Intelligent Power Management and Control Strategy for Hybrid Electric Vehicles Driven by Electric Variable Transmission Based o.pdf

1、本論文主要提出了一種針對(duì)由PMSM-EVT(即基于永磁同步電機(jī)的電氣無級(jí)變速器)動(dòng)力傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車的模糊邏輯全局能量管理策略,使得PMSM-EVT動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)相對(duì)于包括現(xiàn)有豐田Prius串-并聯(lián)式結(jié)構(gòu)在內(nèi)的其它動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)有更卓越的優(yōu)勢(shì)。所提出的智能策略可以完成有關(guān)行駛工況、行駛模式等外部信息和內(nèi)燃機(jī)效率、電池荷電狀態(tài)、作為EVT使用的動(dòng)力傳動(dòng)系電機(jī)的類型和功率等級(jí)等內(nèi)部狀況的處理。
　　本論文首先進(jìn)行了由基于永磁四端口

2、機(jī)電能量變換器(PM-FPEMC)的EVT驅(qū)動(dòng)的串-并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的仿真。這種類型的汽車本質(zhì)上來講會(huì)越來越復(fù)雜。首先對(duì)其復(fù)雜性的認(rèn)識(shí)是汽車模型的建立和應(yīng)用,然后是整個(gè)系統(tǒng)的仿真。為完成該工作,利用能量宏觀表達(dá)法(EMR)并在MATLAB-Simulink中實(shí)現(xiàn)了FPEMC的建模。在EMR的幫助下,EVT驅(qū)動(dòng)的局部控制策略可以通過反轉(zhuǎn)規(guī)則來推演。鑒于擴(kuò)速的需要,FPEMC電機(jī)采用具有弱磁控制功能的磁場定向控制策略。
　　隨后,進(jìn)一

3、步研究將PMSM-FPEMC動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)作為EVT應(yīng)用于串-并聯(lián)混合動(dòng)力汽車中以取代豐田混合系統(tǒng)(THS)中的傳動(dòng)裝置。該研究任務(wù)分三步完成:首先,完成PMSM-EVT電機(jī)功率等級(jí)的具體計(jì)算;其次,研究采用弱磁控制策略實(shí)現(xiàn)組成EVT的兩個(gè)電機(jī)的魯棒矢量控制。最后,改善用于完成整車混合動(dòng)力系統(tǒng)能量分離的基于規(guī)則的全局控制策略。由動(dòng)態(tài)模型和控制器組成的混合動(dòng)力汽車部件的總成模型則由EMR仿真工具實(shí)現(xiàn)。降低EVT電機(jī)和HEV系統(tǒng)中其它機(jī)器設(shè)備

4、的功率等級(jí)是提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性和效率的重要方面之一。上述目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)通過兩種不同循環(huán)工況的仿真結(jié)果加以驗(yàn)證;通過對(duì)瞬態(tài)過程的分析計(jì)算和仿真結(jié)果的分析,確定PMSM-FPEMC的額定、極限工作特性。最后,通過對(duì)比豐田Prius的實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證了上述所得結(jié)果。結(jié)果表明,EVT的電機(jī)功率等級(jí)比Prius的永磁電機(jī)功率等級(jí)要小,并且,所研究系統(tǒng)相比Prius可在更重的道路負(fù)載下工作同時(shí)還具有理想的駕駛性能。
　　文中還提出了一種新型的應(yīng)用于所研究

5、HEV系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)功率流管理和轉(zhuǎn)矩分配的控制策略。該策略結(jié)合了基于規(guī)則的功率跟隨策略和模糊控制策略。根據(jù)該策略,分析了所研究的串-并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的所有運(yùn)行模式下的不同結(jié)構(gòu)。該策略的決策嚴(yán)格保證內(nèi)燃機(jī)工作在其最大效率區(qū),并能維持電池的荷電狀態(tài)在其目標(biāo)值附近和降低作為EVT用的兩個(gè)電機(jī)的功率等級(jí),實(shí)現(xiàn)基于PM-EVT的串-并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的所有工作模式。通過采用豐田Prius混合動(dòng)力汽車的整車車身,內(nèi)燃機(jī),電池和其它控制參數(shù),對(duì)比ADVIS

6、OR2002中豐田Prius模型進(jìn)一步探討了PM-EVT單元和所提出的RB-FLC能量管理策略的優(yōu)越性能。
　　最后,文中提出了一種針對(duì)PMSM-EVT混合動(dòng)力汽車的模糊邏輯能量管理控制策略。該研究工作從三方面展開。首先是內(nèi)燃機(jī)和PMWM-EVT之間的功率分離的優(yōu)化。其次是最大化制動(dòng)過程中整車能量的回收。最后,采用魯棒開關(guān)控制器以維持電池的荷電狀態(tài)并調(diào)整內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)。上述目標(biāo)通過三個(gè)模糊邏輯控制器來完成。這些控制器主要是基于電

7、池的荷電狀態(tài),車速,總驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩,和汽車的需求功率來設(shè)計(jì)的。對(duì)于所研究的HEV系統(tǒng),通過對(duì)比采用THS傳動(dòng)方案和功率跟隨控制策略的豐田Prius混合動(dòng)力系統(tǒng),對(duì)EVT傳動(dòng)系和所提出的能量管理策略加以驗(yàn)證。通過一個(gè)結(jié)合了正常行駛狀況和極限行駛狀況的長途循環(huán)工況對(duì)汽車的性能進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明,該全局控制策略在滿足駕駛性能的條件下,可有效地將內(nèi)燃機(jī)工作點(diǎn)控制在最高效率區(qū),利用EVT電機(jī)對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行回饋并維持電池SOC。并且,這些章節(jié)還分