混合动力汽车控制策略研究

【摘要】： 世界汽车工业可持续发展所面临的两大难题:一是环境污染,二是石油资源匮乏。混合动力汽车采用内燃机和电动机作为动力源,已经成为国际公认的解决这两大难题的有效方法。它的整车控制策略开发和混合动力单元的控制技术,是混合动力汽车的核心技术,因而本文将该项技术作为研究方向,包括如下三个方面的研究内容: 1、以某型并联混合动力电动汽车为研究对象,对电动汽车仿真软件ADVISOR的电池荷电状态SOC校正、燃油经济性计算、整车动力性能计算和排放指标估算等功能进行研究。在ADVISOR基础上建立该车型的混合动力汽车仿真分析平台,为离线仿真打下基础: 2、混合动力汽车主要依靠能量管理提高燃油经济性和减少污染物排放。本文在系统地研究并联混合动力总成的控制策略的基础上,提出了一种基于模糊逻辑和PID控制的混合能量控制策略,通过模糊逻辑控制器对引擎和电机的期望转矩进行分配,借助电量持续策略实现整个循环工况电池荷电状态SOC平衡。为了验证能量控制策略的有效性,基于ADVISOR仿真环境对混合动力汽车控制策略进行了仿真分析。仿真和实验结果表明,该策略对提高混合动力汽车的动力性和燃油经济性、改善排放有明显的作用。 3、在对发动机分析的基础上,给出了描述发动机各主要子系统动态特性的数学方程,并根据这些方程在MATLAB/SIMUlink环境下建立了混合动力汽车发动机非线性仿真模型。根据简化的发动机模型,设计出一种新型的混合动力单元反演滑模控制器。仿真结果表明,发动机的转速控制效果得到了显著的提高,特别是在克服扰动(负荷变化)方面效果明显。 总之,本文的研究具有一定的系统性,这将加快混合动力汽车的控制策略的研究进程。另外,限于实验等各方面条件的限制,本文对并联混合动力控制策略等问题只进行了理论上的探讨,未能深入研究并联混合动力总成控制器的实际开发过程,这方面的研究应该进一步深入下去。 【关键词】：混合动力汽车 能量管理策略 转矩分配 充电持续 发动机转速控制 模糊控制 PID控制 变结构控制
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 课题研究的背景及意义10-11
• 1.2 混合动力汽车概述11-16
• 1.2.1 混合动力汽车的定义11
• 1.2.2 混合动力汽车的特点11-12
• 1.2.3 混合动力汽车的分类12-16
• 1.3 国内外混合动力汽车的发展介绍16-19
• 1.4 混合动力汽车研究的关键技术19-21
• 1.5 本文的主要工作21-23
• 第2章 并联式混合动力电动汽车整车建模研究23-35
• 2.1 并联混合动力汽车建模23-25
• 2.1.1 车辆动力学模型23
• 2.1.2 发动机模型23-24
• 2.1.3 电机模型24
• 2.1.4 蓄电池模型24-25
• 2.2 混合动力汽车仿真软件ADVISOR介绍25-29
• 2.2.1 ADVISOR的界面25-28
• 2.2.2 AOVISOR的基本功能28
• 2.2.3 AOVISOR的文件结构28-29
• 2.3 基于ADVISOR的并联式混合动力电动汽车建模分析29-34
• 2.3.1 汽车整车模块30-31
• 2.3.2 燃料转换器31-32
• 2.3.3 电机/控制器32-33
• 2.3.4 能量存贮系统33
• 2.3.5 转矩祸合器33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 并联式混合动力汽车能量控制策略的设计35-53
• 3.1 常用能量控制策略介绍35-38
• 3.2 混合能量控制策略的提出38-39
• 3.3 引擎和电机转矩分配39-40
• 3.4 能量控制策略的设计40-44
• 3.4.1 转矩分配策略的设计40-43
• 3.4.2 电池电量持续策略的设计43-44
• 3.4.3 传动系统控制策略44
• 3.5 混合能量控制器的设计44-47
• 3.5.1 模糊转矩控制器的设计44-47
• 3.5.2 电池电量持续PID控制器的设计47
• 3.6 整车性能仿真与实验验证47-52
• 3.6.1 混合能量控制策略仿真结果48-50
• 3.6.2 权重因子λ对控制器效果的影响分析50-51
• 3.6.3 车辆动力性能测试实验51-52
• 3.7 本章小结52-53
• 第4章 混合动力汽车发动机转速控制器的设计53-65
• 4.1 转速控制问题的提出53-55
• 4.1.1 转速控制的分类53-54
• 4.1.2 并联混合动力汽车的转速控制特点54
• 4.1.3 转速控制问题的研究现状54-55
• 4.2 混合动力汽车发动机非线性模型55-59
• 4.2.1 气路子系统模型56-57
• 4.2.2 油路子系统模型57
• 4.2.3 动力输出子系统模型57-59
• 4.2.4 发动机工作过程59
• 4.3 发动机转速反演滑模控制器的设计59-61
• 4.4 转速控制仿真实验与分析61-64
• 4.5 本章小结64-65
• 结论和展望65-67
• 参考文献67-71
• 致谢71-72
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文72

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