单轴并联混合动力汽车建模与能量分配优化仿真研究

【摘要】：由于汽车主要燃油储量日益紧张，而市场需求量却日益增长，所以各大汽车生产厂家和学者将研究重点放在了如何节省燃油消耗量的解决方法上，一方面提高传统汽车中发动机的先进技术，一方面拓展研究，开发新能源汽车，即新型能源汽车，例如天然气发动机、混合动力车等。混合动力汽车的优势在于油电混合，互补优势，在合理的控制策略下能够不同程度的提高燃油经济性。目前，混合动力汽车控制策略方法有很多，本文主要以某款并联混合动力汽车为研究对象，选取动态规划算法来提高整车燃油经济性。 本文主要研究工作和结论如下： 首先根据已实际测试的车辆抽象出整车结构布置图，建立各关键部件的连接关系图；其次对各个关键部件进行了建模方法研究，主要采用以实验建模法和理论建模法相结合的方法；最后，建立了驾驶员模型，控制器模型，传动系模型及车辆运动模型，将各模型相对应连接关系的输入和输出变量连接起来，完成了整车的模型搭建。 为确保模型的准确和有效性，防止仿真分析结果失真，本文阐述了主要部件的台架试验方法和关键特性曲线的重要性和测试方法，同时将已知整车实际路面测试数据与模型仿真数据所绘制的曲线进行对比，从而验证了整车模型的准确性和有效性，从而进一步基于此模型进行整车功率分配优化算法的研究。 为了研究并联混合动力汽车功率分配优化算法，本文提出了应用动态规划算法进行求解全局最优经济性的问题，以第二章建立的模型为基础，给出详细的动态规划算法参数设计方法和控制程序编写步骤。 在基于Matlab/Simulink软件平台上，经过调整基本测试参数，完成了动态规划算法的反向计算与正向寻优过程，文中选用了我国测试标准的NEDC测试循环和国际上比较严格的US06、FTP测试循环进行计算分析，在各种工况下，寻找到此款车辆的燃油消耗最小值路径，从而得到相应的最优换挡选择策略，以及功率分配策略等，从而实现了提高整车燃油经济性的目的。 【关键词】：并联混合动力汽车 建模 仿真 优化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目录9-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 引言11-13
• 1.1.1 混合动力汽车燃油经济性现状11-12
• 1.1.2 混合动力汽车类型和特点12-13
• 1.2 并联混合动力汽车控制算法研究现状13-16
• 1.2.1 基于优化算法的控制策略14-16
• 1.2.2 基于规则的控制策略16
• 1.3 论文主要研究内容16-19
• 第2章 混合动力系统组成及动态模型的建立19-36
• 2.1 并联混合动力汽车系统的构成19-22
• 2.1.1 双轴式并联混合动力结构简述20
• 2.1.2 单轴式并联混合动力结构简述20-22
• 2.2 并联混合动力汽车各子系统模型搭建22-34
• 2.2.1 驾驶员模型22-26
• 2.2.2 控制系统模型26
• 2.2.3 发动机模型26-28
• 2.2.4 电机/发电机模型的建立28-30
• 2.2.5 电池模型的建立30-32
• 2.2.6 传动系统模型的建立32-33
• 2.2.7 车辆动力学模型的建立33-34
• 2.3 本章小结34-36
• 第3章 动力系统特性曲线采集与模型验证36-43
• 3.1 发动机万有特性曲线测绘36-37
• 3.2 电机/发电机特性曲线测绘37-39
• 3.3 电池特性曲线测绘39-41
• 3.4 整车试验基本参数及模型验证41-42
• 3.4.1 整车参数41
• 3.4.2 整车模型验证41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 基于动态规划算法的优化策略研究43-53
• 4.1 动态规划的基本理论43-44
• 4.2 动力总成控制系统 DP 优化控制策略44-45
• 4.2.1 制动能量回收控制44-45
• 4.2.2 能量管理策略45
• 4.3 动态规划优化方程45-50
• 4.3.1 动态规划过程的阶段46
• 4.3.2 动态规划过程的状态变量46-47
• 4.3.3 动态规划过程的控制变量47-48
• 4.3.4 限制因素不等式48-49
• 4.3.5 动态规划过程的状态转移方程49-50
• 4.3.6 动态规划具体计算步骤50
• 4.4 基于规则的控制策略50-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 控制策略优化仿真结果对比分析53-67
• 5.1 驾驶循环工况53-54
• 5.2 发动机最优运行点分布54-56
• 5.3 电机最优运行点分布56-59
• 5.4 电池 SOC 值曲线59-60
• 5.5 整车换挡规律60-62
• 5.6 整车功率最优分配规律62-64
• 5.7 基于动态规划算法的计算结果64-65
• 5.8 本章小结65-67
• 第6章 全文总结与展望67-71
• 6.1 全文工作总结67-68
• 6.2 研究展望68-71
• 参考文献71-75
• 致谢75-76

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