摘 要

进入21世纪以来，世界经济与科技得到快速发展的同时，环境污染与能源短缺问题也变的日益严重起来。为了汽车行业的可持续发展，世界各大汽车企业都致力于研究新型的低能耗、无污染的新能源车型。纯电动汽车被认为是现在最绿色环保且节约能源的车型，但其关键技术尚未完全突破，这就直接致使纯电动汽车的续航里程短，价格偏高，另一方面充电站等基础设施也不完善，是以短期内纯电动汽车的使用还不能得到推广和普及。而插电式混合动力汽车兼具了传统车型和纯电动车型的优势，被认为是目前最具有实际商业价值的车型。

本文最重要的工作是将一款传统的内燃机车型，根据性能指标将其设计成为插电式混合动力车型，并对其进行动力性和经济性的建模仿真分析。首先，按照原本选定的基础车型的性能指标，完成对要设计的混合动力车型动力系统各重要元件的选型和参数设计，然后基于各性能指标，对设计完成的各元件初步进行动力性匹配计算。

最后，基于ADVISOR软件自带的并联式混合动力车型模型进行建模，并对其主要的动力元件参数进行设定，然后仿真分析。仿真可得到发动机、电机的工作点和工作效率分布图，电池的充放电效率图，SOC和油耗曲线图等。由仿真结果可知，设计完成的混合动力车型的动力性指标均达到计划目标。且其百公里油耗下降了24.2%，达到了初始设定的技术目标。由此可以证明混合动力汽车具备很大的研究开发价值。

关键词：并联式插电混合动力；参数匹配；建模与仿真

ABSTRACT

In the 21st century, with the rapid development of economy and technology, environmental pollution and energy shortage have become increasingly serious. For the sustainable development of the automobile industry, all the major automobile companies in the world are devoted to the research of low-energy and pollution-free vehicles. Pure electric vehicles is the most green environmental protection, but its key technology is still not fully breakthrough ,which result pure electric vehicle range is short and high price, at the same time charging stations and other infrastructure are not perfect, therefore, pure electric vehicles in a short period of time can't be popularized. The plug-in hybrid vehicles have the advantage of both traditional and pure electric vehicles, and it is considered to be the most commercially viable model at present.

The main work of this paper is to design a traditional commercial vehicle into a plug-in hybrid vehicle, and conduct modeling and simulation analysis of its power and economy. First of all, according to the performance of the original foundation model, design the hybrid power system, select the type of components, and then based on the various performance indicators, match the components preliminarily.

Finally, the model of hybrid vehicles based on the ADVISOR software is modeled, and its main power element parameters are set, then the simulation analysis is carried out. The simulation can obtain the working points and working efficiency of the engine and motor, the charge and discharge efficiency diagram of the battery, the SOC and the fuel consumption curve, etc. The simulation results show that the dynamic performance indexes of the hybrid models are designed to meet the design requirements. And its 100km fuel consumption increased by 24.2%, reaching the initial technical target. It can also prove that hybrid vehicles have great research value.

KEY WORDS: Parallel PHEV; Parameters Matching; Modeling and Simulation

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目 录 III

第一章 绪论 1

1.1 论文的研究背景与意义 1

1.2 插电式混合动力汽车国内外发展现状 1

1.3 本论文的主要研究内容 2

第二章 插电式混合动力系统结构方案设计 4

2.1 插电式混合动力系统结构方案分析 4

2.1.1 串联式系统结构分析 4

2.1.2 并联式系统结构分析 4

2.1.3 混联式系统结构分析 5

2.1.4 本文动力驱动系统的确定 5

2.2 本章小结 5

第三章 插电式混合动力汽车元件选型及参数匹配 6

3.1 并联式插电混合动力汽车动力元件选型 6

3.1.1 发动机选型 6

3.1.2 电机选型 7

3.1.3 动力电池选型 7

3.2 并联式插电混合动力汽车参数设计 8

3.2.1 整车参数及性能指标 8

3.2.2 发动机参数设计 9

3.2.3 电机参数设计 11

3.2.4 动力电池组参数设计 12

3.2.5 传动系统参数设计 14

3.3 动力性校核 16

3.3.1纯电动模式动力性校核 16

3.3.2发动机单独驱动动力性校核 17

3.3.3混合驱动模式动力性校核 18

3.3.4动力系统校核结论 19

3.4 本章小结 20

第四章 插电式混合动力汽车建模仿真与分析 21

4.1 软件的介绍 21

4.2 插电式混合动力汽车各部件的建模 21

4.2.1 发动机模块 21

4.2.2 电机模块 21

4.2.3 电池模块 22

4.2.4 变速箱模块 23

4.2.5整车模块 24

4.3 插电混合动力汽车仿真分析 24

4.3.1 原车型仿真结果 25

4.3.2 仿真参数设置 25

4.3.3 动力性仿真分析 26

4.3.4 经济性仿真分析 28

4.4 本章小结 29

第五章 总结与展望 30

5.1 总结 30

5.2 展望 30

致谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

1.1 论文的研究背景与意义

20世纪以来，内燃机汽车的研发和快速发展引发了全球经济的腾飞^[1]，把人类带进了基于化石燃料的经济体系与物质繁荣，同时也给人类带来了能源不足和环境污染严重等问题。进入21世纪，汽车产量和销量逐年增长，近几年依旧保持着迅猛的增长势头。是以传统的内燃机汽车带来的危害越来越大。从我们国家的角度出发，汽车产业是我国的支柱产业之一, 但我国存在石油不足问题，因此原油对外依赖严重，与此同时，世界的石油存储量也在急速减少。另外，汽车污染已经成为一种行业问题，废气、粉尘、噪音以及废料处理过程都会对环境造成严重的污染。近几年来，能源不足，环境污染问题日渐严重，为了汽车行业的可持续发展，迫使人们开始考虑未来汽车的发展方向。

以清洁燃料和电驱动为主要动力源的各种新能源汽车技术快速发展，相互竞争，引发了一场新的技术革命。以混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车为代表的汽车电动化被普遍认为是未来汽车的发展方向^[2]。纯电动汽车续航里程短，充电站等基础设施也不完善，因此短时间内要得到推行和普及是很难的。燃料电池汽车目前被认为是汽车行业发展的最终方向，但是其技术还不够完善和成熟，且价格高昂，很多关键性技术有待突破，还需要很长的时间去发展。而与之相比，混合动力汽车就具有很大的优势，其开发和推广使用在短期内被认为是最可行的解决方案^[3]。因为混合动力汽车增加了电能的利用，所以与传统的汽车相比，混合动力汽车的燃油经济性大大提高，排放量大大降低。它既解决了纯电动汽车续航里程低的问题，又兼具纯电动驱动模式，大大节约了能源，降低了污染。