混合动力汽车最小等效燃油消耗控制策略研究

【摘要】：当今社会,随着社会经济的不断发展,汽车工业也有了一个腾飞的阶段,然而,应运而生的是石油资源的日益匮乏与环境质量的日益恶化,所以新能源汽车的研发便成了当前汽车工业发展的一个热点,也成为了汽车行业将来的一个发展方向。相比较而言,混合动力汽车是目前所有新能源汽车中技术相对成熟、发展前景相对广阔的新能源汽车,它对缓解能源短缺、降低环境污染具有重大意义。虽然混合动力汽车现在已经开始了初步的大规模生产,但是其相关的核心技术仍然需要完善,特别是控制策略方面还有待进一步的改进和提高。 混合动力汽车,顾名思义就是具有两个能量源的汽车,一个是由传统的内燃机提供能量,另一个是由蓄电池电机系统提供能量。实践证明,设计合理、控制相对精确的混合动力汽车可以在不损失动力的前提下很大程度上节省燃油并减少污染物的排放。 在本论文中,首先对混合动力汽车及其控制策略进行综述,主要包括优缺点、分类、各类型的能量传输方式、控制策略概况、关键技术和节能思想等。然后在这些理论的基础上,基于课题组内实验数据和相关数学模型,对并联式混合动力汽车的主要部件进行模型的构建,包括车体、变速器、发动机、蓄电池、电机和油箱等,并在最后组合成并联式混合动力汽车系统。 然后,针对已经组合的混合动力汽车系统,建立基于最小等效燃油消耗的控制策略模型。该控制策略是瞬时优化控制策略中的一种,它不需要提前知道整个行驶工况的信息并对其进行预设,只依靠汽车自身实时采集的行驶信息,即可获得良好的燃油经济性,实现性较强。在该策略的构建过程中定义了一个关键参数——油电转化效率,通过该参数可以把蓄电池电能的消耗量转化为等效的燃油消耗量,从而可以获得控制的目标函数,通过优化的方法求得该目标函数的最小值,即可实现该控制策略的最终目标。 最后,针对整个系统进行仿真,并对获得的仿真结果进行分析。仿真结果表明,该控制策略达到了提高汽车燃油经济性的目的,对混合动力汽车控制策略的研发和改进提供了可靠的依据。 【关键词】：混合动力汽车 建模仿真 燃油经济性 最小等效燃油消耗控制策略
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U469.7;U471.23
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8-9
• 1.2 混合动力汽车发展现状9-13
• 1.2.1 日本混合动力汽车发展现状9-10
• 1.2.2 美国混合动力汽车发展现状10
• 1.2.3 欧洲混合动力汽车发展现状10-11
• 1.2.4 国内混合动力汽车发展现状11-13
• 1.3 本文的主要研究工作13
• 1.4 论文主要内容及安排13-14
• 2 混合动力电动汽车概况14-29
• 2.1 混合动力汽车的优缺点14
• 2.2 混合动力汽车的分类14-19
• 2.2.1 串联式混合动力汽车(SHEV)15-17
• 2.2.2 并联式混合动力汽车(PHEV)17-18
• 2.2.3 混联式混合动力汽车(SPHEV)18-19
• 2.3 混合动力系统能量传输19-23
• 2.3.1 串联式混合动力汽车能量传输19-20
• 2.3.2 并联式混合动力汽车能量传输20-22
• 2.3.3 混联式混合动力汽车能量传输22-23
• 2.4 混合动力汽车的控制策略23-26
• 2.5 混合动力汽车的节能思想26-28
• 2.6 本章小结28-29
• 3 并联混合动力系统建模与仿真29-57
• 3.1 系统的建模与仿真方法29-31
• 3.2 车辆主要部件建模31-51
• 3.2.1 整车阻力模型31-36
• 3.2.2 传动系统模型36-38
• 3.2.3 发动机模型38-40
• 3.2.4 蓄电池模型40-47
• 3.2.5 电机模型47-51
• 3.2.6 油箱模型51
• 3.3 行驶工况的选择与Simulink模型的构建51-55
• 3.3.1 行驶工况的形成52-54
• 3.3.2 行驶工况建模54-55
• 3.4 主要技术参数选择55-56
• 3.5 本章小结56-57
• 4 控制策略的构建与仿真结果分析57-64
• 4.1 等效燃油消耗最小控制策略58-62
• 4.2 整车仿真模型组合62
• 4.3 仿真分析62-63
• 4.4 本章小结63-64
• 结论64-65
• 参考文献65-68
• 致谢68-69

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