摘 要

近一百年来，全球汽车行业发展迅速，使得世界能源问题与环境问题也日趋严重，这两大难题促使我们不得不考虑未来汽车行业的发展路线。为此，开发新能源汽车是使汽车行业继续蓬勃发展的必要条件。但由于当前电池电力水平不足，电池应用技术有待提高，使得纯电动汽车的发展受到了阻碍。而混合动力电动汽车在汽车尾气排放性和燃油经济性方面均优于传统燃油汽车, 因此,我们对混合动力电动汽车的研究设计具有重要的意义。

本文主要对串联式混合动力汽车动力系统进行参数匹配以及整车建模仿真。首先，结合串联式混合动力汽车的结构特征，确定汽车动力系统的结构，其后根据结构分析利用汽车相关基础知识完成整车动力总成的选择与相关参数的计算；接下来，运用AVL Cruise和MATLAB/Simulink软件搭建整车仿真验算平台,对整车性能进行仿真结果分析以及整车性能验证验证；最后对动力系统参数进行优化方案设计。

本文的特色在于：本文在某给定串联式混合动力汽车整车基本参数及其动力性指标的基础上，对设计车辆动力部件进行型号确定以及参数匹配设计，其后运用AVL Cruise和MATLAB/Simulink搭建模型并填写设计参数值，完成仿真部分并进行优化分析。

关键词：混合动力汽车；参数匹配；建模仿真；控制策略

Abstract

Over the past century, the rapid development of the global automotive industry making the world's energy problems and environmental problems are becoming increasingly serious, these two problems prompted us to consider the future development of the automotive industry line. To this end, the development of new energy vehicles is the necessary conditions to make the automotive industry continue to flourish. However, due to the limited of current battery technology, the development of pure electric vehicles had been hampered, so it is important to improve the battery application technology. And hybrid electric vehicles are better than the traditional fuel vehicles in the vehicle exhaust emissions and fuel economy, therefore, we research and design on hybrid electric vehicle is of great significance.

This paper mainly carries on the parameter matching and the modeling and simulation to the power system of serial hybrid electric vehicle. Firstly, according to the structural characteristics of the serial hybrid electric vehicle to determine the structure of the automobile power system. Then complete the selection of power components and the calculation of the related parameters. Next, use the AVL Cruise and MATLAB / Simulink software to build the vehicle model, and simulate the results to verify the rationality of the calculation; Finally, design the optimization program of the power system parameters.

In this paper, the characteristics are: To determine the type of the vehicle power components and design the related parameter based on the basic parameters of a given serial hybrid electric vehicle and its dynamic index. Then, using AVL Cruise and MATLAB / Simulink set the model and fill in the design parameter values, select the appropriate input and output signals, complete the simulation part and analysis optimization program.

Key words: Hybrid electric vehicle; parameter matching; modeling and simulation; control strategy

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 混合动力汽车的研究背景 1

1.2 国内外混合动力汽车发展现状 1

1.2.1国外研究现状 1

1.2.2国内研究现状 3

1.3 研究的目的及意义 3

1.4 本文研究的主要内容及方法 4

第2章 串联式混合动力汽车动力部件选型及参数设计 5

2.1 串联式混合动力汽车的结构和特点 5

2.2 整车参数及动力性指标 5

2.2.1 原型车整车参数 5

2.2.2 整车性能指标 5

2.3 串联式混合动力电动汽车动力总成选型 7

2.3.1驱动电机的选型及参数计算 7

2.3.2动力电池的选型及参数计算 10

2.3.3发电机及辅助发动机的选型及参数计算 11

2.3.4传动系统的选择及参数计算 12

2.4 本章小结 13

第3章 串联式混合动力汽车动力部件及整车建模 14

3.1 仿真软件介绍 14

3.2 动力系统部件建模 14

3.2.1 驱动电机模型 14

3.2.2 动力电池模型 16

3.2.3 发动机模型 19

3.2.4 发电机模型 18

3.3 整车模型 20

3.4 控制策略分析 21

3.4.1 驱动控制策略 22

3.4.2 制动控制策略 23

3.5 本章小结 23

第4章 串联式混合动力汽车动力系统仿真与性能分析 24

4.1 仿真内容 24

4.2 仿真结果分析 24

4.3 整车性能验证 29

4.4 动力系统参数优化方案 27

4.5 本章小结 28

第5章 总结与展望 29

5.1 全文总结 29

5.2 研究展望 29

参考文献 30

致 谢 31

第1章 绪论

1.1 混合动力汽车的研究背景

1888年1月29日，世界上第一辆汽车出现，在随后的一百多年里汽车行业迅猛发展，人类社会生活更加便利与快捷，极大地提高了人类的生活质量，汽车已与人类社会密不可分。然而，汽车保有量逐年增加，人们在享受汽车所带来便捷与舒适的生活的同时，也使得由于汽车尾气排放所带来空气质量问题日益严重，对能源的需求和消耗迅速增加。在此背景下，开发绿色环保汽车以应对中国石油危机与全球气候变化是使汽车行业继续发展的必要前提^[1]。

通过不断的研究与发展，目前世界上新能源汽车种类越来越多样化，其中主要分为纯电动、天然气动力、油电混合以及氢动力等。天然气是一种绿色能源，国内外都有对天然气动力汽车的研究与应用。其成本与传统燃料相比更加低廉，用天然气代替传统燃油发动机更加安全环保，但只适合短距离行驶且动力性较低。纯电动汽车以动力电池为能源，与传统燃油车相较几乎不存在污染，且路面噪声小，但由于电池技术的限制距离普遍推广还有很长的路要走。氢动力汽车的是以氢气为主的混合气体燃烧产生动力来驱动车辆，整个燃烧过程中只有水的生成，实现了零污染，但由于氢燃料动力汽车的研发需要太多外在因素的配合，因此其发展一直停滞不前。