發(fā)布時間：2020-06-06 21:06

【摘要】：采用雙行星排結(jié)構(gòu)的混聯(lián)式混合動力汽車,通過增加離合器和制動器可以使車輛實現(xiàn)豐富的工作模式,從而提高車輛動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。然而,雙行星排式動力耦合機(jī)構(gòu)同樣對整車控制策略提出了較高的要求。本文以一款新型雙行星排式混合動力系統(tǒng)為研究對象,針對不同動力源的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩分配以及模式切換過程存在的轉(zhuǎn)矩波動問題,旨在通過對能量管理策略和動態(tài)協(xié)調(diào)控制策略的優(yōu)化設(shè)計,顯著改善車輛燃油經(jīng)濟(jì)性,并提高模式切換過程的工作品質(zhì)。首先,進(jìn)行了雙行星排式混合動力系統(tǒng)的工作特性研究�；诟軛U法理論,對雙行星排式混合動力汽車各個行駛模式分別進(jìn)行分析,在此基礎(chǔ)上,建立了不同模式下系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)動力學(xué)方程,并揭示了發(fā)動機(jī)和電機(jī)的動態(tài)特性,為動態(tài)協(xié)調(diào)控制策略的設(shè)計提供依據(jù)。其次,完成了雙行星排式混合動力系統(tǒng)的模型構(gòu)建�；陔p行星排式混合動力車輛的能量流動特性,確定了整車建模原理,借助AVL/CRUISE軟件建立了雙行星排式混合動力汽車的動態(tài)模型,為驗證優(yōu)化控制策略的有效性,進(jìn)一步搭建了基于AVL/CRUISE和MATLAB/Simulink的聯(lián)合仿真平臺。再次,進(jìn)行了能量管理策略的優(yōu)化設(shè)計研究。針對雙行星排式混合動力汽車豐富的工作模式,確定了模式切換規(guī)則和轉(zhuǎn)矩分配方法,進(jìn)一步提出了基于模型預(yù)測控制的能量管理優(yōu)化策略,以燃油經(jīng)濟(jì)性和電池充放電平衡為目標(biāo)函數(shù),采用動態(tài)規(guī)劃算法實現(xiàn)預(yù)測時域內(nèi)最優(yōu)控制輸入的優(yōu)化求解,并進(jìn)行了仿真分析。最后,提出了基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩估計的動態(tài)協(xié)調(diào)控制策略。根據(jù)系統(tǒng)的動態(tài)特性方程,基于雙行星排式混合動力系統(tǒng)發(fā)動機(jī)與電機(jī)轉(zhuǎn)矩的高度耦合特性,提出了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩實時估計方法,結(jié)合電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)乃枷?建立了系統(tǒng)的動態(tài)協(xié)調(diào)控制策略,并通過聯(lián)合仿真進(jìn)行了驗證。研究結(jié)果表明,相較于基于規(guī)則的能量管理策略,采用模型預(yù)測控制算法的能量管理策略使本文研究的雙行星排式混合動力汽車等效燃油經(jīng)濟(jì)性在新歐洲行駛工況下提高了4.76%,在城市道路循環(huán)工況下提高了5.13%。針對發(fā)動機(jī)與電機(jī)動態(tài)響應(yīng)不一致導(dǎo)致的模式切換沖擊,所提出的轉(zhuǎn)矩動態(tài)協(xié)調(diào)控制策略,使純電動模式切換到混合動力驅(qū)動模式的縱向沖擊減小了73.5%,由混合動力驅(qū)動模式到純電動模式的縱向沖擊度減小了80%。因此,本文提出的能量管理策略和動態(tài)協(xié)調(diào)控制策略優(yōu)化了雙行星排式混合動力汽車不同動力部件穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)過程的轉(zhuǎn)矩分配,顯著改善了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛平順性,提高了混合動力汽車的工作品質(zhì),為混合動力汽車的優(yōu)化設(shè)計提供技術(shù)支持。
【圖文】：

3.3.1 信號連接CRUISE 軟件可采用多種接口方式與 Simulink 完成即時通信，兩者之間信號的正確傳遞是保證聯(lián)合通信順利進(jìn)行的前提。信號連接不僅包括兩個仿真軟件之間狀態(tài)和控制信號的連接，還包括了 CRUISE 軟件中各個部件之間的機(jī)械和電氣連接。在 CRUISE 軟件中，機(jī)械連接用正方形端口表示，用藍(lán)色連接線進(jìn)行識別。本文研究的系統(tǒng)中，包含的機(jī)械連接有：發(fā)動機(jī)、電機(jī)分別與行星排之間的連接，前行星排與后行星排之間的連接，行星排、主減速器和后橋之間依次連接等等。電氣連接指部件之間以電力進(jìn)行傳輸，在本文研究的系統(tǒng)中專指電池和電機(jī)部件連接，在軟件中，以菱形端口來表示電氣連接，用紅色連接線進(jìn)行識別。在實際車輛中，需經(jīng)過逆變或轉(zhuǎn)換器才能傳輸電量，在 CRUISE 中，直接通過電池的中轉(zhuǎn)就可以將發(fā)電機(jī)發(fā)出的電供給電動機(jī)使用。圖 3.4 為本文研究的雙行星排式混合動力汽車物理模型。

江 蘇 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文號包含了控制和狀態(tài)信號，主要指的是部件和控制器之間的信號傳遞，其中控制信號包含了制動器開啟閉合、發(fā)動機(jī)的啟動關(guān)閉等信號；狀態(tài)信號包含了車速、加速度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩、電池 SOC 等信號。在 CRUISE 軟件中，提供了多種控制方式，有直接轉(zhuǎn)矩控制法和負(fù)荷率控制法。在本文研究中，對系統(tǒng)主要部件如發(fā)動機(jī)、電機(jī)均采取扭矩直接控制的方式。圖 3.5 為可視化的總線信號連接，表示的是電機(jī) MG2 轉(zhuǎn)矩信號連接，可清晰地看到信號的來源去向。部件中有些信號用深色線標(biāo)出的，比如電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和開關(guān)的信號，，表明這些信號必須要連接的，那些沒有用深色線標(biāo)記的信號，則可以根據(jù)用戶實際需要自行定義。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2700266