插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理策略研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染是當(dāng)今世界面臨的兩大難題,插電式混合動(dòng)力汽車(Plug-in HybridElectric Vehicles,PHEV)是電動(dòng)汽車發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的一種低油耗、低排放且不受續(xù)駛里程限制,兼具純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)燃油汽車優(yōu)點(diǎn)的新型汽車。由于其在經(jīng)濟(jì)和環(huán)境等方面的綜合優(yōu)勢(shì),發(fā)展PHEV被認(rèn)為是當(dāng)前解決這兩大難題的有效途徑。混合動(dòng)力汽車的能量管理策略是混合動(dòng)力汽車控制系統(tǒng)的核心,基于特定的能量管理策略,根據(jù)不同的行駛工況,采用不同

2、的動(dòng)力系統(tǒng)工作模式,獲得傳統(tǒng)汽車所不能達(dá)到的優(yōu)化控制目標(biāo)。
　　 本論文以并聯(lián)插電式混合動(dòng)力樣車為研究對(duì)象,研究動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)匹配、整車建模仿真及能量管理策略的設(shè)計(jì)。采用數(shù)學(xué)解析和仿真模型相結(jié)合的方法,對(duì)PHEV的能量管理策略進(jìn)行了深入的研究。論文所取得的主要研究成果有:
　　 根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo),對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了參數(shù)匹配和總體布置,確定了整車的基本工作模式,制定了整車控制系統(tǒng)的CAN通訊協(xié)議?；趧?dòng)力系統(tǒng)的工作原理,在理論分析

3、的基礎(chǔ)上,利用實(shí)驗(yàn)建模為主、理論建模為輔,采用從關(guān)鍵部件到總體集成的方法,在MATLAB／Simulink環(huán)境中建立了PHEV整車動(dòng)力學(xué)模型、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、電機(jī)模型、電池模型和駕駛員模型的前向仿真模型,并通過(guò)試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證,為整車控制策略的設(shè)計(jì)提供了必要的仿真平臺(tái)。
　　 在此仿真平臺(tái)上,針對(duì)PHEV具有電量消耗(Charge Depleting,CD)和電量保持(ChargeSustaining,CS)兩個(gè)工作階段的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了電

4、量消耗階段采用電機(jī)輔助控制策略和電量保持階段采用發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化工作曲線控制策略相結(jié)合的多層次邏輯門限值控制策略。電量消耗階段,在簡(jiǎn)化車輛數(shù)學(xué)模型,分析電功率損耗特性的基礎(chǔ)上,從特定工況出發(fā),應(yīng)用解析法,通過(guò)理論分析計(jì)算,構(gòu)建優(yōu)化參數(shù)表格,在特定里程下對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)門限值和電機(jī)輸出機(jī)械功率進(jìn)行優(yōu)化,得到一組最佳的參數(shù)組合,并通過(guò)仿真進(jìn)行了驗(yàn)證。在電量保持階段,同時(shí)考慮到油耗和排放多個(gè)目標(biāo),采用非占優(yōu)排序多目標(biāo)遺傳算法對(duì)邏輯門限參數(shù)值進(jìn)行離線優(yōu)化

5、。該方法可以得到一組全局最優(yōu)的Pareto折衷解,設(shè)計(jì)人員根據(jù)對(duì)油耗和排放的關(guān)注程度,可以確定一組更優(yōu)的控制策略參數(shù)。在此基礎(chǔ)上,拓展到不同行駛里程,設(shè)計(jì)了以車輛需求功率、電池SOC和行駛工況距離作為輸入,電機(jī)提供轉(zhuǎn)矩作為輸出的PHEV模糊轉(zhuǎn)矩控制策略,并通過(guò)遺傳算法訓(xùn)練來(lái)獲得控制規(guī)則。仿真結(jié)果表明,與采用基于規(guī)則的控制策略相比,模糊邏輯控制策略具有很強(qiáng)的魯棒性,針對(duì)不同的行駛工況都能合理分配電池存儲(chǔ)的能量,取得較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。