并联混合动力汽车动力系统优化及控制策略研究

【摘要】： 并联式混合动力汽车(Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV)是将发动机与电动机通过机械联接接入驱动系统。两个动力源根据不同工作模式,分别进行驱动或者联合驱动。并联混合动力汽车动力系统的结构特点,使其动力系统参数的优化匹配以及控制策略的选择,成为提高其节能环保性能的关键技术。本文以某型PHEV为对象,对其动力系统参数的优化方法及其控制策略进行了分析研究。 论文首先介绍了混合动力汽车动力总成的分类和结构,且分别对串联式、并联式和混联式混合动力汽车的结构作了详细的分析和举例说明。同时介绍某型PHEV动力总成的结构,并对其运行工况进行说明。 在对某型PHEV的动力系统部件分析的基础上,利用稳态实验数据建立发动机和电动机数学模型。利用汽车动力学理论,建立了动力系统参数优化模型,确定优化设计变量、优化目标以及优化约束。将所建立的优化模型程序化,运行得出优化结果,优化结果表明,该优化方法在保持原车设计动力性要求的基础上提高了整车燃油经济性。 分析了目前所研究的并联式混合动力汽车控制策略,通过对比,提出采用模糊逻辑控制作为某型PHEV的多能源控制策略进行研究。选择工况需求转矩与发动机目标转矩之差△T及动力电池SOC作为输入参数,以发动机最低燃油消耗模式为目标设计模糊控制规则,设计了某型PHEV的模糊控制器。使用MATLAB/SIMUlink仿真软件平台以及电动汽车仿真工具包ADVISOR对其进行二次建模,通过ADVISOR接口实现了模糊控制器对整车模型的控制。 使用美国环境保护署EPA制定的城市道路循环工况CYC_UDDS工况和欧洲轻型车测试道路循环工况CYC_EUDC_LOW工况,分别对某型PHEV的整车模型进行仿真,结果表明模糊控制策略与原型车采用的电力辅助控制策略相比,动力性、燃油经济性都获得了提高,整车总效率也有明显提高。 【关键词】：并联混合动力汽车 动力系统 复合形法 优化 模糊控制 建模 仿真
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-19
• 1.1 混合动力汽车的开发背景及意义13
• 1.2 混合动力汽车的发展状况13-17
• 1.2.1 国外混合动力汽车的发展状况13-15
• 1.2.2 国内混合动力汽车的发展情况15-17
• 1.3 混合动力汽车的控制策略研究现状17-18
• 1.4 课题来源和主要研究内容18-19
• 第二章 混合动力汽车的驱动系统结构和工作原理19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 串联式混合动力汽车的结构和工作原理19-20
• 2.3 并联式混合动力汽车的结构模型20-23
• 2.3.1 并联式混合动力汽车的结构和工作原理20-22
• 2.3.2 本田Insight混合动力汽车的结构和工作原理22-23
• 2.4 混联式混合动力汽车的结构模型23-25
• 2.5 本文所研究某型PHEV的动力总成25-26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 并联混合动力汽车的动力系统优化与建模仿真27-43
• 3.1 引言27
• 3.2 动力系统部件建模27-34
• 3.2.1 行驶动力学模型27-29
• 3.2.2 发动机数学模型的建立29-32
• 3.2.3 电动机数学模型的建立32-34
• 3.3 优化模型的建立34-37
• 3.3.1 设计变量的确定34
• 3.3.2 优化目标函数的确定34-36
• 3.3.3 优化约束的确定36-37
• 3.4 优化程序的设计和优化结果分析37-41
• 3.5 本章小结41-43
• 第四章 混合动力汽车控制策略研究与建模43-58
• 4.1 引言43
• 4.2 并联式混合动力汽车控制策略概述43-46
• 4.2.1 基于规则的逻辑门限控制策略44-45
• 4.2.2 瞬时优化控制策略45-46
• 4.3 模糊逻辑控制策略和模糊控制器的设计46-54
• 4.3.1 混合度与控制原则选择46-48
• 4.3.2 模糊逻辑控制策略参数选择48-49
• 4.3.3 某型PHEV模糊控制器的设计49-54
• 4.4 模糊逻辑控制策略在ADVISOR中的实现54-57
• 4.5 本章小结57-58
• 第五章 模糊逻辑控制策略的仿真结果分析58-66
• 5.1 控制策略仿真结果58-64
• 5.1.1 CYC_EUDC_LOW循环工况下仿真分析59-61
• 5.1.2 CYC_UDDS循环工况下仿真分析61-64
• 5.2 小结64-66
• 第六章 总结与研究展望66-68
• 6.1 论文研究结论66
• 6.2 论文的创新点66
• 6.3 工作展望66-68
• 参考文献68-73
• 在攻读硕士论文期间发表的论文73

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