【摘要】：插電式混合動(dòng)力汽車(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)能量管理策略是影響混合動(dòng)力系統(tǒng)性能的關(guān)鍵,需要綜合考慮復(fù)雜路況信息(如行駛工況、道路坡度等)的影響進(jìn)行制定,才能充分提高PHEV的燃油經(jīng)濟(jì)性。但目前路況信息對(duì)PHEV的性能與最優(yōu)控制影響機(jī)理尚缺乏系統(tǒng)的研究,難以綜合考慮路況信息對(duì)能量管理策略的影響進(jìn)行合理的優(yōu)化,進(jìn)而影響PHEV燃油經(jīng)濟(jì)性的提升。本文以某款并聯(lián)式PHEV為研究對(duì)象,開展了計(jì)及路況信息影響機(jī)理的PHEV能量管理策略研究,主要研究內(nèi)容如下:(1)基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的全局優(yōu)化能量管理策略制定。采用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析相結(jié)合的方法,建立混合動(dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;根據(jù)混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法的目標(biāo)函數(shù)、狀態(tài)變量以及控制變量等參數(shù),結(jié)合所建立的混合動(dòng)力系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,構(gòu)建PHEV燃油經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃問題,并進(jìn)行全局最優(yōu)求解;系統(tǒng)分析行駛工況長度的縮放、控制變量等參數(shù)對(duì)優(yōu)化結(jié)果的影響,合理設(shè)置動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法仿真參數(shù)與控制變量,為研究路況信息對(duì)PHEV影響機(jī)理奠定算法基礎(chǔ)。(2)行駛工況對(duì)PHEV性能與最優(yōu)控制影響機(jī)理研究。利用基于模擬退火的K均值聚類算法將大量行駛工況數(shù)據(jù)聚類為四種行駛工況類型,用于表征行駛工況類型特性;結(jié)合SOC狀態(tài)與行駛距離提出新參數(shù)——等效行駛距離系數(shù),用于表征行駛距離特性;建立混合動(dòng)力系統(tǒng)的能耗數(shù)學(xué)模型,分析工況類型在傳統(tǒng)CD-CS控制策略下對(duì)PHEV能耗特性的影響機(jī)理,表明傳統(tǒng)控制策略的不足在于CS模式能量效率較低,提高燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵措施是充利用電能驅(qū)動(dòng)車輛,即合理控制發(fā)動(dòng)機(jī)啟停;利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法對(duì)四類行駛工況進(jìn)行全局優(yōu)化,提取不同工況類型、行駛距離影響下的最優(yōu)控制策略,分析得到行駛工況對(duì)最優(yōu)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)功率、換擋規(guī)律以及發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩分配比的影響規(guī)律。(3)道路坡度對(duì)PHEV性能與最優(yōu)控制影響機(jī)理研究。以平均坡度、坡度標(biāo)準(zhǔn)差、單坡道長度與坡道總長度作為坡道特征參數(shù),利用高斯隨機(jī)過程建立隨機(jī)坡道數(shù)學(xué)模型;制定基于極小值原理的全局最優(yōu)能量管理策略與動(dòng)態(tài)規(guī)劃全局最優(yōu)控制策略進(jìn)行對(duì)比,分析得到上坡道路、平均坡度為零的坡道、下坡道路對(duì)PHEV燃油經(jīng)濟(jì)性提升的影響機(jī)理;基于上一章行駛工況對(duì)最優(yōu)控制影響機(jī)理的研究,分析坡度對(duì)最優(yōu)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)功率、換擋規(guī)律與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩分配比的影響規(guī)律,得到包含行駛工況與道路坡度的路況信息對(duì)PHEV最優(yōu)控制的影響機(jī)理。(4)為充分提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性,根據(jù)路況信息對(duì)PHEV最優(yōu)控制影響機(jī)理,開展基于路況信息的實(shí)時(shí)能量管理策略研究。利用K均值聚類算法實(shí)現(xiàn)行駛工況類型識(shí)別,結(jié)合GPS/GIS系統(tǒng)提供的坡度與純電動(dòng)行駛里程信息實(shí)現(xiàn)路況信息的實(shí)時(shí)獲取;綜合考慮路況信息對(duì)PHEV最優(yōu)控制的影響機(jī)理,利用三次插值擬合與遺傳算法制定基于路況信息的發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)功率控制策略,利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)制定基于路況信息的換擋規(guī)律與發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩分配比控制策略;根據(jù)路況信息動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)所制定的控制策略參數(shù),最終實(shí)現(xiàn)基于路況信息的實(shí)時(shí)能量管理策略,通過仿真試驗(yàn)分析,表明所提出的能量管理策略在各類行駛工況與坡道影響下均能顯著提升燃油經(jīng)濟(jì)性,與動(dòng)態(tài)規(guī)劃全局最優(yōu)燃油經(jīng)濟(jì)性相近,且計(jì)算負(fù)荷與傳統(tǒng)CD-CS控制策略相近,具備良好實(shí)時(shí)性。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U469.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2776192