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混合动力汽车发动机起动过程及起动时机的优化研究
| 论文题名： | 混合动力汽车发动机起动过程及起动时机的优化研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;发动机;起动过程;起动时机 |
| 摘要： | 油电混合动力车辆搭载有内燃机和电机两套动力系统，可以通过二者的优势互补，提升系统能效，降低碳排。两套动力系统在车辆实际运行过程中会频繁切换，而发动机起动工况能耗高，转矩冲击大，后处理控制困难。优化混动车辆发动机起动过程和起动时机是提高整车性能表现的重要方向和主要挑战之一。相对传统燃油车辆，混动车辆搭载更大容量的电池和更大功率的电机，这为发动机起动过程的优化带来了新的有利条件。因此，作者针对混动车辆发动机的起动过程和起动时机开展研究，优化机电耦合过程和能量管理策略，提高车辆的经济性和平顺性。 作者基于 GT-SUITE 和 Simulink 软件分别建立了可以模拟详细工作过程的发动机模型和电机模型，并通过两个仿真平台之间的耦合模块解决了跨平台仿真的转矩传递一致性问题，构建了可以反映动力系统瞬时状态的完整的车辆仿真平台，并使用实验数据验证了其准确性。 基于详细仿真平台，对发动机单次起动的机电耦合过程进行了优化，改善单次起动性能。研究发现发动机初始喷油转速是影响起动性能的关键参数，最优初始喷油转速与发动机起动时整车需求功率相关。进一步地，在发动机喷油前的倒拖过程中，可以通过优化节气门开度变化曲线，降低阻力矩和能耗。 针对混动系统中发动机起动过程缺乏转矩观测能力的问题，基于龙贝格观测器建立了通过电机负载观测发动机瞬时转矩变化的方法。从而，在混动系统发动机起动过程中，动态调整电机输出保证该过程系统转矩输出的稳定性，冲击度改善幅值可达34.3%。 考虑到实际应用中发动机起动带来的额外能耗会对混动系统能量管理策略产生系统性的影响，针对混动车辆长距离行驶经济性改善问题，研究并优化了发动机起动时机的选择和能量管理策略。将起动简化模型耦合到MAP模型中，以WLTC循环最优能耗为目标，采用粒子群算法优化了能量管理策略关键参数。仿真结果显示，通过优化单次起动过程和能量管理策略对起动时机的选择，可使WLTC循环工况能耗降低15.3%。 |
| 作者： | 陈大昕 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 陈韬;周能辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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