摘 要

随着能源短缺与环境保护的双重压力，越来越多地开始使用新能源汽车。其中，混合动力汽车因其在环保的同时续航里程较长从而使用最广泛。混合动力汽车由发动机与电动机共同驱动，故而设计一个合理的转矩控制策略尤为重要。

本文首先介绍了总体设计方案，列举了传动方案，整车性能参数的选择和存在的工作模式。然后根据整车参数选择混合动力汽车各部件的参数并用Simscape对其进行建模。接下来进行控制策略的设计。考虑到控制灵活，鲁棒性好且不需要确定的数学方程，故采用模糊逻辑控制策略，其算法依据主要是操作者的经验。输入根据车速得出的需求转矩与发动机转速，控制器输出发动机提供转矩与最优转矩的比值。控制目标是希望发动机提供转矩在最优转矩附近波动，以实现发动机的高效工作。

最后，在UDDC工况下仿真验证，得到百公里耗油量，SOC变化曲线，电动机转矩和发动机工作点。将结果与电辅助控制策略相对比，证明模糊控制可以在不降低整车动力性的情况下提高燃油经济性且控制灵活，鲁棒性好。

关键词：并联混合汽车；模糊逻辑控制策略；Simscape；燃油经济性

Abstract

With the dual pressures of energy shortages and environmental protection, more and more began to use new energy vehicles. Among them, the hybrid car because of its environmental life while the longer mileage to use the most widely used. The hybrid vehicle is driven by the engine and the motor, so it is especially important to design a reasonable torque control strategy

This paper first introduces the overall design scheme, lists the transmission scheme, the selection of vehicle performance parameters and the existing working mode. And then according to the vehicle parameters to select the parameters of the hybrid car parts and simscape to model it. Followed by the design of the control strategy. Taking into account the control of flexible, robust and do not need to determine the mathematical equation, so the use of fuzzy logic control strategy, the algorithm based on the operator's experience. Enter the required torque and engine speed based on the vehicle speed, and the controller output engine provides the ratio of torque to optimum torque. The control goal is to expect the engine to provide torque to fluctuate near the optimal torque to achieve efficient operation of the engine.

Finally, in the UDDC operating conditions simulation verification, get 100 km fuel consumption, SOC curve, motor torque and engine operating point. The results are compared with the electric auxiliary control strategy, which proves that the fuzzy control can improve the fuel economy without controlling the vehicle power and the control is flexible and the robustness is good.

Key Words：parallel hybrid electric vehicle；fuzzy logic control strategy；simscpe;fuel economy

目 录

摘 要 III

Abstract IV

第1章 绪论 1

1.1 选题背景和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3研究内容与技术路线 2

第2章 混合动力汽车的总体方案设计 3

2.1 传动方案与整车性能指标 3

2.2 行驶方程与整车动力系统参数 3

2.3 工作模式 5

第3章 各部件建模 6

3.1 发动机 6

3.2 离合器 7

3.3 变速箱 8

3.4 电机 10

3.5 电池 13

3.6 车辆动力学 14

3.7 主减速器 16

第4章 控制策略设计 17

4.1 信号建立模块 17

4.2 需求转矩计算 17

4.3 发动机转速 18

4.4 模糊控制模块 18

4.4.1 能量管理建模 18

4.4.2 模糊逻辑控制策略设计 19

4.4.3 模糊控制量化 19

4.4.4 模糊化 19

4.4.5 隶属函数 20

4.4.6 模糊推理系统规则的制定 21

4.4.7 反模糊化 23

4.5 发动机油门反查表模型 23

第5章 仿真结果分析 24

5.1 仿真软件简介 24

5.2 仿真结果输出模块 24

5.3 仿真分析 25

第6章 总结与展望 29

6.1 研究总结 29

6.2 工作展望 29

参考文献 31

致 谢 33

第1章 绪论

1.1 选题背景和意义

随着经济发展和收入提升，汽车需求量日渐上涨，我们面临着能源短缺和环境保护的双重压力。环境问题表现为空气污染。汽车在行驶过程中会排放出包括氮氧化合物、碳氧化合物、一氧化碳、二氧化碳、颗粒物等在内的大量的污染物。汽车尾气中的微小粒子排放物是城市 PM2.5 的主要来源，很大程度上影响了空气质量与人民健康。能源问题表现为对石化燃料的过度依赖。传统内燃机汽车使用的汽油、柴油等传统石油提炼燃料都是不可再生能源 ，以如今的开采速度，其储藏量和可开采量将锐减^[1]。

面对能源，环境的挑战，新能源汽车因其清洁、高效、低碳化等特性受到广泛关注。新能源汽车包括混合动力汽车，纯电动汽车，燃料电池汽车，太阳能汽车，氢发动机汽车及其他新能源（如高效储能器，二甲醚）汽车等^[2]。纯电动汽车仅以电池为动力源，其续驶里程有限，充电时间较长，充电站问题有待解决且成本高昂，目前难以实现大规模市场量。由于技术发展的限制，其他车型大范围推广的难度亦很大。故使用发动机和电机共同驱动、由发动机强制充电而无需外接充电从而既兼具纯电动车节能环保的优点又克服了其在动力和续驶里程方面不足的混合动力汽车作为一种由化石燃料向电能过渡的车型成为了研究的热点^[3]。