. Series Hybrid Electric Vehicle (SHEV) is also known as Extended Program Electric Vehicle (EPV). It connects the engine, generator and motor in series. There is no connection belong the engine and the wheel.The motor and wheel are connected by mechanical device, and the motor is the only energy source to provide energy for the vehicle. The driving force of the car comes from the driving motor, the engine only drives the generator to generate electricity, and there is no coupling relationship between the speed of the engine and the driving speed of the car.

Setting performance indicators ,then matching the engine parameters of generator, motor, power battery pack, etc.The software MATLAB and ADVISOR used in the simulation are all introduced, and four working conditions with high frequency are introduced too.

By comparing the advantages and disadvantages of the traditional constant temperature control energy management strategy with the power follow-up management strategy, the power follow-up energy management strategy is selected as the energy management scheme of the series hybrid electric vehicle. According to the management strategy model of ADVISOR, the power distribution formula is summarized, and the direction of energy flow is indicated in several common working modes of the vehicle.In the Cartesian coordinate system, the relationship between the working state of the engine and the current charge of the battery is explained.

On the basis of MATLAB6.1, the simulation software ADVISOR 2002 is used to establish the vehicle model of series hybrid electric vehicle, and the appropriate automobile components are selected in the input interface of automobile parameters. If important, the M file is modified to meet the requirements of parameter matching. Under UDDS, the dynamic performance and fuel economy of automobile are simulated.The engine work is observed at the output interface of simulation results in ADVISOR. The rate changes with time and the state of charge fluctuates. The simulation results are summarized, and the advantages and disadvantages of the series hybrid electric vehicle designed in this paper are summarized. Although the acceleration performance of the vehicle is lower than that of the traditional fuel vehicle, it has obvious advantages in fuel Usage quantity of 100 kilometers. It can be concluded that the series hybrid electric vehicle is a new type of vehicle worthy of further research and improvement.

Key Words：: Series Hybrid Electric Vehicle, Green Environment Protection, Simulation, Fuel Consumption

目录

摘 要 III

Abstract IV

第一章 绪论 1

1.1串联混合动力汽车概述 1

1.11串联混合动力汽车的诞生背景和意义 1

1.12串联混合汽车国内外的发展历史 1

1.2串联混合动力汽车的介绍 2

1.21串联混合动力汽车的内部构成 2

1.22串联混合动力汽车的工作原理 3

1.23串联混合动力汽车的优缺点 3

1.3 论文主要研究内容 3

第二章 串联混合动力汽车的参数匹配 4

2.1汽车的性能评价指标 4

2.2 串联混合动力汽车的动力系统选型及参数匹配 4

2.21发动机及控制器 4

2.22 发电机 6

2.23 电动机 6

2.25 油箱体积的计算 9

2.26 基于MATLAB的ADVISOR仿真介绍 9

2.27 串联混合动力汽车的仿真软件ADVISOR的简介 11

2.28常用工况的简介 13

第三章 串联混合动力汽车的能量管理策略 16

3.1管理策略的目标 16

3.2串联混合动力汽车的工作方式 16

3.3功率跟随型能量管理策略的介绍 18

第四章 串联混合动力汽车功率跟随型能量管理策略的仿真 22

4.1串联混合动力汽车的仿真工作 22

4.11汽车的参数输入界面 22

4.12工况测试的设置界面 23

4.13 仿真结果分析 24

4.14 锂电池串联数量对汽车性能影响的研究 25

4.2 总结与展望 26

致 谢 27

参 考 文 献 28

第一章 绪论

1.1串联混合动力汽车概述

1.11串联混合动力汽车的诞生背景和意义

随着社会的快速发展和大众生活水平的提高，人们对代步工具的要求越来越显著。据资料统计，全球汽车的保有量已经达到七亿余辆，人们的日常生活和工作都与汽车紧密相连。但是，在自然资源的利用方面，燃油汽车存在着很多弊端，据调查资料显示，在百分之七十五以上的道路环境中，一辆燃油发动机的汽车动力潜能仅仅利用了百分之五十不到，在部分市区的拥挤路段，甚至小于百分之三十。燃油汽车有害气体的释放所造成的市区污染和不可再生能源的损耗，使得开发出一种新型的、低排放的、汽车成为目前世界各个汽车企业的首要任务。传统的电动汽车可以实现环保无污染，并可节省大量的石油资源，但是，因为电池的昂贵，电动汽车的性价比和动力性能都远远不能和传统的燃油汽车相比，不能实现人们对快节奏生活的向往。电动汽车的主要障碍是：电池的能量密度低，一辆汽车往往需要上百节电池才能驱动，显而易见，这会使车身更加笨重，减小了汽车的续驶长度和爬坡动力。此外，电动汽车的冷气和暖风的使用必须会大量消耗储备电能，过多的能量损耗对电动汽车续驶里程有着很大的影响，同时汽车充电站的成本过大，动力电池组的价格昂贵，使用寿命有限，频繁更换电动汽车的电池的成本令人望而却步。所以电动汽车在当前状况下的种种弱点使得其短时间内在全球大范围推广的目标无法实现。上述问题的解决迫在眉睫,于是混合动力电动汽车开始崭露头角，它结合了燃料汽车和电动汽车的优点，逐步走进我们的市场。在工业技术的逐步发展和人们对大气保护问题的认识愈加深刻的背景下，全球汽车的龙头企业均投入了海量资金，来研究和开发这种汽车。这种混合动力装置是将电动机和辅助装置结合起作为汽车供给驱动力，辅助装置由一个轻型发动机—发电机组构成。这种新型的混合动力汽车对拯救生态和绿化环境的作用来说是无可取代的。

1.12串联混合汽车国内外的发展历史

近十几年来，串联混合动力汽车渐渐开始投入了试运营的阶段。串联混合动力汽车在国外的研究时间相对于我国来说比较早，早在上个世纪末，日本的丰田汽车公司就针对串联混合动力技术进行了细致的研究，并在几年后推出了国际汽车市场上的第一台串联混合动力汽车，这在当时掀起了巨大的轰动。在之后的几年里，串联混合动力汽车的车型销量与日俱增，最终帮助丰田公司成为世界上动力汽车的巨头之一。而到了2009年，全球步入汽车时代，据《2012-2016年混合动力汽车行业的投资战略调研报告》显示，从九七年全球第一辆混合动力汽车首发至二零一零年年末，丰田汽车的销量已经突破了三百万，占全球汽车市场销售总额的百分之三十。虽然这种汽车在总体汽车销量中没有占据主体，但是世界各国政府都给予了大力度的经济和技术支持，推动混合动力汽车的发展与改革，从岛国日本到韩国，从美国到欧洲的发达国家，无一例外。

我国对混合动力技术的探究开始于九十年代末。一九九零年三月，中国的远望公司与北京的国防科技大学以及吉林的东北电力大学联合,成功研制出了数十辆新型的串联混合动力客车。到了一九九九年, 上海的交通大学和中国金龙集团合作研制出了新一款的混合动力客车，同时在中国南方的大多数城市路段测试了它的基本性能, 而且在“八五”和“九五”期间，我国投入了巨大的精力继续来研制串联混合动力汽车，基于发达国家的技术援助，我国部分龙头企业也对此展开了测试与开发。东安汽车公司在2001年的全国汽车展示大会上向我们展示了一种新型的串联混合动力汽车，这辆汽车是德国科学家与我国汽车企业共同创造的成果，具有一定的时代价值。二零零四年二月五日，吉林大学与辽宁金杯客车制造公司在沈阳签订了名为“SH7520”串联混合动力汽车的探索与开发”的合作约定。这个目标将在二零零五年之前完成，这代表着我国串联混合动力领域的一个里程碑。从专业技术的水平上来说，我国的串联混合动力汽车领域的研究仍然处于初始阶段，缺乏协调性和统一性，在这些地方，我国与欧洲相比始终存在着质的差距，所以继续研究和开发串 联混合动力汽车是有必要的。

1.2串联混合动力汽车的介绍

1.21串联混合动力汽车的内部构成

图1.1表示串联混合动力汽车的内部构成，这种系统由发动机带动发电机发电，发出的电能一部分给电池充电，另一部分为电动机提供电能来驱动汽车前进。和传统的燃油汽车对比，它是一种具有多种动力源的汽车，这可以延长汽车的续驶里程，又因为发动机和发电机之间没有离台器，因此整个汽车轻便灵活。

机械变速器

逆变器

发电机

发动机

电池

图1.1 串联混合动力汽车的内部构成

1.22串联混合动力汽车的工作原理

在行驶过程中，汽车的发动机持续工作，产生的机械能通过发电机转变为电能，这部分电能既可以给电池充电，也可以输送到电机驱使汽车前进。综上，总结其工作过程经历了机械能向电能，电能向机械能的转换。

1.23串联混合动力汽车的优缺点

优点：1.驱动轮和发动机之间没有机械连接，道路情况对发动机的工作点没有明显影响，发动机可以工作在最佳经济曲线的附近，发动机的工作效率高。另外汽车行驶速度的改变可以通过调整对电池和电动机的输出功率来达到目的，这样可以让汽车在复杂工况下的行驶性能有一个质的提高2.汽车可以便捷地回收制动和冲坡时消耗的能量。3.在汽车低速行驶的市区内，可以短暂关停内燃机，汽车将由动力电池组来单独驱动，这样可以节约汽油等大量宝贵的不可再生能源4.可让汽车的电池时刻维持在健康的工作状态，取消了电池的传统工作模式，避免发生过度充电、严重放电等不良情况，这可以延长电池的使用寿命。在汽车的起步和低速行驶状态下时，汽车只利用电池作为动力源，从而提高了发动机的排放性能和工作效率。而且串联结构混合动力汽车更加方便于进行整车的布置，结构简单。

缺点：发动机与电动机的功率比较大，所需要的空间大，过多的能量交换会使能量的利用效率降低。为了使电池获得更好的电池性能和使用寿命，要根据动力电池荷电状态的变化自动启关发动机-发电机组，来避免电池放电过量，这将对发动机-发电机与电池之间的搭配要求比较严格。

1.3 论文主要研究内容

(1)客观评价串联混合动力汽车在当今社会的重要地位和发展前景，细致阐述当前主流汽车在各个方面的优劣势，结合我国道路交通的现状，确立了研究串联混合动力汽车的实在价值。

(2)详细介绍了串联混合动力汽车的内部结构、工作模式以及车型潜在的优缺点，制定了合理的串联混合动力汽车的性能指标，然后对发动机，发电机，电动机，蓄电池组进行了精确的参数匹配，同时介绍了几种软件中常用的工况信息。

(3)基于MATLAB环境，在汽车仿真软件 ADVISOR中得出了汽车的多项仿真数据与图像，对其燃油经济性，尾气排放、动力性能等进行客观分析，得出结论是串联混合动力汽车在燃油经济性和尾气排放两个方面的性能优于传统的内燃机汽车，但是动力性能上略显不足。

第二章 串联混合动力汽车的参数匹配

2.1汽车的性能评价指标

为精确测试这种车型的性能，选用某型串联混合动力汽车在仿真软件ADVISOR中进行仿真，汽车的数据如表2-1所示。

表2-1某型串联混合动力汽车的参数

参考传统汽车的性能指标，结合本文设计的串联混合动力汽车的使用环境的制约，现拟定串联混合动力汽车的性能评价指标如表2-2所示。

表2-2串联混合动力汽车的性能指标

2.2 串联混合动力汽车的动力系统选型及参数匹配

以上是毕业论文大纲或资料介绍，该课题完整毕业论文、开题报告、任务书、程序设计、图纸设计等资料请添加微信获取，微信号：bysjorg。

相关图片展示：