基于动态规划的Plug-in混合动力汽车能量管理策略优化研究

【摘要】：汽车在人类文明与发展史上留下了浓墨重彩的一笔,百年历史不仅见证了汽车产业的蓬勃发展,也带来了能源安全和环境方面的严峻挑战。进入21世纪,石油见顶和环境压力在人类社会引发了前所未有的“能源海啸”,节能减排成为全人类面临的时代命题。在此背景下,创建新能源系统正当其时。全球汽车产业逐渐达成共识：发展混合动力等新能源汽车是保持汽车工业可持续发展的必然选择。 Plug-in混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicles)因其低油耗、低排放、高电能使用率成为现阶段新能源车型的主流。在内燃机和电驱动系统之间合理地分配功率是Plug-in混合动力汽车实现节能环保使命的关键,实现功率分配的算法即为能量管理策略。围绕着Plug-in混合动力汽车能量管理,本文的研究内容主要包括以下三个方面： 设计了基于动态规划的Plug-in混合动力汽车能量管理策略。以Plug-in并联式混合动力系统为研究对象建立了最优控制模型,选取电池的荷电状态和电机转矩分别作为模型的状态变量和控制变量,以油耗最低为性能指标运用动态规划算法求解最优控制策略(电机转矩序列),然后应用于Plug-in并联式混合动力汽车的能量管理。结合Plug-in混合动力汽车的特点,设计了纯电动-电量保持策略。在ADVISOR平台上测试了两种控制策略下Plug-in混合动力汽车的燃油经济性。 建立了交通平峰时段千佛山校区-中心校区路况模型。选取山东大学的校车展开行车试验并记录运行数据,经过信息提取和坐标变换等预处理后,应用基于历史数据的建模思想,建立单个路段的路况模型,最后通过路段整合建立了交通平峰时段千佛山校区-中心校区路况模型,为下一步设计基于路况模型的优化控制策略奠定了基础。 设计了基于路况模型的Plug-in混合动力汽车优化控制策略。千佛山校区-中心校区路况模型作为估计的全程路况模型,某日测量的行驶曲线作为实际路况,从全局优化和局部优化两个角度结合动态规划算法实现了Plug-in混合动力汽车的优化控制。 在ADVISOR平台上的仿真研究表明,与纯电动-电量保持策略相比,基于动态规划的能量管理策略和基于路况模型的优化控制策略能够在电机和发动机之间更加合理地分配转矩,有效提高Plug-in混合动力汽车的燃油经济性；与基于动态规划的能量管理策略相比,基于路况模型的优化控制策略取得的燃油经济性稍差,但是可以更好地适应路况变化,实用性更强。 【关键词】：Plug-in混合动力汽车 能量管理策略 动态规划算法 路况模型 优化
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-19
• 1.1 混合动力汽车开发背景12-14
• 1.2 国外混合动力汽车发展概况14-15
• 1.3 中国电动汽车产业化面临的机遇与挑战15-17
• 1.3.1 电动汽车产业化发展的机遇16
• 1.3.2 电动汽车产业化面临的挑战16-17
• 1.4 本文主要研究内容17-19
• 第二章 Plug-in混合动力汽车能量管理基础知识19-25
• 2.1 混合动力汽车能量管理策略原理19
• 2.2 混合动力汽车能量管理策略分类19-20
• 2.3 Plug-in混合动力汽车分类及工作模式20-24
• 2.3.1 Plug-in混合动力汽车分类20-22
• 2.3.2 Plug-in混合动力汽车工作模式22-24
• 2.4 小结24-25
• 第三章 基于动态规划的Plug-in混合动力汽车能量管理策略25-42
• 3.1 问题分析25-26
• 3.2 基于动态规划的能量管理策略设计26-30
• 3.2.1 Plug-in混合动力汽车能量管理的动态规划方程26-28
• 3.2.2 动态规划算法求解28-30
• 3.3 仿真实验及结果分析30-41
• 3.3.1 Plug-in混合动力汽车动力性能测试30-34
• 3.3.2 经济性能仿真结果及分析34-41
• 3.4 小结41-42
• 第四章 基于历史数据的行驶路况建模42-60
• 4.1 相关技术概述42-45
• 4.1.1 智能交通系统概述42-43
• 4.1.2 全球定位系统概述43-45
• 4.1.3 地理信息系统概述45
• 4.2 数据采集与预处理45-55
• 4.2.1 设备简介45-47
• 4.2.2 行车试验及数据采集47-49
• 4.2.3 数据预处理49-55
• 4.3 建立路况模型55-59
• 4.3.1 改进的基于历史数据的建模思想55-58
• 4.3.2 千佛山校区-中心校区路况模型58-59
• 4.4 小结59-60
• 第五章 基于路况模型的Plug-in混合动力汽车优化控制策略60-67
• 5.1 基于路况模型的优化控制原理60-63
• 5.2 仿真实验及结果分析63-66
• 5.3 小结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 硕士期间发表的学术论文及参加的科研项目75-76
• 学位论文评阅及答辩情况表76

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