本文選題：電動城市客車 + 能量分配��； 參考：《北京理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：純電動城市客車有助于緩解城市空氣污染,近年來在國家政策的推動下發(fā)展迅速。但是由于動力電池系統(tǒng)的比能量較低,導(dǎo)致車輛續(xù)駛里程相對較短;另外,由于采用了電驅(qū)動方式,相對于傳統(tǒng)燃油車輛的舒適性感受不同。因此,純電動城市客車的驅(qū)動控制具有較大的優(yōu)化空間。本文以提高客車的經(jīng)濟性為目標,從駕駛員決策層面以及驅(qū)動系統(tǒng)能量分配層面入手開展了研究,通過優(yōu)化控制策略,達到了降低車輛能耗的目的;此外,本文還以提高客車舒適性為目標,對驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩控制進行了優(yōu)化,達到了抑制振動沖擊的目的。論文的主要研究內(nèi)容如下:(1)電動城市客車數(shù)學(xué)模型的建立。本文以采用同軸串聯(lián)雙電機驅(qū)動系統(tǒng)的純電動城市客車為研究對象,建立了整車經(jīng)濟性數(shù)學(xué)模型以及傳動系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,為后續(xù)的駕駛員決策優(yōu)化研究、驅(qū)動系統(tǒng)能量分配研究以及轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化研究提供仿真平臺。(2)駕駛員決策優(yōu)化控制研究。通過采集典型公交線路的駕駛員行駛信息,研究行駛信息與城市客車能耗的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)車輛速度、加速度以及加速度標準差等影響能耗的因素,提出了駕駛員決策優(yōu)化控制策略。采用模型預(yù)測控制方法求解最優(yōu)控制律,修正駕駛員的輸出指令,達到了優(yōu)化駕駛員決策,降低車輛能耗的目的。通過仿真分析對比無控制時的車輛能耗表現(xiàn),證明了該策略可以有效地降低車輛能耗。(3)驅(qū)動系統(tǒng)能量分配優(yōu)化研究。針對驅(qū)動系統(tǒng)能量分配的優(yōu)化問題,提出了電機工作點效率最優(yōu)的控制方法。該方法利用動態(tài)規(guī)劃理論針對多種循環(huán)工況進行工作點尋優(yōu),進而得到了能量分配的優(yōu)化控制策略。通過仿真對比分析,該策略有效地提高了驅(qū)動系統(tǒng)的綜合效率,降低了車輛能耗。(4)傳動系振動沖擊抑制研究。本文分析了驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩突變對傳動系振動沖擊的影響,針對傳動系振動沖擊抑制問題,提出了驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化方法。該方法利用模型預(yù)測控制進行優(yōu)化問題的求解,得到轉(zhuǎn)矩控制的最優(yōu)控制律。通過傳動系統(tǒng)仿真對比分析,在不改變客車動力性能的前提下,該策略可以有效地抑制傳動系的振動沖擊。(5)臺架及實車實驗研究。本文通過開展雙電機驅(qū)動系統(tǒng)的臺架實驗,驗證了能量分配控制策略及振動沖擊抑制策略的有效性。開展了樣車的實驗驗證工作,通過實驗結(jié)果分析,駕駛員決策優(yōu)化控制策略及驅(qū)動系統(tǒng)能量分配策略能夠有效地降低車輛能耗,驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩控制優(yōu)化策略能夠有效地抑制傳動系的振動沖擊,本文的優(yōu)化控制策略得到了基本驗證。
[Abstract]:The pure electric city bus helps to alleviate the urban air pollution, and has developed rapidly in recent years under the impetus of the national policy. However, due to the lower specific energy of the battery system, the vehicle driving mileage is relatively short; in addition, because of the use of electric driving mode, compared with the traditional fuel vehicles, the comfort perception is different. Therefore, the drive control of pure electric city bus has a large optimization space. In order to improve the economy of the bus, this paper studies the driver's decision level and the energy distribution level of the driving system. By optimizing the control strategy, the purpose of reducing the vehicle energy consumption is achieved. In order to improve the comfort of passenger cars, the torque control of the driving system is optimized, and the purpose of suppressing vibration shock is achieved. The main contents of this paper are as follows: 1) Establishment of mathematical model of electric city bus. This paper takes the pure electric city bus with coaxial series double motor drive system as the research object, establishes the whole vehicle economy mathematical model and the transmission system mathematical model, for the subsequent driver decision optimization research. Drive system energy allocation and torque control optimization research provide simulation platform. By collecting the driving information of the typical bus line, the relationship between the driving information and the energy consumption of the city bus is studied, and the factors affecting the energy consumption, such as vehicle speed, acceleration and acceleration standard deviation, are found. The optimal control strategy for driver decision is proposed. The model predictive control method is used to solve the optimal control law, and the driver's output instruction is modified to optimize the driver's decision and reduce the vehicle energy consumption. The simulation results show that the proposed strategy can effectively reduce the vehicle energy consumption and optimize the energy distribution of the drive system. An optimal control method of motor working point efficiency is proposed for the optimization of drive system energy distribution. Based on the dynamic programming theory, the optimal control strategy of energy distribution is obtained. The simulation results show that the strategy can effectively improve the overall efficiency of the drive system and reduce the vehicle energy consumption. In this paper, the effect of the torque abrupt change of the drive system on the vibration shock of the transmission system is analyzed. Aiming at the problem of the vibration shock suppression of the drive system, a torque control optimization method for the drive system is proposed. The optimal control law of torque control is obtained by solving the optimization problem with model predictive control. Through the comparative analysis of the transmission system, without changing the dynamic performance of the passenger car, the strategy can effectively suppress the vibration shock of the transmission system. In this paper, the effectiveness of the energy distribution control strategy and the vibration shock suppression strategy is verified by the bench test of the dual motor drive system. Through the analysis of the experimental results, the driver decision optimization control strategy and the drive system energy allocation strategy can effectively reduce the vehicle energy consumption. The torque control optimization strategy of the drive system can effectively suppress the vibration shock of the transmission system. The optimal control strategy of this paper has been basically verified.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72

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本文編號：1983540