【摘要】：為了解決日益嚴峻的能源緊缺和環(huán)境污染問題,兼具了內(nèi)燃機汽車和純電動汽車優(yōu)勢的混合動力汽車逐漸成為人們關(guān)注的焦點。在開發(fā)混合動力汽車的過程中,如何準確建立汽車的數(shù)學模型并設(shè)計合理的能量管理策略是至關(guān)重要的。本文以提升汽車燃油經(jīng)濟性為設(shè)計目標,以裝備新型動力耦合機構(gòu)的重載混合動力汽車為研究對象,開展了對系統(tǒng)建模以及能量管理策略的研究,論文的主要內(nèi)容有:首先,在MATLAB/Simulink平臺中建立了混合動力汽車模型。以搭載了新型動力耦合裝置的混合動力汽車為對象,在分析了其結(jié)構(gòu)組成及工作特性的基礎(chǔ)上,主要采用基于實驗數(shù)據(jù)的建模方法,利用各部件的萬有特性曲線和工作特性曲線對汽車動力系統(tǒng)建立仿真模型,包括整車模型、發(fā)動機模型、電機模型、電池模型、自動變速箱模型和駕駛員模型等。其次,設(shè)計了基于邏輯門限值的能量管理策略。以實現(xiàn)車輛燃油消耗最小為目標,選取發(fā)動機轉(zhuǎn)矩及限制曲線、電池荷電狀態(tài)及其上下限和車輛需求轉(zhuǎn)矩作為邏輯門限值參數(shù)。通過對發(fā)動機和電池最優(yōu)工作區(qū)間的劃分以及對混合動力汽車工作模式的判斷,分析了不同工作模式的能量流動方向和能量分配規(guī)則,并在Stateflow中搭建基于邏輯門限值的控制器模型。結(jié)合前面建立的汽車各部件模型和所設(shè)計的控制器模型對混合動力汽車進行仿真實驗,仿真結(jié)果驗證了本文基于新型混合動力傳動結(jié)構(gòu)所設(shè)計的能量管理策略的有效性。再次,設(shè)計了基于動態(tài)規(guī)劃算法的能量管理策略。將混合動力汽車兩種動力源之間能量分配的多階段決策問題轉(zhuǎn)化為在一定約束條件下燃油消耗量最小的多個單階段決策問題,并使用動態(tài)規(guī)劃算法進行求解�；趧討B(tài)規(guī)劃算法分析了尋找最優(yōu)轉(zhuǎn)矩分配策略的過程,基于車輛燃油消耗量函數(shù)和電池荷電狀態(tài)懲罰函數(shù)建立了系統(tǒng)的目標函數(shù)。在約束條件下借助動態(tài)規(guī)劃算法進行求解,得到了在特定工況下車輛的最佳理論燃油經(jīng)濟性和系統(tǒng)能量分配的最優(yōu)控制律。最后,設(shè)計了基于模糊邏輯算法的能量管理策略,使用雙模糊控制器對系統(tǒng)的能量進行合理分配。根據(jù)模糊控制器的原理及混合動力汽車的能量分配問題,確定了分別以車輛需求轉(zhuǎn)矩和電池荷電狀態(tài)、油門開度及其變化率作為雙模糊控制器的輸入變量,通過對模糊控制器輸出進行參數(shù)修正得到發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩系數(shù)。根據(jù)邏輯門限值和動態(tài)規(guī)劃能量管理策略及其仿真結(jié)果建立規(guī)則庫,然后使用Fuzzy工具箱建立模糊控制器并對混合動力汽車進行仿真。通過對本文設(shè)計的三種不同的能量管策略仿真結(jié)果的對比分析,說明了本文所設(shè)計的基于模糊邏輯算法的能量管理策略有效的降低了混合動力汽車的油耗,同時在仿真過程中很好的保證了電池核電狀態(tài)的穩(wěn)定。
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U469.7
【圖文】：

的最佳選擇[11]。 混合動力汽車的分類混合動力汽車是指具有兩種或兩種以上動力源的汽車，大部分混合動力汽車發(fā)動機作為主動力源，由電機供應(yīng)剩余動力，通過降低發(fā)動機燃油消耗、限作區(qū)間和回收制動能量的思想，達到節(jié)能減排的目標[12]。對于不同結(jié)構(gòu)的混車，其動力特性和駕駛性能有很大差別，為了有針對性的進行混合動力汽車開根據(jù)汽車動力總成結(jié)構(gòu)不同，可以將現(xiàn)有混合動力汽車分為串聯(lián)型、并聯(lián)型[13-14]。1.2.1 串聯(lián)型混合動力汽車在串聯(lián)型混合動力汽車中，發(fā)動機、發(fā)電機和電機是用串聯(lián)方式進行連接，圖 1-2 所示[15]。

機所產(chǎn)生的電能可以提供給電機使用或者通過電能控制器傳輸給電與車輛傳動軸之間無機械連接，可以使控制發(fā)動機變得簡單化，保證保持在穩(wěn)定、高效狀態(tài)，達到降低燃油消耗的目的。然而，由于各動傳輸時，中間過程過多，最終會導(dǎo)致較大的能量損失[16]。.2 并聯(lián)型混合動力汽車并聯(lián)型混合動力汽車中，發(fā)動機和電機通過行星齒輪排和離合器實現(xiàn)車輛驅(qū)動軸進行連接，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 1-3 所示[17]。并聯(lián)型混合動力動機和電機額定功率一般較小，通過發(fā)動機和電機的并聯(lián)來確保車輛要用來提供輔助動力，從而保證發(fā)動機能夠長期在低能耗區(qū)間運行。率較小時，可由電機單獨提供動力，或發(fā)動機工作在高效率區(qū)間，多池充電。當車輛需求轉(zhuǎn)矩較大時，可以根據(jù)車速、電池荷電狀態(tài)（State C ）對發(fā)動機和電機進行動力分配，由發(fā)動機和電機共同驅(qū)動車輛行

圖 1-4 混聯(lián)型混合動力汽車串聯(lián)型混合動力汽車傳輸環(huán)節(jié)多，能量損失較大，同時能量利用率力汽車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對三種動力源進行能量分配的難度較大，且開發(fā)選用并聯(lián)型混合動力汽車作為研究對象，對其展開建模及能量管理合動力汽車能量管理策略的研究現(xiàn)狀適應(yīng)汽車在不同工況下的需求，人們設(shè)計出了多種結(jié)構(gòu)的混合動力論混合動力汽車的結(jié)構(gòu)如何，都務(wù)必要有一套合理的能量管理策略與適的算法規(guī)則對混合動力汽車的各能量源進行動力分配，實現(xiàn)降低升動力性能的目標。針對不同行駛工況和不同結(jié)構(gòu)的混合動力汽車實可行的能量管理策略是當前研究混合動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一[24.1 基于邏輯門限值的能量管理策略

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 巴特;高印寒;王慶年;曾小華;宋大鳳;;基于動態(tài)規(guī)劃算法的并聯(lián)混合動力客車控制策略優(yōu)化[J];汽車工程;2015年12期

2 劉卓;郭偉;王磊;;低碳視角下的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析[J];中國商貿(mào);2015年03期

3 秦大同;彭志遠;劉永剛;段志輝;楊陽;;基于工況識別的混合動力汽車動態(tài)能量管理策略[J];中國機械工程;2014年11期

4 李育賢;;基于S形曲線的汽車保有量預(yù)測模型及其應(yīng)用研究[J];上海汽車;2014年03期

5 李禮夫;曹明軒;;混聯(lián)式混合動力電動汽車動力系統(tǒng)能量控制策略瞬時優(yōu)化方法[J];機械與電子;2013年05期

6 孫麗;鄧永瑞;;混合動力客車控制策略設(shè)計[J];機械設(shè)計與制造;2013年02期

7 孫玉敏;;上汽榮威E50純電動車量產(chǎn)[J];上海國資;2012年12期

8 鄒淵;侯仕杰;韓爾j;劉林;陳銳;;基于動態(tài)規(guī)劃的混合動力商用車能量管理策略優(yōu)化[J];汽車工程;2012年08期

9 陳柳欽;;中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)紓困時機來臨[J];中國經(jīng)貿(mào);2012年02期

10 吳曉剛;王旭東;毛亮;;ISG型混合動力汽車能量管理模糊控制的研究[J];汽車工程;2011年07期

相關(guān)博士學位論文 前4條

1 張聰;混合動力汽車實時能量優(yōu)化管理策略研究[D];天津大學;2016年

2 許世景;串聯(lián)混合動力汽車能量管理策略優(yōu)化研究[D];天津大學;2013年

3 鄭維;混合動力汽車動力總成參數(shù)匹配方法與控制策略的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

4 李衛(wèi)民;混合動力汽車控制系統(tǒng)與能量管理策略研究[D];上海交通大學;2008年

相關(guān)碩士學位論文 前4條

1 司遠;四驅(qū)混合動力汽車能量管理優(yōu)化策略研究[D];合肥工業(yè)大學;2017年

2 朱翔;基于動態(tài)規(guī)劃的并聯(lián)混合動力汽車能量管理策略研究[D];合肥工業(yè)大學;2017年

3 李松松;HEV再生制動與ABS協(xié)調(diào)控制仿真研究[D];長安大學;2016年

4 付振元;并聯(lián)混合動力汽車能量控制策略仿真研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2013年

本文編號：2745789