摘 要

在能源危机日益突显的今天，各国对新能源汽车的研发越来越重视。而应用了插电技术的混合动力汽车具有适应性好、节能的优点，故而成为了新能源汽车研发的热点之一。混合动力汽车的排放性能和燃油经济性很大程度上取决于混合动力系统设计是否合理。

本文在某一传统燃油SUV的整车数据基础上，设计完成了一款插电式并联混合动力汽车的动力系统。首先，本文以车辆的动力性能为约束条件确定了发动机、电动机、变速器等动力系统部件的参数；随后基于Advisor2002仿真软件建立插电式并联混合动力汽车仿真模型。

最后的仿真结果显示：车辆在各种驱动模式下均可达到设计要求；在混合动力模式下，车辆具有很高的动力性，可以满足SUV的动力性需求；在纯电动模式下，车辆具有80公里左右的纯电动续航里程（NEDC循环工况下）；当动力电池组SOC处于最低水平时，该车辆的NEDC循环工况油耗为7.5L/100km。本文设计的插电式并联混合动力汽车达到了设计之初确定的性能目标。

关键词：插电式并联混合动力汽车；ADVISOR2002；动力系统

Abstract

In the increasingly prominent energy crisis today, countries are paying more and more attention to the development of new-energy vehicles. Hybrid vehicles with plug-in technology have the advantages of good adaptability and energy saving, and they have become one of the hot spots for the research of new-energy vehicles. The emissions performance and fuel economy of hybrid vehicles largely depend on whether the design of hybrid system is reasonable or not.

This paper designs and completes a power system of a plug-in parallel hybrid vehicle on the basis of the vehicle data of a conventional fuel SUV. Firstly, the parameters of the power system components such as engine, electric motor and transmission are determined with the vehicle's dynamic performance as the constraint condition. Then the plug-in parallel hybrid vehicle simulation model is established based on the Advisor2002 simulation software.

The final simulation results show that the vehicle can meet the design requirements in various driving modes; in the hybrid mode, the vehicle has high dynamic performance, which can meet the power demand of the SUV; in the pure electric mode, the vehicle has 80km pure electric cruising range (under NEDC cycle conditions); when the battery pack SOC is at the lowest level, the vehicle's NEDC cycle fuel consumption is 7.5L/100km. The plug-in parallel hybrid vehicle designed in this paper has reached the performance target established at the beginning of design.

Key Words：Plug-in parallel hybrid vehicle；ADVISOR2002；powertrain

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 插电式混合动力汽车概述 1

1.2.1 插电式混合动力汽车的定义和特点 1

1.2.2 插电式混合动力汽车的节能原理 2

1.2.3 混合动力汽车的分类 2

1.3 插电式混合动力汽车研究现状 3

1.3.1 国内外插电式混合动力汽车发展现状 3

1.3.2 插电式混合动力汽车动力系统设计方法 3

1.4 设计思路和技术路线 4

第2章 混合动力系统参数匹配 6

2.1 车辆性能评价指标 6

2.1.1 动力性评价指标 6

2.1.2 燃油经济性评价指标 7

2.2 设计初始参数和设计目标 7

2.3 动力系统结构选型 7

2.4 发动机参数设计 8

2.5 传动系统传动比设计 10

2.5.1 总传动比的确定 10

2.5.2 主减速比的确定 11

2.5.3 变速器参数的确定 11

2.6 电动机参数设计 11

2.6.1电动机额定功率的计算 11

2.6.2电动机峰值功率的计算 11

2.7 储能元件选型与设计 12

2.7.1 储能元件额定功率的计算 13

2.7.2 储能元件容量的计算 13

2.7.3 动力电池组电池单体数量的确定 13

2.8 本章小结 14

第3章 仿真模型和控制策略的建立 15

3.1 仿真方法介绍 15

3.2 仿真软件ADVISR2002介绍 15

3.3 混合动力系统模型的建立 15

3.3.1 发动机模型 15

3.3.2 电动机/发电机模型 16

3.3.3 动力电池组模型 17

3.3.4 离合器模型 17

3.3.5 变速器模型和变速器控制模型 18

3.3.6 主减速器模型 19

3.3.7 转矩耦合器 19

3.3.8 整车动力学模型 20

3.3.9 整车参数和动力系统参数修改 20

3.4 控制策略模型的建立 21

3.4.1 电机助力型控制策略介绍 21

3.4.2 控制策略修改 24

3.5 整车仿真设置 25

3.6 本章小结 25

第4章 仿真结果分析 26

4.1 仿真设置 26

4.2 动力性能验证 27

4.3 经济性能验证 27

4.4 发动机运行工况分析 28

4.5 本章小结 29

第5章 结论 30

5.1 全文总结 30

5.2 研究展望 30

参考文献 31

致 谢 32

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

自从19世纪末第一辆汽车被设计出来，汽车工业已经发展了100余年。在这100多年的发展中，汽车从一开始笨重简陋、性能低下的二冲程煤气汽车逐步成为现代工业的集大成者。从最初的简陋的代步工具，汽车慢慢地被人们烙上流行、力量、身份及文化等符号；汽车有了越来越丰富的内涵，人们不仅仅将汽车当成一种交通工具。

然而，随着我国经济的发展，国民汽车保有量大幅上升，这使我国的燃油消耗量激增（参见图1.1）。众所周知，我国是一个多煤少油的国家，保证充足的石油储备是关乎国家安全的关键；这也是新能源汽车被国家如此重视的重要原因。大力发展插电式混合动力汽车可以降低汽车尾气排放、减少燃油消耗、减缓气候变暖^[1]。