【摘要】：建立資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會是當(dāng)今世界的重要任務(wù),為此,汽車行業(yè)正逐漸向著電動化的方向發(fā)展�；旌蟿恿ζ�(Hybrid Electric Vehicle,HEV)由于其高效率、低能耗、低排放的優(yōu)點,成為行業(yè)發(fā)展的潛在趨勢。然而,混合動力汽車中引入了新的動力源  電機(jī),由此帶來了發(fā)動機(jī)和電機(jī)之間動力如何分配,即能量管理策略的問題;此外,電池在充放電過程中,會伴隨一系列的副反應(yīng)發(fā)生,這樣勢必會帶來電池的老化問題(性能衰減),既影響整車工作效率又可能增加電池更換成本。這些問題的出現(xiàn)無論是對能量的優(yōu)化、控制以及電池老化問題都提出了新的挑戰(zhàn)。另外,考慮到控制器在實車系統(tǒng)中的應(yīng)用問題,我們對算法的快速性也有很高的要求。針對以上問題,本文以CVT(無級變速器)并聯(lián)式混合動力汽車為研究對象,綜合考慮整車燃油經(jīng)濟(jì)性和電池老化兩個目標(biāo),通過優(yōu)化發(fā)動機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩分配和CVT速比,達(dá)到降低燃油消耗和電池老化的目的。為了解決多目標(biāo)有約束的非線性控制問題,且提高計算效率,本文采用在模型預(yù)測控制的框架下,結(jié)合龐德里亞金極小值原理和二分法迭代得到最優(yōu)控制量的顯式解的方法來求解優(yōu)化問題。通過離線仿真實驗和硬件在環(huán)實驗驗證了能量管理策略的有效性和控制器的實時性。主要工作概括如下:(1)分析了整車結(jié)構(gòu)和各部件的建模方法,并在AMESim中搭建了用于能量管理策略開發(fā)的CVT并聯(lián)式混合動力汽車的整車仿真模型,然后對模型參數(shù)進(jìn)行了匹配。為了驗證整車模型的合理性和功能性,在Simulink環(huán)境下搭建了基于規(guī)則的能量管理控制器,為基于優(yōu)化的能量管理策略的設(shè)計奠定基礎(chǔ)。(2)針對混合動力汽車能量分配以及電池在工作過程中特性會逐漸衰減的問題,為了同時實現(xiàn)整車燃油經(jīng)濟(jì)性和減小電池老化的目標(biāo),建立了面向控制器設(shè)計的發(fā)動機(jī)、電機(jī)、電池(包括內(nèi)阻模型和電池老化評價模型)數(shù)學(xué)模型,將能量優(yōu)化問題整理為多目標(biāo)有約束的非線性優(yōu)化控制問題。(3)在Matlab中搭建了能量管理策略優(yōu)化控制器,主要方案是:在模型預(yù)測控制的框架下,利用極小值原理,結(jié)合二分法迭代找到最優(yōu)控制問題的顯式解,得到預(yù)測時域內(nèi)最優(yōu)的發(fā)動機(jī)、電機(jī)轉(zhuǎn)矩以及CVT傳動比。通過AMESim與Matlab離線聯(lián)合仿真實驗,在不考慮電池老化時,通過基于規(guī)則的方法和基于優(yōu)化的方法做對比實驗,驗證了基于優(yōu)化的能量管理策略在經(jīng)濟(jì)性方面的優(yōu)勢;然后,在考慮電池老化時,對能量管理策略在不同的標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)工況下進(jìn)行驗證,且與不考慮電池老化的情況進(jìn)行對比,從而驗證了本文所提出的考慮電池老化的能量管理策略的有效性和必要性。(4)基于dSPACE和DSP實時仿真平臺,對控制器進(jìn)行了硬件在環(huán)實驗,驗證了能量管理策略的有效性和實時性。具體方案為:整車仿真模型部分是利用dSPACE實時仿真平臺,將整車仿真模型下載到dSPACE中,作為模擬整車系統(tǒng);控制器部分是通過DSP與FPGA硬件平臺,將控制器生成C代碼移植到DSP中,通過AD/DA建立DSP與dSPACE之間的通信。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.7

【參考文獻(xiàn)】

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1 彭暉;;混合動力車輛——現(xiàn)狀與發(fā)展(英文)[J];汽車安全與節(jié)能學(xué)報;2015年03期

2 ;日本混合動力汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展概述[J];時代汽車;2014年10期

3 張越;;新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及未來展望[J];汽車工業(yè)研究;2013年02期

4 陳虹;宮洵;胡云峰;劉奇芳;高炳釗;郭洪艷;;汽車控制的研究現(xiàn)狀與展望[J];自動化學(xué)報;2013年04期

5 江飛濤;魏曉潔;;中國汽車工業(yè)低碳競爭力探討——兼論中國新能源汽車發(fā)展中的問題與對策[J];中國經(jīng)貿(mào)導(dǎo)刊;2012年03期

6 王兆;金約夫;鄭天雷;保翔;;中國汽車節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)體系現(xiàn)狀、進(jìn)展及后續(xù)發(fā)展重點[J];節(jié)能;2011年Z2期

7 劉明輝;劉東秦;王光平;金啟前;楊興旺;;FAW-TMH~(TM)強混合動力系統(tǒng)平臺開發(fā)[J];汽車技術(shù);2010年07期

8 何鳳有;馬秀麗;錢苗旺;李娜;;混合動力電動汽車核心技術(shù)分析與研究[J];機(jī)械制造與自動化;2009年01期

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1 孫超;混合動力汽車預(yù)測能量管理研究[D];北京理工大學(xué);2016年

2 趙全斌;混合動力汽車用橫向磁通雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

3 王俊;混合動力AMT客車控制策略優(yōu)化與動態(tài)協(xié)調(diào)控制[D];吉林大學(xué);2015年

4 鄒乃威;無級變速混合動力汽車動力耦合及速比控制研究[D];吉林大學(xué);2009年

5 吳劍;并聯(lián)式混合動力汽車能量管理策略優(yōu)化研究[D];山東大學(xué);2008年

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本文編號：2627457