基于CVT的混合动力汽车能量管理与控制策略的研究

【摘要】：能源危机和环境污染是汽车工业所面临的两大难题,混合动力汽车以其低油耗、低排放的优点成为了世界上新一代环保节能汽车的研究重点。而实现混合动力汽车能量管理与整车控制策略是混合动力汽车的核心关键技术,通过优化控制发动机和电机的能量分配,使发动机一直工作在高效区,从而减少油耗、降低排放和延长电池寿命。 本文以并联式混合动力汽车为主要研究对象,在新型轻度混合动力汽车“五菱CN100”的基础上利用MATLAB/ SIMUlink建立整车、发动机、电机、无级变速器(Continuously Variable Transmission,CVT)、电池的数学模型。 然后分析了几种能量管理控制策略的优缺点,并在原有的控制策略上进行优化,设计了一种以模糊控制理论为基础,神经网络为辅助的模糊神经网络控制算法,通过分析其输入变量(加速踏板的位置值及其变化率、制动踏板的位置值、车速及其变化率、动力电池的剩余电量值)与输出变量(发动机油门开度、电动机状态和电动机油门开度)之间的关系,判断汽车所要进入的运行模式,从而进行合理的能量分配,以减小发动机燃油消耗并保证电池的荷电状态(State Of Charge,SOC)值的平衡。 最后将建立的整车模型和控制策略嵌入到ADVISOR汽车模拟仿真软件中,并进行仿真实验,通过选用不同的循环工况进行仿真对比,结果表明,模糊神经网络算法能很好地提高整车燃油经济性,同时也兼顾了电池SOC的平衡。 总之,本文对并联式混合动力汽车的能量管理与控制策略进行理论研究,虽然理论仿真结果有很好的效果,但并未深入研究其整车控制器的实际开发,在实际应用方面还需要进一步的研究。 【关键词】：混合动力汽车 整车建模 无级变速器 能量管理策略 模糊神经网络
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 插图索引7-9
• 附表索引9-13
• 第1章 绪论13-23
• 1.1 研究目的和意义13-14
• 1.2 混合动力汽车的结构及发展概况14-16
• 1.2.1 混合动力汽车的结构形式14-15
• 1.2.2 国外研究动态15-16
• 1.2.3 国内研究动态16
• 1.3 混合动力汽车关键技术16-19
• 1.3.1 动力系统参数匹配17
• 1.3.2 整车能量管理与动力系统控制17-18
• 1.3.3 动力电池及其管理系统18-19
• 1.4 混合动力系统与CVT 技术融合的优势19-20
• 1.5 混合动力汽车控制策略概述20-22
• 1.6 本文主要研究内容22-23
• 第2章 CN100 混合动力汽车结构和整车建模23-38
• 2.1 CN100 混合动力汽车结构23-27
• 2.2 CN100 混合动力汽车运行模式27-29
• 2.3 CN100 混合动力汽车整车建模29-37
• 2.3.1 车辆模型的建立29-31
• 2.3.2 发动机建模31-33
• 2.3.3 电机建模33-34
• 2.3.4 CVT 建模34-35
• 2.3.5 电池建模35-37
• 2.3.6 整车建模37
• 2.4 本章小结37-38
• 第3章 并联式混合动力汽车的控制策略38-42
• 3.1 并联式混合动力汽车的控制策略38-39
• 3.1.1 并联电辅助式控制策略38-39
• 3.1.2 并联自适应式控制策略39
• 3.1.3 转矩平衡式控制策略39
• 3.2 混合动力汽车仿真方法39-41
• 3.2.1 前向仿真40
• 3.2.2 后向仿真40-41
• 3.2.3 混合仿真41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 基于模糊神经网络的混合动力汽车能量管理42-59
• 4.1 模糊控制基础42-45
• 4.1.1 模糊控制及发展现状42
• 4.1.2 模糊集合及隶属度函数42-43
• 4.1.3 模糊控制规则43-44
• 4.1.4 模糊控制特点及控制器结构44-45
• 4.2 神经网络概述45-48
• 4.2.1 神经元模型45-46
• 4.2.2 感知器46-47
• 4.2.3 神经网络的特点及分类47-48
• 4.3 模糊控制与神经网络的结合48-49
• 4.4 混合动力汽车能量管理的模糊神经网络方法49-58
• 4.4.1 能量管理系统的控制策略49-53
• 4.4.2 能量管理系统模糊规则的建立53-57
• 4.4.3 能量管理系统模糊神经网络的结构57
• 4.4.4 能量管理系统模糊神经网络的程序设计57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第5章 基于ADVISOR 二次开发的整车仿真和分析59-65
• 5.1 整车建模在ADVISOR 软件中的分析59-61
• 5.1.1 ADVISOR 仿真软件介绍59-60
• 5.1.2 整车模型在ADVISOR 中的实现60-61
• 5.2 整车仿真结果分析61-64
• 5.2.1 NEDC 工况仿真结果61-62
• 5.2.2 1015 工况仿真结果62-63
• 5.2.3 UDDS 工况仿真结果63-64
• 5.3 本章小结64-65
• 结论与展望65-67
• 一、全文总结65
• 二、本文创新点65
• 三、研究展望65-67
• 参考文献67-70
• 致谢70

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