隨著我國工業(yè)制造技術(shù)的不斷提高,混合動力公路客車已逐漸向市場投放運(yùn)營并得到積極反饋。其具有的大容量、低油耗、良好平順性及高動力性等優(yōu)勢可滿足客車市場的用戶需求,是打造綠色出行過程中極為重要的一環(huán)。本論文結(jié)合某企業(yè)合作項目,以某款雙行星混聯(lián)式公路客車為研究對象,開展能量管理與模式切換協(xié)調(diào)控制的相關(guān)研究工作。首先,針對雙行星混聯(lián)式客車的構(gòu)型設(shè)計,本文提出了一套綜合考慮多因素的參數(shù)匹配方法,根據(jù)最高車速、加速時間和最大爬坡度性能等動力性需求,和典型行駛工況中再生制動的能量需求,以發(fā)動機(jī)最優(yōu)控制策略為匹配原則,分別對帶離合器的雙行星混聯(lián)式構(gòu)型的發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、電池組等動力部件進(jìn)行參數(shù)匹配,以整車傳動系統(tǒng)綜合平均效率最優(yōu)為原則,采用參數(shù)遍歷的方法(也即窮舉法)對行星排特征參數(shù)、主減速比、輪胎滾動半徑等參數(shù)進(jìn)行選擇,并利用仿真平臺Cruise搭建整車模型、Matlab/Simulink搭建發(fā)動機(jī)最優(yōu)控制策略模型進(jìn)行聯(lián)合仿真,驗證構(gòu)型的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。其次,為進(jìn)一步彌補(bǔ)基于發(fā)動機(jī)最優(yōu)控制策略的參數(shù)匹配僅能實現(xiàn)發(fā)動機(jī)效率最優(yōu)的不足,本文考慮傳動效率對系統(tǒng)綜合效率的影響,利用遺傳算法,對影響動力系統(tǒng)不同工況下整體效率的分離因子進(jìn)行尋優(yōu),找到能夠使動力系統(tǒng)效率到達(dá)較高水平的分離因子最優(yōu)值,對各部件進(jìn)行有效控制,提出一種基于遺傳算法的瞬時最優(yōu)能量管理策略,并在仿真平臺中與發(fā)動機(jī)最優(yōu)能量管理策略控制效果進(jìn)行對比分析。最后,為探究公路客車模式切換過程中沖擊度產(chǎn)生的機(jī)理,本文針對帶濕式離合器的雙行星混聯(lián)客車的動力系統(tǒng)進(jìn)行動力學(xué)分析,建立整車動力學(xué)模型,分析濕式離合器接合過程中的傳遞轉(zhuǎn)矩,對純電動模式向混合動力模式的切換、以及混合動力模式向發(fā)動機(jī)直驅(qū)模式的切換,分別制定不同的模式切換協(xié)調(diào)控制策略。當(dāng)系統(tǒng)由純電動模式切換至混合動力模式時,采用動力源軌跡優(yōu)化協(xié)調(diào)控制方法,限制雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩變化速率;當(dāng)系統(tǒng)由混合動力模式切換至發(fā)動機(jī)直驅(qū)模式時,應(yīng)用模型預(yù)測控制(MPC)原理研究鎖止離合器接合過程的模型預(yù)測控制問題,根據(jù)模式切換前后的系統(tǒng)動力學(xué)方程,建立系統(tǒng)預(yù)測狀態(tài)方程,求解多目標(biāo)開環(huán)優(yōu)化問題,并利用Cruise和Matlab/Simulink聯(lián)合仿真平臺對提出的協(xié)調(diào)控制策略進(jìn)行驗證。各項仿真結(jié)果表明,對雙行星混聯(lián)式客車動力系統(tǒng)的參數(shù)匹配結(jié)果在滿足動力性指標(biāo)的基礎(chǔ)上,能夠在法規(guī)要求的C-WTVC工況下實現(xiàn)20.5%的綜合油耗節(jié)油率;基于遺傳算法的瞬時最優(yōu)能量管理策略相較于發(fā)動機(jī)最優(yōu)控制策略在C-WTVC工況下的綜合油耗減小了0.39L/100km,綜合油耗降低了2.2%;根據(jù)典型模式切換過程制定的兩種協(xié)調(diào)控制策略能夠有效保證動力系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)變化,系統(tǒng)沖擊度分別被控制在5m/s~3和10m/s~3以內(nèi),提高了車輛的行駛平順性。綜上所述,本文提出的雙行星混聯(lián)式客車構(gòu)型的參數(shù)匹配、能量管理策略、以及模式切換協(xié)調(diào)控制的制定,為實車的開發(fā)與市場投放奠定了良好基礎(chǔ),并且對于當(dāng)前研究現(xiàn)狀也具有一定的學(xué)術(shù)參考價值。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：U469.1
【部分圖文】：

而且已有大量實車產(chǎn)品投放入市場。如圖1.1 所示，近十年來我國新能源汽車的銷量呈現(xiàn)出快速增長的趨勢，到 2020 年，我國新能源汽車的總銷量將預(yù)計達(dá)到 210 萬輛[3]�？梢灶A(yù)見，新能源汽車的銷量在未來將進(jìn)一步擴(kuò)大市場占有率。圖 1.1 我國新能源汽車預(yù)計銷量(萬輛) 圖 1.2 16年新能源汽車銷量構(gòu)成根據(jù)進(jìn)一步統(tǒng)計，在2016年我國銷售的52萬輛新能源汽車中，新能源轎車占比最大（67%），是新能源汽車產(chǎn)銷的主力軍。然而新能源客車也不容忽視，占2016年新能源汽車銷量的23%，如圖1.2所示。在所銷售的12萬輛新能源客車中

圖 1.1 我國新能源汽車預(yù)計銷量(萬輛) 圖 1.2 16年新能源汽車銷量構(gòu)成根據(jù)進(jìn)一步統(tǒng)計，在2016年我國銷售的52萬輛新能源汽車中，新能源轎車占比最大（67%），是新能源汽車產(chǎn)銷的主力軍。然而新能源客車也不容忽視，占201年新能源汽車銷量的23%，如圖1.2所示。在所銷售的12萬輛新能源客車中，混合

當(dāng)前應(yīng)用在市場上的混合動力客車構(gòu)型主要為并聯(lián)式與混聯(lián)式。其中，并聯(lián)式多采用單軸并聯(lián)構(gòu)型和雙軸并聯(lián)構(gòu)型，如圖1.3所示；混聯(lián)式多采用開關(guān)混聯(lián)構(gòu)型和行星混聯(lián)構(gòu)型，如圖1.4所示。單軸并聯(lián)構(gòu)型與雙軸并聯(lián)構(gòu)型的最大區(qū)別在于發(fā)動機(jī)與電動機(jī)之間的連接布置方式不同；開關(guān)混聯(lián)構(gòu)型中串并聯(lián)模式的切換主要通過離合器的接合分離來實現(xiàn)，而在行星混聯(lián)構(gòu)型中，串聯(lián)分支與并聯(lián)分支始終處于工作狀態(tài)，通過行星排實現(xiàn)功率分流與無極變速的功能[14-17]。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2852660