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1、毕业论文题 目: 插电式混合动力车的能量控制策略研究 摘 要进入21世纪以来，世界各国对改善环境和节约石油的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。近几年，插电式混合动力汽车成为研究热点。插电式混合动力汽车不仅可以纯电动模式短途行驶，而且可以混合动力模式长途行驶，有着其他电动汽车不可比拟的优势。这同时也体现插电式混合动力汽车的能量管理的重要性，本文针对其能量管理问题设计了基于电荷消耗的能量管理策略。首先，本文分析了插电式混合动力车的简介与现状、发展趋势、主要问题与挑战、需要做的工作等，阐述了插电式混合动力车的特点、动力系统分类和仿真软件等。其次，设计基于电荷消耗思想的插电式混合动力车的能量控
2、制策略，其主要内容包括插电式混合动力汽车能量源的分析、电荷消耗分配策略介绍、能量控制策略的确定。最后，针对能量控制策略对车辆性能进行仿真。仿真内容包括电池与发动机的功率仿真，油耗与尾气排放量的仿真，整车输出功率的仿真。用仿真数据来表明电池与发动机控制的优化。关键词：插电式混合动力车；电荷消耗；能量控制；最优化控制Title Energy control strategy of Plug-in Hybrid Electric Vehicles researchAbstractEntering the 21st century, the voice of the world to improve
3、the environment and conservation of oil is rising, and various kinds of electric cars show themselves. In recent years, the research of plug-in hybrid electric vehicle becomes hot. Plug-in hybrid cars can not only work short distance in condition of pure electric mode ,but can also work long distanc
4、e in condition of complex electric mode , which has incomparable advantages than others. This indicates the importance of distribution of the strategy of PHEV.This paper designs the distribution of the strategy base on power consumption aim at the strategy.First, the characteristic and actuality and
5、 development of PHEV are discussed, as well as matter and challenge and part of work and so on. The define and dynamical system and software of simulation .Secondly , this paper shows the distribution of the strategy of PHEV base on the power consumption. It contains the analysis of energy source of
6、 PHEV,and the application of power consumption, and the certain of the energy control strategy .Finally, we can test the capability of distribution of the strategy by simulating of vehicle performance analysis. It contains the simulation of consume of oil and emissions, the simulation of output powe
7、r of engine and battery. With the date of simulation, we can tell the collocate optimization of engine and battery.Keywords: Plug-in Hybrid Electric Vehicles; Power consumption; Energy control; The best vehicle performance.目 次摘 要IAbstractII1 绪论11.1 PHEV简介11.2 PHEV的发展历程21.3 PHEV的现状31.4 PHEV的关键技术和挑战41
8、.5 本文研究内容和主要工作52 PHEV的基本知识72.1 PHEV的特点72.2 PHEV动力系统分类82.3 PHEV的仿真软件93 基于电荷消耗思想的PHEV的能量控制策略133.1 PHEV的能量源分析133.2 电荷消耗思想的介绍133.3 PHEV的能量控制策略144 PHEV能量控制策略的仿真154.1 典型路况的介绍154.2 仿真实验中的初始参数选择164.3 发动机和电池组的功率仿真164.4 油耗与尾气排放量仿真204.5 整车功率输出仿真22结论27致谢28参考文献291 绪论随着汽油、柴油等不可再生能源的日趋枯竭和价格的不断上扬，以及大气污染日益加剧，使得各国政府及
9、汽车企业纷纷加速对新能源和新技术车辆的研发。目前，开发出来的新能源车辆主要分为氢燃料电池车辆和插电式混合动力车辆。其中，氢燃料电池车辆由于氢燃料不易储存及车辆价格昂贵等原因，在产业化上还存在一定困难。而混合动力由于对车辆改动较小，具有在城市工况油耗明显改善等优势，使得其应用越来越广。传统的混合动力车辆主要使用发动机提供动力，电池(或电容等)只是能量储存和释放系统，用来平衡在车辆不同工况下对发动机能量的需求，以此来使发动机工作在最佳工况，从而达到省油和减少排放的目的。所以，该类型车辆主要能量来源来自于燃料，对油品还是有很大的依赖性。最近，越来越多的研究人员开始致力于可外接插电式混合动力电动车(P
10、HEV)的研发。PHEV是近几年在传统混合动力汽车的基础上派生出来的一种汽车，并逐渐受到全世界的关注。这种新兴的节能环保车辆与以往的混合动力车不同点在于，车辆主要使用电能运行，而发动机只是作为辅助运行系统，因此大大减少了车辆对燃油的依赖性，达到更加环保节能的效果。1.1 PHEV简介插电式混合动力电动车（PHEV）的驱动力有两个来源：电机和内燃机，它们可以单独或一起给车辆提供动力。电池能量来源主要来自公共电网，充电后的电池组给电机供电实现车辆运转。PHEV在城区工况行驶时速低于40km时或在车辆滑行状态，车辆完全以电力驱动；而当电池电量低于某一标准值(例如电量降低到20%)时，或加速，爬坡行驶
11、状态等大负荷需求情况下，发动机开始工作，以提供额外的动力维持车辆行驶；PHEV一般带有制动能量回收装置，使制动能转换成电力储存在电池中，从而进一步降低油耗。PHEV的电池容量一般达510kwh，约是纯电动汽车电池容量的30%-50%，是一般混合动力汽车电池容量的35倍，可以说它是介于混合动力汽车与纯电动汽车之间的一种过渡性产品。从图1.1传统车辆、混合动力车和PHEV对比效果图可以看出，虽然PHEV的购买价格较传统轿车和混合动力轿车略高(1.2倍)，但由于外接电池的高容量、制动能量回收等新技术的应用，使得车辆在城区内行驶基本实现零排放，燃油经济性也比普通汽车提高25倍，从长远利益看，PHEV有
12、很好的应用前景。图1.1 传统汽车、混合动力汽车、PHEV对比效果图在石油资源日益紧缺的今天，PHEV有很好的发展前景，其潜在的价值包括：(1)对消费者来说，电价要比油价低得多，而且利用晚上低峰电力充电可以提高电网生产率，有助于降低电价。(2)消费者可以通过电网增加储能设施，例如储存家用太阳能电池板等发电装置生产的多余电能，在一定程度上减轻了电量消费。(3)使用可外接充电式混合动力电动车可减少有害气体排放，为世界环保贡献自己的一份力量。1.2 PHEV的发展历程自上世纪90年代以来，国外一些大学、实验室和工业部门一直在进行PHEV的研究。其中University of California D
13、avis(UC Davis)，the Electric Power Research Institute (EPRI)，Argonne National Laboratory (ANL)和California Cars Initiative（CalCars）等机构是目前PHEV研究的杰出代表。1990年UC Davis 的Andy Frank教授开始研制PHEV原型车，2001年Department of Energy（DOE）在UC Davis 成立了PHEV国家工程中心。2000年EPRI Market Study发起成立了Hybrid Electric Vehicle Alliance
14、(HEVA)，该组织的任务是促进 PHEV的商业化；自2004年9月以来，DaimlerChrysler和EPRI一直在进行PHEV delivery van (Sprinter)示范。2002年美国企业家、环境工作者和工程师发起成立了CalCars，该组织旨在倡导和推动PHEV的进步和发展；2004年9月CalCars和EnergyCS开始改装Toyota Prius，研制PHEV原型车。2006年11月GM宣布制造PHEV Saturn Vue的计划，2007年1月在北美国际车展亮相了Chevrolet Volt。2007年2月，DOE发布了一项计划草案以加速PHEV开发和部署。国外尽管对
15、PHEV已经有许多近期商业化的建议与方案，但目前大部分仍处于原理样车研究阶段，部分车型处于示范运行阶段。一些原理样车的理论研究和演示验证表明PHEV比传统HEV可降低油耗和GHG排放。国内在这一领域的研究也一直都没有间断，各大汽车公司和研究部门都已经有了各自的研究方案，相信我国自己的插电式混合动力汽车上市将指日可待。1.3 PHEV的现状能源和环境是实现可持续发展的必要条件。减少和消除对石油的依赖是一项有关全球经济安全和能源安全的紧迫任务，具体途径有三种：研究各种降低百公里油耗的方法、开发各种替代石油的新燃料、开发不用或少用燃油的新型车辆。随着社会的发展进步，传统汽车（主要以汽油和柴油为燃料）保有量逐年增加，使得能源、温室气体、空气质量等三方面主要问题陷入了恶性循环。如今随着动力电池、电机以及电力电子技术的发展，电动汽车具有有效解决上述问题的可能性。未来10年，混合动力电动汽车(HEV)将会迅速发展，并占有一定的市场规模。但是混合动力电动汽车由于存在着三大主要问题价格高、效率低、仍然使用较多汽油/柴油，因此远景并不乐观。目前HEV的发展方向是可外接充电式混合动力电动汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）。PHEV是指可以使用电力网（包括家用电源插座，例如220V电源）对动力电池进行
