基于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車功率分配及換擋協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、混合動(dòng)力汽車結(jié)合了傳統(tǒng)汽車與電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，既改善了燃油經(jīng)濟(jì)性與排放，又滿足了車輛的續(xù)駛里程要求，是當(dāng)前符合市場(chǎng)需求的新能源汽車類型。混合能量存儲(chǔ)技術(shù)是混合動(dòng)力汽車領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，在現(xiàn)有電池技術(shù)不能兼顧能量密度與功率密度性能的情況下，利用超級(jí)電容高功率密度及高循環(huán)壽命的特點(diǎn)，與電池結(jié)合組成混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，從而滿足混合動(dòng)力汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)車載能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求。
　　本文針對(duì)一款裝載了混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，

2、根據(jù)整車設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)車輛的動(dòng)力部件進(jìn)行選型和參數(shù)匹配，并在此基礎(chǔ)上開展了一系列研究工作?；贛atlab/Simulink仿真平臺(tái)，建立了適合車輛功率分配及瞬態(tài)工況研究的車輛動(dòng)力學(xué)模型；對(duì)車輛的油電混合及電電混合功率分配進(jìn)行了控制策略開發(fā)；采用基于多混沌算子的遺傳算法對(duì)車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性及排放性能進(jìn)行了多目標(biāo)尋優(yōu)；設(shè)計(jì)了一種基于駕駛員意圖識(shí)別的換擋協(xié)調(diào)控制策略，用于優(yōu)化換擋過(guò)程中的車輛沖擊及離合器磨損；并進(jìn)行了系統(tǒng)仿真及臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明

3、了設(shè)計(jì)的控制策略及算法的有效性。
　　針對(duì)裝載了基于電池/超級(jí)電容混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的目標(biāo)混合動(dòng)力車型，本文設(shè)計(jì)了包括發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)油電功率分配及電池與超級(jí)電容電電功率分配的整車功率分配策略。基于模糊控制理論，整車功率分配策略充分利用了電池與超極電容不同的能量及功率特性，通過(guò)超級(jí)電容來(lái)滿足電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在瞬時(shí)大功率充放電情況下的功率需求。仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的功率分配策略既可以維持發(fā)動(dòng)機(jī)與電池工作在其高效區(qū)域，又能通過(guò)超級(jí)電容減輕電池工作負(fù)

4、載并維持功率總線電壓，車輛在ECE循環(huán)工況下的仿真燃油經(jīng)濟(jì)性相比于傳統(tǒng)汽車改進(jìn)了28.1％。
　　由于混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)的復(fù)雜性，其燃油經(jīng)濟(jì)性及排放的多目標(biāo)優(yōu)化往往存在多個(gè)局部最優(yōu)解。為了克服傳統(tǒng)遺傳算法容易早熟收斂的問(wèn)題，本文將多個(gè)混沌算子引入NSGA-II遺傳算法，利用混沌算子隨機(jī)性及遍歷性的特點(diǎn)，提高了遺傳算法的搜索能力，構(gòu)建了新的多混沌算子 MCO-NSGA-II遺傳算法，并對(duì)設(shè)計(jì)的車輛功率分配模糊控制器隸屬度函數(shù)進(jìn)行了

5、參數(shù)優(yōu)化。仿真結(jié)果表明新的混沌遺傳算法能有效的逃脫局部最優(yōu)解，獲得高質(zhì)量的種群結(jié)果。采用該遺傳算法優(yōu)化控制策略使車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性及排放性能都得到顯著提高。
　　車輛的瞬態(tài)工況駕駛性能也是車輛性能的一項(xiàng)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文針對(duì)目標(biāo)車型設(shè)計(jì)了一種基于駕駛員意圖識(shí)別的換擋協(xié)調(diào)控制策略。提出的策略將換擋過(guò)程劃分為三個(gè)階段，分別為發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)調(diào)速，離合器結(jié)合以及并聯(lián)驅(qū)動(dòng)三個(gè)階段。采用了模糊PID控制及模糊控制分別調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及離合器的結(jié)合速

6、度。通過(guò)模糊邏輯對(duì)駕駛員意圖進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)獲得的不同駕駛員意圖調(diào)用對(duì)應(yīng)的換擋參數(shù)。仿真結(jié)果顯示，提出的策略可以在保證車輛動(dòng)力性的前提下明顯的降低離合器滑磨功，并可以將車輛縱向沖擊度控制在合理的范圍內(nèi)。
　　本文采用了基于功率硬件在環(huán)的概念搭建了對(duì)應(yīng)目標(biāo)車型結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力臺(tái)架，在該臺(tái)架上完成了基于電池/超級(jí)電容混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車功率分配實(shí)驗(yàn)，以及基于駕駛員意圖識(shí)別的換擋協(xié)調(diào)控制策略驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。采用了四種不同的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)