正向混合動力車輛動態模擬與分析 吳建勳、張一屏
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摘 要
本研究之主旨在建立混合動力車輛之動力系統控制及次系統間之整合性能模擬評估方法。 混合動力車輛動力系統之設計，
將引擎、馬達電控系統及電子變速箱傳動控制系統加以整合。 配合各感知器訊號執行工作狀態之判斷與相關參數之控制，
使引擎與馬達之輸出性能在該狀態下達到設計要求。 其中車輛動力系統性能，由圖形介面模擬軟體建立合適之車輛動力系 統及傳動系統模型，進行輸出性能之即時動態模擬分析。 本研究探討並聯式引擎及馬達之混合動力車輛之動力及傳動系統 參數，在各種操作狀態如加減速時，輸出扭力與油耗等性能參數之動態特性與有相關影響及操作變數間之工程相關性。 混 合動力車輛即時動力系統動態模式模擬軟體之建構以量測實驗引擎及馬達於測功計上之實測數據為基礎，配合相關模糊控 制系統原理，加以修正其動態響應性能，建立良好之對應關係。 由輸入之模擬實驗數據包括踏板開度與負荷扭力隨時間之 變化，配合引擎管理系統控制策略設定之牽引力及加速爬坡等性能隨時間之變化，建立相關評估與比對修正相關模型參數 之方法，並經由其他相關套裝軟體中之混合動力車模擬驗證其有效合理範圍。 建立之模型可計算混合動力車輛動力車輛之 油耗及污染排放，供設計者參考修正模擬動力系統動態模式，及相關引擎與傳動系統匹配控制策略，以產生較佳混合動力 車輛動力系統。 模擬方法可用於計算分析及評估混合動力車輛所須之性能，同時協助工程師改善設計、縮短研發試誤及時 辰。
關鍵詞 : 並聯式混合動力車輛，混合動力系統，動力分配器。
目錄
第一章 緒論 ...1 1.1前言 ...1 1.2文獻回顧
...2 1.2.1各國車廠對於混合動力車輛之發展 ...2 1.2.2混合動力車輛組成架構 ...3 1.2.3混合動力車輛傳動機構 ...4 1.2.4混合動力車輛之控制策略
...5 1.3研究動機 ...7 1.4研究目的與本文架構 ...8 第 二章 研究方法 ...9 2.1引擎動態扭力與油耗污染性能輸出模組 ...12 2.2馬達動態扭力 輸出模組 ...15 2.3車輛環境參數輸入模組 ...17 2.3.1滾動阻力
...17 2.3.2空氣阻力 ...18 2.3.3爬坡阻力 ...18 2.3.4加速阻力 ...19 2.3.5滑轉率
...20 2.4變速箱與最終傳動模組 ...21 2.4.1變速箱動態模組 ...21 2.4.2傳動軸動態模組 ...22 2.4.3最終傳動動態模組 ...23 2.4.4驅動軸動態模組 ...24 2.4.5輪胎動態模組
...25 2.5模糊邏輯控制動力分配器模組 ...28 2.6無段變速箱動態模組 ...35 第三章 結果與討論 ...36 3.1正向並聯式混合動力車輛模擬結果
...36 3.1.1不同固定踏板開度下混合動力車輛動態響應 ...36 3.1.2不同踏板開度斜率下混合動力車輛 動態響應 ...43 3.1.3不同輪胎有效半徑下混合動力車輛動態響應 ...49 3.1.4不同車重下混合動力車輛動 態響應 ...56 3.1.5變速箱換檔加速性能之模擬結果 ...63 3.1.6改變模糊動力分配模糊區域範圍 之性能影響 ...66 3.1.7混合動力車輛之加速與爬坡性能驗證 ...73 3.2正向並聯式混合動力機車模擬 結果 ...76 第四章 結論 ...82 4.1結論 ...82 4.2建 議事項與未來研究項目 ...84 參考文獻 ...86
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