摘 要

重型货车在工程机械，交通运输以及军事领域等方面发挥着重要作用，但却会排放大量尾气造成环境污染以及大量消耗石油资源等问题。因此，关于重型货车的混合动力系统及其能量管理策略研究已经成为了当下汽车领域的焦点。

本文以混动重型货车作为研究的对象，建立了整车模型和能量管理策略模型，并进行联合仿真验证所提出策略的合理性，主要研究内容包括：（1）基于LMS AMESim建立单轴并联混合动力重型货车整车模型，包含发动机、离合器、AMT、电机、电池以及纵向动力学等子模型的基本原理及建模过程。（2）基于Simulink建立重型混合动力货车逻辑门限能量管理策略模型，主要包括换挡策略模型以及模式切换原理。其中换挡策略主要是依据等效燃油消耗率最小化原理制定，模式切换原理主要根据发动机工作区间制定。（3）基于LMS AMESim和Simulink的实时联合仿真接口进行仿真分析，其结果显示：单个、三个以及五个C-WTVC工况循环下，在满足动力性的同时，整车的百公里油耗分别为23.08L/100km、23.24L/100km和23.27L/100km，具有较好的燃油经济性。

关键词：混合动力重型货车；能量管理策略；燃油经济性

Abstract

Heavy trucks play an important part in construction machinery, transportation and military fields, but they will cause environmental pollution and consume a lot of oil resources. Therefore, the research on the hybrid system of heavy truck and its energy management strategy has become the focus of the automotive field.

In this paper, the hybrid heavy-duty truck is taken as the research object, the whole vehicle model and energy management strategy model are established, and the rationality of the proposed strategy is verified by joint simulation. The main research content is as follows: (1) Based on LMS AMESim, the whole vehicle model of single axle parallel hybrid heavy truck is established, including the basic principle and modeling process of engine model, front clutch model, AMT model, motor model, battery model and longitudinal dynamic model. (2) Logic threshold control strategy model of heavy-duty hybrid electric truck is established based on Simulink, which mainly includes shift strategy model and mode switching principle. The shift strategy is mainly based on the principle of minimizing the equivalent fuel consumption rate. The mode switching principle is mainly based on the engine working range. (3) Based on LMS AMESim and Simulink built-in joint simulation interface, the simulation results show that under single, three and five C-WTVC, the fuel consumption of the whole vehicle is 23.08L/100km, 23.24L/100km and 23.27L/100km respectively, while meeting the power performance, which has better fuel economy.

Key Words：Hybrid heavy-duty truck；Energy management strategy；Fuel economy

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 混合动力技术研究现状 2

1.2.1 整车建模与仿真技术现状 2

1.2.2 混合动力汽车能量管理策略研究现状 2

1.3 主要研究内容 4

第2章 整车仿真模型建立 5

2.1 整车架构 5

2.2 整车仿真模型 5

2.3 发动机模型 6

2.4 离合器模型 9

2.5 AMT模型 10

2.6 电机模型 11

2.7 电池模型 15

2.8 纵向动力学模型 17

2.9 联合仿真接口 19

2.10 本章小结 20

第3章 能量管理策略模型构建 21

3.1 模型构架 21

3.2 换挡策略模型 21

3.2.1 模型换挡过程 21

3.2.2 换挡规律制定原理 24

3.3 驾驶员踏板模型 27

3.4 模式切换以及扭矩分配模块 30

3.4.1 整车工作模式划分及管理 30

3.4.2 功率/扭矩分配策略原理 33

3.4.3 各子模式下转矩分配值确定 33

3.5 本章小结 36

第4章 联合仿真及结果分析 37

4.1 仿真设置 37

4.2 动力性仿真 38

4.3 多循环工况仿真 39

4.4 本章小结 43

第5章 结论与展望 44

5.1 结论 44

5.2 展望 44

参考文献 45

致谢 47

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

近几年，我国快速发展的现代化物流行业对于高效可靠的重型货车的需求日益增长，对于大型建设工程而言重型载货汽车更是不可或缺。重型车超强承载力的优势是其他车型所不具备的，但是其燃油消耗占全国汽车能耗比重十分之大，因此研究重型载货汽车的新能源化对于节能减排具有重要的现实意义和价值。此外，由于世界石油储备短缺和空气污染日益严重，新能源重型车产业对于国家经济发展以及环境保护也具有重大意义，节能减排已经成为了汽车行业发展的必然趋势。