發(fā)布時間：2018-05-14 03:18

  本文選題：增程式電動客車 + 系統(tǒng)建模　； 參考：《北京理工大學》2016年碩士論文

【摘要】：增程式電動汽車的出現(xiàn)彌補了純電動汽車續(xù)駛里程短的缺點,其電池容量大、對傳統(tǒng)燃料的依賴程度低、動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、脫離了復雜的動力耦合裝置,是目前新能源汽車的研究方向,也是傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車向純電動汽車過渡的最佳車型,研究增程式電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)對推動新能源汽車的市場化進程具有重要意義。本文以增程式電動城市客車為研究對象,圍繞其動力系統(tǒng)參數(shù)匹配、系統(tǒng)建模與能量管理控制策略展開了研究,重點討論了基于動態(tài)規(guī)劃全局算法在能量管理控制策略上的應(yīng)用。本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:首先,基于增程式電動客車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理,結(jié)合整車性能參數(shù)指標,提出增程式電動客車動力系統(tǒng)關(guān)鍵部件的參數(shù)匹配方法,完成了動力系統(tǒng)關(guān)鍵部件的主要參數(shù)匹配。在Matlab/Simulink環(huán)境下,采用實驗建模為主、理論建模為輔的方法,建立各個子系統(tǒng)的前向仿真模型,并以整車控制器模型為核心對子模型進行整車集成,最終得到增程式電動客車的前向仿真模型,為后續(xù)控制策略的仿真驗證奠定基礎(chǔ)。針對增程式電動客車的運行特點,提出根據(jù)不同行駛里程需求和電池荷電狀態(tài)變化速率劃分車輛運行模式,并分析了不同運行模式下能量管理控制策略的控制目標。在傳統(tǒng)混合動力汽車CDCS控制策略的基礎(chǔ)上,提出了三種基于確定規(guī)則的增程式電動客車的能量管理控制策略,基于Simulink/Stateflow混合建模方法建立能量管理控制策略模型。以功率跟隨型發(fā)動機多點控制為例,應(yīng)用NSGA-Ⅱ優(yōu)化算法對APU的啟停邏輯及關(guān)鍵參數(shù)進行優(yōu)化分析,有效地避免了車輛行駛過程中發(fā)動機的頻繁啟停,實現(xiàn)良好的燃油經(jīng)濟性和排放性能�；谌肿顑�(yōu)理論,結(jié)合城市客車的行駛特點,提出了基于動態(tài)規(guī)劃算法的增程式電動客車能量管理控制策略。在Matlab環(huán)境下建立增程式電動客車能量后向仿真數(shù)學模型,對提出的控制策略進行仿真驗證。提出將單個循環(huán)的仿真結(jié)果直接應(yīng)用于連續(xù)的循環(huán)工況中,可以在保證最優(yōu)控制效果的同時大大減少動態(tài)規(guī)劃算法的計算時間。通過采用純電動模式加固定SOC下降斜率的增程模式組合的能量管理策略,以滿足不同行駛里程需求,同時實現(xiàn)較優(yōu)的車輛經(jīng)濟性和排放性能。最后,基于動態(tài)規(guī)劃離線優(yōu)化結(jié)果,提取出易于工程實現(xiàn)的控制規(guī)則,得到基于動態(tài)規(guī)劃仿真結(jié)果的規(guī)則型增程式電動客車能量管理控制策略。仿真結(jié)果表明,將動態(tài)規(guī)劃全局優(yōu)化算法應(yīng)用于增程式電動客車能量管理控制策略的設(shè)計開發(fā)可以實現(xiàn)全局最優(yōu)控制,在保證汽車動力性和行駛里程需求的同時實現(xiàn)汽車綜合經(jīng)濟性最優(yōu)。基于硬件在環(huán)仿真技術(shù),搭建增程式電動客車的dSPACE硬件在環(huán)試驗平臺,對基于動態(tài)規(guī)劃優(yōu)化結(jié)果的規(guī)則型能量管理控制策略進行仿真試驗。試驗結(jié)果表明,所提出的控制策略可以滿足實時運算要求,得到與動態(tài)規(guī)劃離線優(yōu)化得到的最優(yōu)控制基本一致的控制效果。然后搭建了增程式電動客車動力系統(tǒng)的試驗臺架,進行了動力輔助系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速控制試驗,主要包括PID參數(shù)的整定和轉(zhuǎn)速階躍試驗。試驗結(jié)果表明控制效果良好,基本滿足APU的轉(zhuǎn)速控制要求,為后續(xù)能量管理控制策略的臺架驗證奠定了研究基礎(chǔ)。
[Abstract]:The appearance of the added electric vehicle has made up for the shortcoming of the short driving range of the pure electric vehicle. Its battery capacity is large, the dependence on the traditional fuel is low, the structure of the power system is simple, and the complex power coupling device is separated. It is the research direction of the new energy vehicle at present. It is also the best vehicle for the transmission of the internal combustion engine to the pure electric vehicle. The key technology of developing an electric vehicle is of great significance to the promotion of the market process of new energy vehicles. This paper takes an electric city bus as the research object, and focuses on the dynamic programming global algorithm based on the dynamic programming global algorithm, focusing on its dynamic system parameters matching, system modeling and energy management control strategy. The main contents and conclusions of this paper are as follows: firstly, based on the structure and working principle of the power system of the electric passenger car, combined with the performance parameters of the vehicle, the parameter matching method for the key components of the power system of the electric bus is put forward, and the main parameters of the key components of the power system are completed. In the Matlab/Simulink environment, the forward simulation model of each subsystem is established by the method of experimental modeling and theoretical modeling, and the whole vehicle is integrated with the whole vehicle controller model as the core. Finally, the forward imitation true model of the electric bus is obtained, which lays the foundation for the simulation verification of the follow-up control strategy. In view of the running characteristics of an electric passenger car, the vehicle operation mode is divided according to the different running mileage demand and the change rate of the battery charge state, and the control target of the energy management control strategy under different operating modes is analyzed. On the basis of the traditional hybrid electric vehicle CDCS control strategy, three kinds of determination are put forward. The energy management control strategy of electric bus is added regularly, and the energy management control strategy model is set up based on the Simulink/Stateflow hybrid modeling method. Taking the multi point control of the power following engine as an example, the NSGA- II optimization algorithm is used to optimize and analyze the starting and stopping logic and key parameters of the APU, which effectively avoids the vehicle passing through. On the basis of the global optimal theory, based on the global optimal theory and the driving characteristics of the city bus, the energy management and control strategy of an increasing program electric bus based on dynamic programming algorithm is proposed based on the global optimal theory. In the Matlab environment, a mathematical model of the energy backward simulation of an extended electric bus is set up. The proposed control strategy is simulated. It is proposed to apply the simulation results of a single loop directly to the continuous cycle condition, which can greatly reduce the calculation time of the dynamic programming algorithm while ensuring the optimal control effect. In order to meet the different mileage requirements and achieve better vehicle economy and emission performance. Finally, based on the off-line optimization results of dynamic programming, the control rules that are easy to be realized are extracted and the energy management control strategy of a regular model electric passenger car based on the dynamic programming simulation results is obtained. The global optimization algorithm is applied to the design and development of the energy management and control strategy of the electric passenger car, which can realize the global optimal control and realize the optimal comprehensive economic performance at the same time. Based on the hardware in loop simulation technology, the dSPACE hardware of the Da Jianzeng electric bus is flat in the loop test. The experimental results show that the proposed control strategy can meet the real-time operation requirements and get the same control effect that is basically consistent with the optimal control obtained by the dynamic programming off-line optimization. Then, the dynamic system of an electric passenger car is built. The test bench has carried out the speed control test of the power auxiliary system, mainly including the tuning of the PID parameters and the speed step test. The test results show that the control effect is good and basically meets the requirements of the speed control of the APU. It lays a foundation for the study of the follow-up energy management control strategy.

【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72

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本文編號：1886102