[毕业论文] 串联式混合动力系统辅助动力单元离合器控制技术研究 [复制链接]

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毕业论文-串联式混合动力系统辅助动力单元离合器控制技术研究，共131页，10599字

中文摘要

随着对汽车节能环保性能要求的不断提高，混合动力汽车作为一种较为

成熟的解决方案，日益受到人们的重视。其中，串联式混合动力系统被广泛

运用到城市客车中。本文对目前串联式混合动力系统存在的问题进行了分

析，在此基础上实现了一种新的带离合器的辅助动力单元结构形式。

针对改善整车燃油经济性的需求，论述了所设计的自动离合器系统的工

作原理；介绍了离合器系统的详细结构及其机械系统设计；设计了基于气动

执行元件的电子控制系统；提出了 4 套离合器接合过程控制算法；开发了可

与整车系统无缝集成的控制软件；完成了实验验证与评估；实现了可根据

APU 控制指令自动完成离合器快速脱开、缓慢接合的离合器功能。

实测结果表明，离合器的脱开响应时间为 0.9 秒，接合响应时间为 1.7

秒，怠速接合时发动机转速下降 250 转/分，恢复时间约 3 秒，与手动接合

的控制效果相当。离合器系统的主要技术指标达到了设计要求，可满足辅助

动力单元起/停控制的要求。

关键词：串联式混合动力系统，辅助动力单元，自动离合器，起/停控制

ABSTRACT

With ever growing demands of vehicles’ high performance on energy

efficiency and emissions, hybrid electric vehicles have attracted more and more

concerns as a relatively mature solution. As an example, series hybrid vehicles

are widely used in the building of city buses. Based on the analysis of the

potential problem in a series hybrid vehicle, a new style of auxiliary power unit

with a clutch system is proposed in this paper.

To satisfy the demand on the improvement of the fuel consumption, the

principle of the designed automatic clutch system is presented. The detailed

clutch system construction and its mechanical system design are introduced. An

electronic control system based on pneumatic actuators is designed. Four control

algorithms for the clutch engaging process are proposed. The control software

which can be sewlessly integrated into vehicle control is developed. The

validation and evaluation of the system has been done by experiment. The

soft-landed engaging and fast disengaging function can be automatically

achieved with the control of APU instruction.

The result of the experiment shows: the disengaging period is 0.9s; the

engaging period is 1.7s; the engine speed will drop with 250rpm in the engaging

and it takes 3s for it to go back; the effect is equivalent to that of manual

engaging process. The target design characteristics of the clutch system are

achieved. The clutch system is capable to meet the demand of APU start and stop

control.

Keywords：series hybrid electric vehicle, auxiliary power unit, automatic

clutch, APU start and stop control

目录

中文摘要....I

ABSTRACT ... III

目录.. V

第一章 绪论 ..... 1

1.1 课题背景... 1

1.1.1 混合动力车辆的发展..... 1

1.1.2 混合动力车辆的结构分类...... 2

1.1.3 课题背景 ...... 3

1.2 串联式混合动力系统存在的问题........ 4

1.2.1 串联式混合动力系统经济性分析... 4

1.2.2 串联式混合动力系统能量控制策略........ 5

1.2.3 燃油经济性问题 ... 7

1.2.4 起动可靠性问题 ... 9

1.3 主要解决方案及离合器方案的提出 .. 10

1.3.1 增大起动电机方案....... 10

1.3.2 增加齿轮组传动方案... 10

1.3.3 增加离合器控制方案... 11

1.3.4 本课题的主要研究内容及目标..... 11

1.4 论文结构. 12

1.5 本章小结. 12

第二章 系统设计及搭建 . 13

2.1 系统配置及参数....... 13

2.1.1 电动机选型 13

2.1.2 辅助动力单元（APU）选型 ........ 15

2.1.3 蓄电池选型 15

2.2 离合器系统设计 ...... 15

2.2.1 发动机与发电机的连接 ....... 15

2.2.2 离合器系统结构设计 .. 17

2.3 本章小结 25

第三章 离合器系统的控制 .......27

3.1 膜片弹簧式离合器分离特性 .... 27

3.1.1 膜片弹簧机构形状特点 ....... 27

3.1.2 膜片弹簧的加载方式和变形 ........ 28

3.1.3 膜片弹簧的变形特性 .. 29

3.1.4 膜片弹簧式离合器分离特性 ........ 30

3.2 自动离合器的工作原理 ... 31

3.2.1 自动离合器的几种类型 ....... 31

3.2.2 自动离合器工作原理 .. 32

3.3 离合器接合控制目标 ....... 33

3.3.1 离合器理想接合规律 .. 33

3.3.2 离合器接合控制目标 .. 36

3.4 离合器控制系统搭建 ....... 39

3.4.1 中央控制单元 ..... 39

3.4.2 传感器 ........ 40

3.4.3 执行器 ........ 43

3.5 离合器控制算法设计 ....... 45

3.5.1 方案一 ........ 45

3.5.2 方案二 ........ 47

3.5.3 方案三 ........ 49

3.5.4 方案四 ........ 52

3.5.5 四种控制方案比较....... 54

3.6 本章小结. 57

第四章 实验验证 .... 59

4.1 实验环境. 59

4.1.1 硬件环境 .... 59

4.1.2 软件环境 .... 59

4.2 实验方案设计.. 61

4.3 实验结果及分析....... 62

4.3.1 离合器脱开曲线 . 63

4.3.2 离合器接合曲线 . 64

4.4 本章小结. 71

第五章 总结与展望 73

插图索引....I

表格索引.. V

参考文献........ VII

致谢.IX

声明.XI

附录 A 外文资料原文...XIII

附录 B 外文资料书面翻译 ....XXI

在学期间参加课题的研究成果........ XXXVII

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