發(fā)布時(shí)間：2020-07-07 23:48

【摘要】：為了解決日益嚴(yán)峻的能源緊缺和環(huán)境污染問題,兼具了內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車優(yōu)勢的混合動(dòng)力汽車逐漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。在開發(fā)混合動(dòng)力汽車的過程中,如何準(zhǔn)確建立汽車的數(shù)學(xué)模型并設(shè)計(jì)合理的能量管理策略是至關(guān)重要的。本文以提升汽車燃油經(jīng)濟(jì)性為設(shè)計(jì)目標(biāo),以裝備新型動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)的重載混合動(dòng)力汽車為研究對象,開展了對系統(tǒng)建模以及能量管理策略的研究,論文的主要內(nèi)容有:首先,在MATLAB/Simulink平臺(tái)中建立了混合動(dòng)力汽車模型。以搭載了新型動(dòng)力耦合裝置的混合動(dòng)力汽車為對象,在分析了其結(jié)構(gòu)組成及工作特性的基礎(chǔ)上,主要采用基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的建模方法,利用各部件的萬有特性曲線和工作特性曲線對汽車動(dòng)力系統(tǒng)建立仿真模型,包括整車模型、發(fā)動(dòng)機(jī)模型、電機(jī)模型、電池模型、自動(dòng)變速箱模型和駕駛員模型等。其次,設(shè)計(jì)了基于邏輯門限值的能量管理策略。以實(shí)現(xiàn)車輛燃油消耗最小為目標(biāo),選取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩及限制曲線、電池荷電狀態(tài)及其上下限和車輛需求轉(zhuǎn)矩作為邏輯門限值參數(shù)。通過對發(fā)動(dòng)機(jī)和電池最優(yōu)工作區(qū)間的劃分以及對混合動(dòng)力汽車工作模式的判斷,分析了不同工作模式的能量流動(dòng)方向和能量分配規(guī)則,并在Stateflow中搭建基于邏輯門限值的控制器模型。結(jié)合前面建立的汽車各部件模型和所設(shè)計(jì)的控制器模型對混合動(dòng)力汽車進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),仿真結(jié)果驗(yàn)證了本文基于新型混合動(dòng)力傳動(dòng)結(jié)構(gòu)所設(shè)計(jì)的能量管理策略的有效性。再次,設(shè)計(jì)了基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的能量管理策略。將混合動(dòng)力汽車兩種動(dòng)力源之間能量分配的多階段決策問題轉(zhuǎn)化為在一定約束條件下燃油消耗量最小的多個(gè)單階段決策問題,并使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)行求解�；趧�(dòng)態(tài)規(guī)劃算法分析了尋找最優(yōu)轉(zhuǎn)矩分配策略的過程,基于車輛燃油消耗量函數(shù)和電池荷電狀態(tài)懲罰函數(shù)建立了系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)。在約束條件下借助動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)行求解,得到了在特定工況下車輛的最佳理論燃油經(jīng)濟(jì)性和系統(tǒng)能量分配的最優(yōu)控制律。最后,設(shè)計(jì)了基于模糊邏輯算法的能量管理策略,使用雙模糊控制器對系統(tǒng)的能量進(jìn)行合理分配。根據(jù)模糊控制器的原理及混合動(dòng)力汽車的能量分配問題,確定了分別以車輛需求轉(zhuǎn)矩和電池荷電狀態(tài)、油門開度及其變化率作為雙模糊控制器的輸入變量,通過對模糊控制器輸出進(jìn)行參數(shù)修正得到發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩系數(shù)。根據(jù)邏輯門限值和動(dòng)態(tài)規(guī)劃能量管理策略及其仿真結(jié)果建立規(guī)則庫,然后使用Fuzzy工具箱建立模糊控制器并對混合動(dòng)力汽車進(jìn)行仿真。通過對本文設(shè)計(jì)的三種不同的能量管策略仿真結(jié)果的對比分析,說明了本文所設(shè)計(jì)的基于模糊邏輯算法的能量管理策略有效的降低了混合動(dòng)力汽車的油耗,同時(shí)在仿真過程中很好的保證了電池核電狀態(tài)的穩(wěn)定。
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U469.7
【圖文】：

的最佳選擇[11]。 混合動(dòng)力汽車的分類混合動(dòng)力汽車是指具有兩種或兩種以上動(dòng)力源的汽車，大部分混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力源，由電機(jī)供應(yīng)剩余動(dòng)力，通過降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗、限作區(qū)間和回收制動(dòng)能量的思想，達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)[12]。對于不同結(jié)構(gòu)的混車，其動(dòng)力特性和駕駛性能有很大差別，為了有針對性的進(jìn)行混合動(dòng)力汽車開根據(jù)汽車動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)不同，可以將現(xiàn)有混合動(dòng)力汽車分為串聯(lián)型、并聯(lián)型[13-14]。1.2.1 串聯(lián)型混合動(dòng)力汽車在串聯(lián)型混合動(dòng)力汽車中，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電機(jī)是用串聯(lián)方式進(jìn)行連接，圖 1-2 所示[15]。

機(jī)所產(chǎn)生的電能可以提供給電機(jī)使用或者通過電能控制器傳輸給電與車輛傳動(dòng)軸之間無機(jī)械連接，可以使控制發(fā)動(dòng)機(jī)變得簡單化，保證保持在穩(wěn)定、高效狀態(tài)，達(dá)到降低燃油消耗的目的。然而，由于各動(dòng)傳輸時(shí)，中間過程過多，最終會(huì)導(dǎo)致較大的能量損失[16]。.2 并聯(lián)型混合動(dòng)力汽車并聯(lián)型混合動(dòng)力汽車中，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)通過行星齒輪排和離合器實(shí)現(xiàn)車輛驅(qū)動(dòng)軸進(jìn)行連接，其結(jié)構(gòu)簡圖如圖 1-3 所示[17]。并聯(lián)型混合動(dòng)力動(dòng)機(jī)和電機(jī)額定功率一般較小，通過發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的并聯(lián)來確保車輛要用來提供輔助動(dòng)力，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)能夠長期在低能耗區(qū)間運(yùn)行。率較小時(shí)，可由電機(jī)單獨(dú)提供動(dòng)力，或發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效率區(qū)間，多池充電。當(dāng)車輛需求轉(zhuǎn)矩較大時(shí)，可以根據(jù)車速、電池荷電狀態(tài)（State C ）對發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)進(jìn)行動(dòng)力分配，由發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛行

圖 1-4 混聯(lián)型混合動(dòng)力汽車串聯(lián)型混合動(dòng)力汽車傳輸環(huán)節(jié)多，能量損失較大，同時(shí)能量利用率力汽車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對三種動(dòng)力源進(jìn)行能量分配的難度較大，且開發(fā)選用并聯(lián)型混合動(dòng)力汽車作為研究對象，對其展開建模及能量管理合動(dòng)力汽車能量管理策略的研究現(xiàn)狀適應(yīng)汽車在不同工況下的需求，人們設(shè)計(jì)出了多種結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力論混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)如何，都務(wù)必要有一套合理的能量管理策略與適的算法規(guī)則對混合動(dòng)力汽車的各能量源進(jìn)行動(dòng)力分配，實(shí)現(xiàn)降低升動(dòng)力性能的目標(biāo)。針對不同行駛工況和不同結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力汽車實(shí)可行的能量管理策略是當(dāng)前研究混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)之一[24.1 基于邏輯門限值的能量管理策略

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2745789