基于优化算法的ISG速度耦合混合动力汽车能量管理策略研究

【摘要】：随着节能、环保观念逐步得到广泛认可，各大汽车厂商及研究机构，对新能源汽车的开发和研究越来越广泛和深入。混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车作为目前有代表性的节能环保汽车，成为了节能环保汽车研发的热点。其中，混合动力汽车被认为是目前条件下实现节能环保汽车产业化的最为有效和可行的途径。 本文以单电机行星排耦合机构的速度耦合混合动力系统作为研究对象，主要进行了以下研究： 1建立了整车结构布置图，建立了各关键部件的连接关系图；并对各个关键部件进行了建模研究，主要采用以实验建模法和理论建模法相结合的方法，建立了整车行驶动力模型、发动机模型、ISG电机模型、蓄电池模型和行星排动力学模型。为下一步的整车经济性研究打下了坚实的基础。 2分析了带有行星排的ISG混合动力传动系统的特点，对系统工作模式进行了分析；基于等效油耗的方法建立了瞬时优化能量管理策略，引入了电池电量等效油耗SOC修正系数和平均预期再生制动功率，对电池电量的等效燃油消耗进行修正，以提高该瞬时优化能量管理策略的精度。 3利用动态规划方法，设计了以发动机节气门开度和AMT档位为控制变量，以发动机转速和电池SOC为状态变量，以整个循环发动机燃油消耗最低为目标函数，以电池SOC维持平衡和限制频繁换挡为附加代价函数的动态规划算法。 4基于matlab/simulink仿真平台对瞬时优化能量管理策略和全局优化能量管理策略进行多循环工况的燃油经济性仿真分析，以验证能量管理策略的有效性以及ISG型混和动力汽车与传统汽车相比在燃油经济性方面的优势。 目前，世界各大汽车公司均申请了专利对其混合动力汽车能量管理策略的技术方案进行保护。通过以上研究内容开发具有自主知识产权的混合动力系统能量管理策略来规避国外专利，从而推动我国新能源汽车技术和产业的发展。 【关键词】：混合动力汽车 行星齿轮机构 能量管理策略 瞬时优化 全局优化
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.7;TP18
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 课题背景及意义8-9
• 1.2 混合动力汽车的分类及研究现状9-14
• 1.2.1 混合动力汽车分类9-11
• 1.2.2 混合动力汽车的研究现状11-14
• 1.3 混合动力汽车能量管理策略研究现状14-16
• 1.3.1 基于规则的控制策略研究现状14-15
• 1.3.2 基于优化的控制策略研究现状15-16
• 1.4 本文主要研究内容16-18
• 2 ISG 型混合动力汽车结构和整车建模18-30
• 2.1 ISG 型混合动力汽车结构18-19
• 2.2 ISG 型混合动力驱动模型19-20
• 2.3 ISG 型混合动力部件建模20-29
• 2.3.1 发动机模型20-23
• 2.3.2 电机模型23-24
• 2.3.3 蓄电池模型24-27
• 2.3.4 行星机构模型27-28
• 2.3.5 车轮模型28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3 基于瞬时优化算法的能量管理策略30-44
• 3.1 ISG 型混合动力汽车工作模式分析30-35
• 3.1.1 纯电动模式30-31
• 3.1.2 发动机单独驱动模式31
• 3.1.3 行车充电模式31-33
• 3.1.4 电机助力模式33-34
• 3.1.5 再生制动模式34-35
• 3.2 整车瞬时优化函数的建立35-39
• 3.2.1 电池电能瞬时等效油耗的计算36-37
• 3.2.2 电池荷电状态控制37-39
• 3.2.3 再生制动能量的修正39
• 3.4 整车瞬时优化算法求解及求解结果39-43
• 3.4.1 整车瞬时优化算法求解39-41
• 3.4.2 整车瞬时优化算法求解结果41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 基于全局优化算法的能量管理策略44-54
• 4.1 全局优化算法基本理论44-47
• 4.2 整车全局优化函数的建立47-49
• 4.2.1 动态规划阶段的划分47
• 4.2.2 动态规划方程的建立47-48
• 4.2.3 性能指标函数的建立48-49
• 4.3 整车全局优化算法求解及求解结果49-53
• 4.3.1 整车全局优化算法求解49-51
• 4.3.2 整车全局优化算法求解结果51-53
• 4.4 本章小结53-54
• 5 整车仿真及结果分析54-68
• 5.1 循环工况的选择及仿真参数设置54-55
• 5.2 多循环工况仿真分析55-64
• 5.2.1 1015 仿真分析55-60
• 5.2.2 udds 仿真分析60-64
• 5.3 瞬时优化和全局优化能量管理策略对比分析64-66
• 5.4 本章小结66-68
• 6 总结与展望68-70
• 6.1 全文总结68
• 6.2 展望68-70
• 致谢70-72
• 参考文献72-78
• 附录78
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录78
• B. 作者在攻读学位期间参加的科研项目目录78

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