摘 要

当前，汽车市场面临能源危机和环境污染的问题，而混合动力电动汽车是最有效也最容易被消费者接受的解决方案，其中P3构型混合动力汽车因为其巨大潜力备受研究者青睐。

本文以P3构型混合动力汽车为研究对象，首先，以市面上一款燃油车为原型，通过重新设计其动力部件，在MATLAB/Simulink平台对其主要部件进行建模，包括发动机、电机、电池、变速器等，连接各部件组成整车模型；然后，分析了P3构型混动汽车的各种工作模式，并阐述了各模式下动力系统内部能量流动情况，搭建整车控制策略模型；最后，在仿真平台上将上文建立的整车模型在指定循环工况下进行了仿真，分析了各部件的表现，然后将结果与原型车对比，得出结论为本文采用的控制策略有效，验证了P3构型混动汽车在改善燃油经济性方面的潜力。

关键词：P3构型混合动力电动汽车，动力总成，能量管理策略

Abstract

At present, the automobile market is facing a tough time with energy shortage and environmental pollution, while hybrid electric vehicles are the most effective and the most acceptable solution for consumers. The P3 hybrid vehicles are favored by researchers due to the limitless potential.

In this paper, the P3 hybrid electric vehicle is taken as the research object. First of all, based on a fuel car on the market as a prototype, by redesigning its powertrain, the main components are modeled on the MATLAB / Simulink platform, including the engine, motor, battery, transmission, etc., then connect the parts to form a complete model. Then, the various working modes of the P3 hybrid vehicle are analyzed, and the energy flow inside the power system under each mode and its applicable working conditions are described. The control strategy model is also formulated. Finally, the vehicle model was simulated under the NEDC cycle condition on the platform. The performance of each component was analyzed, and the results are compared with the initial type to prove the efficiency of the control strategy and the potential of the P3 configuration hybrid vehicle in improving fuel economy.

Key Words:P3 hybrid electric vehicle；powertrain；energy management strategy

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 国内外研究现状 1

1.3 主要研究内容及拟采用的技术方案 2

第2章 整车系统建模 4

2.1 并联混合动力汽车系统结构分析 4

2.2 整车参数与设计目标 4

2.3 车辆动力系统的模型建立 5

2.3.1 发动机模型 5

2.3.2 电机模型 7

2.3.3 电池模型 9

2.4 传动系统模型建立 11

2.4.1 变速器模型 11

2.4.2 车轮和制动器 12

2.5 驾驶员模型 13

2.6 车辆纵向动力学模型 14

2.7 整车控制器模型 15

2.8 整车仿真模型 16

2.9 本章小结 16

第3章 整车控制策略建模 17

3.1 工作模式分析 17

3.1.1 纯电模式 17

3.1.2 发动机驱动模式 17

3.1.3 混合驱动模式 18

3.1.4 行车充电模式 18

3.1.5 制动能量回收模式 19

3.2 发动机控制模块 19

3.3 档位切换控制模块 20

3.4 整车控制模块 21

3.4.1 加速控制模块 21

3.4.2 制动控制模块 22

3.4.3 ECMS控制模块 22

3.5 本章小结 24

第4章 整车性能仿真分析 25

4.1 车速跟踪结果 25

4.2 电机和发动机工作状况 25

4.3 动力电池组SOC变化 26

4.4 燃油经济性仿真结果 27

4.5 不同循环工况下燃油经济性对比分析 28

4.6 本章小结 29

第5章 结论 30

5.1 全文总结 30

5.2 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

作为必要的生活工具，也是重工业的顶梁柱，汽车在国民经济中占有举足轻重的地位。然而，汽车行业的发展加剧了不可再生能源的消耗，同时，也带来了环境恶化的问题。

为解决这些问题，全球汽车行业正在积极转型。目前最为流行的解决方案是新能源汽车。由于基础设施不完善、续航里程低等问题，纯电动汽车方案目前并不完善。而混合动力电动汽车在保持高续航里程的同时还能有效降低油耗，成为目前研究热点。

根据电机位置，可将混合动力电动汽车分Px的构型。其中，P3构型是电机置于变速箱下游，与发动机同轴的结构布置，可以确保换挡时牵引力更流畅地保持。它可以通过再生制动实现能量回收，也可通过将负载点向更高效率推移改善内燃机平均效率。由于匹配大功率电机，可以实现较强纯电起步与驱动能力。同时，由于变速器上游只有发动机输出，降低了对变速器呈受扭矩能力的要求。其结构非常适合纯电行驶，通过配备大容量电池可以轻松实现较高续航里程。由于其急加速性能好，适用于混动跑车。由于其配备较大功率电机，适用于插电混动。

鉴于该构型对于燃油经济性的巨大改善潜力，未来将会出现更多对该构型的研发与制造。通过对其整车与控制策略的建模、控制和优化，可以实现燃油经济性的提高、污染排放物的减少、储能系统使用寿命的提升以及车辆操纵性及可靠性的改善。