【摘要】：采用雙行星排結(jié)構(gòu)的混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車,通過(guò)增加離合器和制動(dòng)器可以使車輛實(shí)現(xiàn)豐富的工作模式,從而提高車輛動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。然而,雙行星排式動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)同樣對(duì)整車控制策略提出了較高的要求。本文以一款新型雙行星排式混合動(dòng)力系統(tǒng)為研究對(duì)象,針對(duì)不同動(dòng)力源的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩分配以及模式切換過(guò)程存在的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)問(wèn)題,旨在通過(guò)對(duì)能量管理策略和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略的優(yōu)化設(shè)計(jì),顯著改善車輛燃油經(jīng)濟(jì)性,并提高模式切換過(guò)程的工作品質(zhì)。首先,進(jìn)行了雙行星排式混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作特性研究�；诟軛U法理論,對(duì)雙行星排式混合動(dòng)力汽車各個(gè)行駛模式分別進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上,建立了不同模式下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)方程,并揭示了發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性,為動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。其次,完成了雙行星排式混合動(dòng)力系統(tǒng)的模型構(gòu)建�；陔p行星排式混合動(dòng)力車輛的能量流動(dòng)特性,確定了整車建模原理,借助AVL/CRUISE軟件建立了雙行星排式混合動(dòng)力汽車的動(dòng)態(tài)模型,為驗(yàn)證優(yōu)化控制策略的有效性,進(jìn)一步搭建了基于AVL/CRUISE和MATLAB/Simulink的聯(lián)合仿真平臺(tái)。再次,進(jìn)行了能量管理策略的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。針對(duì)雙行星排式混合動(dòng)力汽車豐富的工作模式,確定了模式切換規(guī)則和轉(zhuǎn)矩分配方法,進(jìn)一步提出了基于模型預(yù)測(cè)控制的能量管理優(yōu)化策略,以燃油經(jīng)濟(jì)性和電池充放電平衡為目標(biāo)函數(shù),采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)時(shí)域內(nèi)最優(yōu)控制輸入的優(yōu)化求解,并進(jìn)行了仿真分析。最后,提出了基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩估計(jì)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略。根據(jù)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性方程,基于雙行星排式混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)轉(zhuǎn)矩的高度耦合特性,提出了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)估計(jì)方法,結(jié)合電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)乃枷?建立了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略,并通過(guò)聯(lián)合仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。研究結(jié)果表明,相較于基于規(guī)則的能量管理策略,采用模型預(yù)測(cè)控制算法的能量管理策略使本文研究的雙行星排式混合動(dòng)力汽車等效燃油經(jīng)濟(jì)性在新歐洲行駛工況下提高了4.76%,在城市道路循環(huán)工況下提高了5.13%。針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)不一致導(dǎo)致的模式切換沖擊,所提出的轉(zhuǎn)矩動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略,使純電動(dòng)模式切換到混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式的縱向沖擊減小了73.5%,由混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式到純電動(dòng)模式的縱向沖擊度減小了80%。因此,本文提出的能量管理策略和動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略優(yōu)化了雙行星排式混合動(dòng)力汽車不同動(dòng)力部件穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)過(guò)程的轉(zhuǎn)矩分配,顯著改善了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛平順性,提高了混合動(dòng)力汽車的工作品質(zhì),為混合動(dòng)力汽車的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供技術(shù)支持。
【圖文】：

3.3.1 信號(hào)連接CRUISE 軟件可采用多種接口方式與 Simulink 完成即時(shí)通信，兩者之間信號(hào)的正確傳遞是保證聯(lián)合通信順利進(jìn)行的前提。信號(hào)連接不僅包括兩個(gè)仿真軟件之間狀態(tài)和控制信號(hào)的連接，還包括了 CRUISE 軟件中各個(gè)部件之間的機(jī)械和電氣連接。在 CRUISE 軟件中，機(jī)械連接用正方形端口表示，用藍(lán)色連接線進(jìn)行識(shí)別。本文研究的系統(tǒng)中，包含的機(jī)械連接有：發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)分別與行星排之間的連接，前行星排與后行星排之間的連接，行星排、主減速器和后橋之間依次連接等等。電氣連接指部件之間以電力進(jìn)行傳輸，在本文研究的系統(tǒng)中專指電池和電機(jī)部件連接，在軟件中，以菱形端口來(lái)表示電氣連接，用紅色連接線進(jìn)行識(shí)別。在實(shí)際車輛中，需經(jīng)過(guò)逆變或轉(zhuǎn)換器才能傳輸電量，在 CRUISE 中，直接通過(guò)電池的中轉(zhuǎn)就可以將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電供給電動(dòng)機(jī)使用。圖 3.4 為本文研究的雙行星排式混合動(dòng)力汽車物理模型。

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文號(hào)包含了控制和狀態(tài)信號(hào)，主要指的是部件和控制器之間的信號(hào)傳遞，其中控制信號(hào)包含了制動(dòng)器開(kāi)啟閉合、發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)關(guān)閉等信號(hào)；狀態(tài)信號(hào)包含了車速、加速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩、電池 SOC 等信號(hào)。在 CRUISE 軟件中，提供了多種控制方式，有直接轉(zhuǎn)矩控制法和負(fù)荷率控制法。在本文研究中，對(duì)系統(tǒng)主要部件如發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)均采取扭矩直接控制的方式。圖 3.5 為可視化的總線信號(hào)連接，表示的是電機(jī) MG2 轉(zhuǎn)矩信號(hào)連接，可清晰地看到信號(hào)的來(lái)源去向。部件中有些信號(hào)用深色線標(biāo)出的，比如電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和開(kāi)關(guān)的信號(hào)，，表明這些信號(hào)必須要連接的，那些沒(méi)有用深色線標(biāo)記的信號(hào)，則可以根據(jù)用戶實(shí)際需要自行定義。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U469.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2700266