基于驾驶员模式选择的插电式混合动力汽车驱动控制策略研究

【摘要】：插电式混合动力汽车具有与常规的混合动力汽车相似的内燃机系统和电驱动系统，但是其动力电池容量较常规的混合动力汽车大并且可以通过外接电源使用电网对其充电。因此插电式混合动力汽车不仅具备传统混合动力的全部优点，并且其电量充足、纯电动续驶里程长，可以通过充电的方式延长续驶里程。 本文结合企业合作项目:《红旗插电式混合动力轿车控制策略开发项目》，重点研究如何根据行驶里程及行驶工况合理地分配电池电量。开展关于插电式混合动力控制策略的相关研究，对驱动过程中的行驶模式和驾驶档位进行了划分，其中行驶模式包括：混合动力模式、电动模式、充电模式；驾驶挡位包括：运动挡位和经济挡位，在此基础上提出了基于驾驶员的模式选择控制策略，驾驶员结合预估的续驶里程及当前车辆反馈的信息进行行驶模式和驾驶挡位的手动选择。控制系统综合驾驶员的选择及车辆行驶状态发出最佳的模式切换指令，以实现电池电量合理分配、整车性能最优的目标。 本文主要研究内容如下： （1）采集了长春实际工况数据并对其分析处理，制定了长春城市循环工况，以及三种城市典型工况：城市拥堵工况、城市顺畅工况、市郊/高速工况，分析三种典型工况对混合动力系统节能潜力的影响，为仿真工况识别及仿真模型的验证奠定基础。 （2）结合项目需求及国内外关于驾驶模式选择控制系统的分析，确定了基于驾驶员模式选择控制策略的研究目标，以此为基础提出系统设计方案及软硬件设计方案，并对驾驶员选择的行驶模式及驾驶挡位进行设计。 （3）制定控制策略基本构架，采用模糊识别的方法对行驶工况及驾驶挡位识别，制定根据驾驶员选择和自动识别信息划分模式的规则，提出PHEV三层工作模式的划分方法，制定各个子模式下的转矩分配规则。 （4）在仿真平台下搭建整车控制器模型与车辆模型，验证文中设计的模糊识别器的有效性，并针对本文提出的控制策略，从行驶模式选择和驾驶挡位选择两方面分别仿真验证，综合仿真结果表明该控制策略可以达到合理分配电池电量、延长续驶里程等设计目标。 【关键词】：插电式混合动力汽车 驾驶员模式选择 行驶模式 驾驶挡位 性能对比
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-23
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 国内外插电式混合动力汽车技术发展现状12-18
• 1.2.1 插电式混合动力汽车控制策略研究现状13-15
• 1.2.2 基于驾驶员模式选择系统发展现状15-18
• 1.2.3 国内外 PHEV 控制策略研究总结18
• 1.3 论文的主要研究内容及研究思路18-23
• 1.3.1 本文研究对象18-20
• 1.3.2 本文主要研究内容20-23
• 第2章 混合动力汽车长春典型行驶工况统计分析23-37
• 2.1 工况试验数据采集及处理23-28
• 2.1.1 长春典型工况研究意义23
• 2.1.2 工况试验数据采集23-25
• 2.1.3 工况实验数据处理25-28
• 2.2 典型工况及城市循环工况制定及特征分析28-33
• 2.2.1 典型工况及城市循环工况的制定28-31
• 2.2.2 三种典型工况特征参数分析31-33
• 2.3 各典型工况对混合动力系统节能潜力影响33-35
• 2.4 本章小结35-37
• 第3章 PHEV 基于驾驶员模式选择的控制系统37-49
• 3.1 基于驾驶员模式选择的控制系统37-39
• 3.1.1 驾驶员模式选择的系统设计目标37-38
• 3.1.2 驾驶员模式选择控制系统的工作原理38-39
• 3.2 基于驾驶员模式选择的控制系统方案设计39-42
• 3.2.1 驾驶员模式选择控制系统的硬件架构39-41
• 3.2.2 驾驶员模式选择控制系统算法架构41-42
• 3.3 模式选择方案设计42-48
• 3.3.1 驾驶挡位选择设计42-45
• 3.3.2 行驶模式选择设计45-47
• 3.3.3 驾驶挡位与行驶模式关系分析47-48
• 3.4 本章小结48-49
• 第4章 基于驾驶员模式选择的驱动控制策略研究49-69
• 4.1 基于驾驶员模式选择的驱动控制策略架构49-51
• 4.2 模式识别51-57
• 4.2.1 基于模糊规则的行驶工况识别51-54
• 4.2.2 基于模糊规则的驾驶挡位识别54-57
• 4.3 模式的判别与划分57-62
• 4.3.1 驾驶挡位模式的判别57-58
• 4.3.2 行驶模式的判别58-59
• 4.3.3 工作模式的划分59-62
• 4.4 各工作模式下转矩分配规则62-67
• 4.4.1 整车需求转矩计算63-64
• 4.4.2 电动模式64-65
• 4.4.3 混合动力模式65-66
• 4.4.4 充电模式66-67
• 4.5 本章小结67-69
• 第5章 仿真平台的搭建及性能仿真分析69-85
• 5.1 离线仿真平台的搭建69-72
• 5.1.1 整车模型的搭建69-70
• 5.1.2 控制策略模型的搭建70-72
• 5.2 行驶工况及驾驶挡位识别模型及仿真72-75
• 5.2.1 行驶工况识别模型搭建及仿真72-73
• 5.2.2 驾驶挡位识别模型搭建及仿真73-75
• 5.3 控制策略仿真及评价分析75-84
• 5.3.1 驾驶挡位选择策略模型及仿真75-79
• 5.3.2 行驶模式选择策略及仿真79-83
• 5.3.3 控制策略综合评价83-84
• 5.4 本章小结84-85
• 第6章 全文总结与展望85-87
• 6.1 全文总结85-86
• 6.2 工作展望86-87
• 参考文献87-91
• 致谢91

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