基于并联混合动力汽车的能量管理策略及AMT控制器研发

摘要

为了减轻世界能源和环境的压力，更好的构建资源节约和环境友好型社会，目前世界各国正大力发展混合动力汽车。混合动力汽车能量管理策略作为混合动力汽车的核心技术，通过对发动机和电机的转矩分配及选择合理的换档策略，实现优化整车驾驶舒适性和经济性的目的。本文将并联式混合动力汽车作为研究对象，充分研究了其能量优化管理策略，基于并联混合动力汽车仿真平台验证了能量优化管理策略的正确性和实用性。同时基于D2P（ From Development To Production）快速开发流程实现电控机械自动变速器AMT（Automated Mechanical Transmission）控制器的研发设计，最后通过测试系统验证 AMT控制器控制策略及整车的能量优化管理策略。
　　本文首先对并联混合动力汽车系统的发动机、电池、电机、离合器、电控机械自动变速器AMT和车身等部件进行理论分析并建立对应的仿真模型，最终建立起并联混合动力汽车的整车仿真模型，并对整车仿真模型进行仿真实验，从而验证平台的可靠性。
　　为了研究并联混合动力汽车的能量管理策略，通过研究车辆的后向仿真模型的数学描述，并对数学描述进行处理，推导出系统等效燃油消耗的数学表达式。在数学模型的基础上，利用庞特里亚金最小化原理优化算法 PMP(Pontryagin's minimum principle)推导混合动力能量管理策略在求取全局最优策略时的必要条件，同时分析出 PMP在求解全局最优时需要处理的问题。针对 PMP求取全局最优解遇到的问题，运用ECMS（Equivalent Consumption Minimization Strategy）近似模拟PMP，简化分析问题。通过ECMS优化控制策略，得到发动机和电机的转矩输出分配策略和换档策略。然后在并联混合动力仿真平台验证ECMS优化管理策略。
　　为了进一步研究并联混合动力汽车能量管理策略中的换档策略，本文通过D2P快速开发流程设计研发了AMT控制器，为验证换档策略提供了实验平台。本文设计了AMT控制器的控制策略，其控制策略包括正常模式下的控制策略、故障诊断策略和自学习策略，其中正常模式下的控制策略包括四个模块：工况判断和换档控制、选换档驱动控制、离合器打开和闭合控制、离合器驱动控制。
　　最后，本文通过搭建测试系统，充分验证了AMT控制器的控制策略的实用性和并联混合动力汽车的能量优化管理策略优化效果。

目录

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中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2混合动力汽车

1.3混合动力汽车自动变速器

1.4混合动力汽车能量管理策略

1.5本文主要研究内容

2并联混合动力系统建模

2.1本章引论

2.2混合动力系统建模

2.3模型验证

2.4本章小结

3并联混合动力汽车能量管理实时优化算法

3.1本章引论

3.2能量管理策略数学模型

3.3庞特里亚金最小化原理优化算法（PMP）

3.4等效燃油消耗最小化策略（ECMS）

3.5 ECMS控制算法分析及仿真

3.6 ECMS控制算法验证

3.7本章小结

4基于D2P的并联混合动力汽车AMT控制器设计

4.1 D2P快速开发平台简介

4.2 AMT控制设计

4.3本章小结

5测试系统设计与试验研究

5.1测试系统设计

5.2 AMT控制策略及整车能量优化算法试验验证

5.3本章小结

6结论

6.1主要结论

6.2后续研究工作的展望

致谢

参考文献