串联式Plug-in混合动力汽车能量管理控制策略研究

【摘要】： 可外接插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle),简称PHEV,是一种具有两种运行模式的油电混合动力汽车。在充满电的情况下使用纯电动模式,该模式可以满足上班族日常上下班的需求而不消耗燃油。而在长途旅行时,混合模式则会在电池荷电状态(SOC)到较低水平时自动运行。作为今后混合动力汽车的发展方向,Plug-in混合动力汽车由于其节能、环保、实用性强的特点拥有广阔的市场前景。能量管理控制策略直接决定了汽车的运行模式以及能量输出,是Plug-in混合动力汽车的核心部分。 本文通过对比串联、并联以及混联三种驱动方案的优缺点,选择串联式作为该款Plug-in混合动力汽车的结构型式并按照动力性能要求对其动力系统进行了匹配;制定了Plug-in混合动力汽车的能量分配控制策略,在纯电动模式中,由电池提供需求功率,发动机不工作,而在混合模式中,通过对效率的计算,划分了发动机以及电池的工作区域,并针对不同的区域,制定了不同的控制算法,建立了整车模型;以总能量消耗作为优化目标对Plug-in混合动力汽车的SOC门限值等参数进行了优化;运用现代控制系统的开发方法,以单片机作为控制器,dSPACE作为被控对象对能量管理控制策略进行了硬件在环仿真实验。 仿真结果表明制定的能量分配控制策略能够较好的表现出Plug-in混合动力汽车的运行特性。通过优化设计,能量消耗得到了降低。硬件在环仿真实验果表明,单片机作为控制器的实时性基本满足要求并对优化结果进行了验证。论文最后总结归纳了本课题研究的结论和创新点,对进一步研究和探讨提出了展望。 【关键词】：Plug-in混合动力汽车 控制策略 动力参数匹配 优化设计 硬件在环仿真
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 Plug-in 混合动力汽车的开发背景13-14
• 1.2 Plug-in 混合动力汽车国内外发展现状14-17
• 1.2.1 国外Plug-in 混合动力汽车发展现状14-15
• 1.2.2 我国Plug-in 混合动力汽车发展现状15-17
• 1.3 Plug-in 混合动力汽车控制策略和优化方法概述17-19
• 1.3.1 串联式Plug-in 混合动力汽车控制策略17-18
• 1.3.2 并(混)联式Plug-in 混合动力汽车控制策略18
• 1.3.3 Plug-in 混合动力汽车优化方法综述18-19
• 1.4 课题来源及本文研究的主要内容19-20
• 第二章 驱动方案分析及动力系统参数匹配20-26
• 2.1 引言20
• 2.2 Plug-in 混合动力汽车驱动方案分析与设计20-22
• 2.2.1 Plug-in 混合动力汽车驱动方案分析20-21
• 2.2.2 Plug-in 混合动力汽车驱动方案设计21-22
• 2.3 Plug-in 混合动力汽车动力系统参数匹配22-25
• 2.3.1 整车参数及动力性指标22
• 2.3.2 发动机的选择22-23
• 2.3.3 发电机的选择23
• 2.3.4 驱动电机及功率转换器的选择23-24
• 2.3.5 电池的选择24
• 2.3.6 传动系参数匹配24-25
• 2.3.7 动力总成及传动系匹配结果25
• 2.4 本章小结25-26
• 第三章 Plug-in 混合动力汽车能量分配控制策略设计26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 Plug-in 混合动力汽车控制策略总体设计26-27
• 3.3 基于效率的混合模式（CS）控制策略设计27-34
• 3.3.1 控制策略的原理27-29
• 1 能量传递路径28
• 2 两种能量传递路径比较28-29
• 3.3.2 发动机工作区域划分29-33
• 3.3.3 控制算法的实现33-34
• 3.4 系统建模34-36
• 3.5 仿真分析36-39
• 3.6 本章小结39-40
• 第四章 Plug-in 混合动力汽车控制参数优化40-48
• 4.1 引言40
• 4.2 基于总能量的控制参数优化40-47
• 4.2.1 Plug-in 混合动力汽车能量消耗评价指标40-41
• 4.2.2 优化参数、约束条件41
• 4.2.3 基于总能量控制策略优化的实现41-46
• 4.2.4 优化结果46-47
• 4.3 本章小结47-48
• 第五章 Plug-in 混合动力汽车控制策略硬件在环仿真研究48-57
• 5.1 引言48
• 5.2 现代控制系统开发技术48-50
• 5.2.1 传统控制系统开发技术48
• 5.2.2 dSPACE 开发系统48-49
• 5.2.3 dSPACE-V 循环开发流程49-50
• 5.3 控制策略硬件在环仿真研究50-54
• 5.3.1 产品代码生成51-52
• 5.3.2 实验测试及验证52-54
• 5.4 实验结果及分析54-56
• 5.5 本章小结56-57
• 第六章 总结与研究展望57-59
• 6.1 全文总结和创新点57
• 6.2 工作展望57-59
• 参考文献59-62
• 硕士期间发表论文62-63

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