本文關(guān)鍵詞：基于載荷重構(gòu)的混合動力公交車能量管理策略優(yōu)化研究

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【摘要】：混合動力公交車技術(shù)是實(shí)現(xiàn)城市"節(jié)能減排"的重要途徑。為進(jìn)一步挖掘混合動力公交車的節(jié)油潛力,本文結(jié)合濟(jì)南市公交車運(yùn)行特征對混合動力公交車能量管理策略優(yōu)化進(jìn)行了研究:1.公交車典型工況構(gòu)建典型行駛工況是混合動力系統(tǒng)能量管理策略研究的基礎(chǔ),理論上不存在一種適用于所有地區(qū)和車型的標(biāo)準(zhǔn)行駛工況。針對現(xiàn)有研究在類內(nèi)代表性工況生成時多采用片段抽取導(dǎo)致無法完全體現(xiàn)車輛瞬態(tài)行駛特征的問題,本文提出使用馬爾科夫狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率生成類內(nèi)代表性工況,以提高車輛瞬態(tài)工況特征。與使用傳統(tǒng)方法構(gòu)建的工況對比表明,在速度、加速度、速度-加速度概率密度分布上,本文方法較傳統(tǒng)方法有13.4%、49.3%、28.0%的改進(jìn)。2.公交車整車載荷重構(gòu)整車載荷是混合動力系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制參數(shù)的依據(jù),同時也是混合動力系統(tǒng)能量管理策略研究的輸入條件。由于目前對混合動力公交車能量管理策略的研究多基于固定已知載荷,無法體現(xiàn)公交車實(shí)際運(yùn)行過程中整車載荷劇烈變化的實(shí)際特征,本文以汽車縱向動力學(xué)的狀態(tài)空間模型為基礎(chǔ),通過改變參數(shù)結(jié)構(gòu),對基于雙擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的載荷重構(gòu)方法進(jìn)行了研究,實(shí)現(xiàn)了公交車整車載荷重構(gòu)。與樣本數(shù)據(jù)對比結(jié)果表明,算法平均收斂速度為7～12s,收斂之后的平均估計(jì)誤差在3%以內(nèi),滿足精度要求,表明該方法可以用于改變能量管理策略研究中載荷輸入的形式。3.混合動力公交車能量管理策略仿真研究能量管理策略是提高混合動力公交車經(jīng)濟(jì)性和排放性的關(guān)鍵。自適應(yīng)等效燃油消耗最小策略能使系統(tǒng)達(dá)到瞬時次優(yōu)并維持電量平衡,為進(jìn)一步提升其節(jié)油潛力,本文對其進(jìn)行優(yōu)化研究。基于可變SOC的等效燃油消耗最小策略研究針對傳統(tǒng)自適應(yīng)等效燃油消耗最小策略為維持電量平衡,使系統(tǒng)無法獲取瞬時最優(yōu)從而導(dǎo)致能耗增加的問題,本文通過理論分析固定SOC參考值的使用在傳統(tǒng)策略中的缺點(diǎn),提出以運(yùn)動學(xué)片段中回收能量確定不同階段的SOC參考值,以此設(shè)計(jì)可變SOC參考值的自適應(yīng)等效燃油消耗最小策略。仿真結(jié)果表明,在維持電量平衡的基礎(chǔ)上,本文方法的經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)方法有4.61%的改進(jìn)�；谧顑�(yōu)化理論的等效燃油消耗最小策略優(yōu)化針對上述策略中電量維持能力需要設(shè)計(jì)復(fù)雜的懲罰函數(shù)的問題,通過獲取能夠維持電量平衡的最優(yōu)等效因子的方式降低策略復(fù)雜度。通過深入剖析等效因子的內(nèi)在機(jī)理,獲取最優(yōu)等效因子與最優(yōu)控制結(jié)果之間的關(guān)系,提出基于動態(tài)規(guī)劃算法與等效燃油消耗最小算法結(jié)合獲取瞬時最優(yōu)等效因子的方法,并得到平均瞬時最優(yōu)等效因子與電量維持水平的變化規(guī)律,以此設(shè)計(jì)相應(yīng)的能量管理策略。仿真結(jié)果表明,基于最優(yōu)化理論的等效燃油消耗最小策略在維持電量平衡的基礎(chǔ)上,較前述策略有4.2%的改進(jìn),實(shí)現(xiàn)了能量管理策略的進(jìn)一步優(yōu)化。4.混合動力公交車能量管理策略試驗(yàn)驗(yàn)證針對仿真研究無法實(shí)現(xiàn)對能量管理策略實(shí)時性及可靠性評定的問題,本文搭建了基于動力總成硬件在環(huán)的虛擬整車測試系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對能量管理策略的試驗(yàn)驗(yàn)證。通過分析目標(biāo)車輛的物理結(jié)構(gòu)及工作流程,實(shí)現(xiàn)了整車循環(huán)的臺架模擬。在SIMULINK中實(shí)現(xiàn)所開發(fā)的能量管理策略,并嵌入到測控系統(tǒng)中來驗(yàn)證其有效性。循環(huán)工況運(yùn)行結(jié)果表明,開發(fā)的單軸并聯(lián)式混合動力虛擬整車實(shí)驗(yàn)臺能夠?qū)崿F(xiàn)所設(shè)計(jì)的相關(guān)功能。所開發(fā)的兩種策略都能夠?qū)崿F(xiàn)電量維持,經(jīng)濟(jì)性方面較傳統(tǒng)的策略分別有3.18%、7.78%的改進(jìn)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U469.7

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1268607