面向动态过程的HEV多能源动力系统控制方法研究

摘要

根据混合动力电动汽车(简称HEV)设计理论，在HEV结构和整车各零部件确定后，研制HEV的主要任务是研究多能源动力总成控制策略及其方法，解决HEV的多能源动力(如电动机和内燃机)输出功率随运行工况的有效分配和切换的问题。目前常用的HEV控制策略大多以油耗或排放为优化目标，以HEV运行工况、动力性为约束条件，对各动力源工作点进行最优计算，尽管各种控制策略的优化目标有所不同，但它们均较少或没有考虑动态过程中的HEV动态特性对其控制策略的反作用，其结果将可能导致HEV运行性能变坏，甚至出现难以实现HEV的节能、环保目标的问题。 如何处理好HEV动态特性的提高和系统动力源能量消耗之间的关系是混合动力系统过程控制中的难题之一。为此，本论文在分析国内外常用的HEV控制策略及其特点的基础上，针对HEV动态特性与动力能量消耗之间的相互关系，基于现代最优控制理论，提出面向动态过程的HEV多能源动力系统控制方法(下文简称DPCM，controlmethod based on dynamic process)。 针对城市公交HEV，建立HEV动力驱动模型及各动力总成模型；分析整体模型的开环、闭环控制特性，以系统总等效油耗较小为优化目标，以HEV动态特性为约束条件，通过优化PID控制器的参数来实现提高动态特性的目的； 为了解决HEV动态特性的提高会引起其动力能量消耗增大的问题，本文依据计算机控制原理，提出面向动态过程的HEV模糊PID控制方法，即HEV车速分阶离散化法，该方法根据工况、HEV控制策略及其动态特性，建立模糊AT控制器，依据控制系统的输入量与输出反馈量之差，利用控制器模糊处理和模糊推理与决策的功能，在线确定控制系统的模糊PID控制参数，此参数的离散形式是分阶时间T和分阶幅值A，以此来控制HEV多能源动力总成工作，将能保证HEV既具有良好的动力、节能特性，又具有良好的动态特性，并有效控制HEV动力源输出，使HEV节能目标得以真正实现。 最后，对DPCM方法进行试验研究，分为仿真试验研究和电动车传动试验台实验研究两部分。仿真试验研究中，分别对常用控制方法和DPCM方法控制下的HEV动态特性及其所需输入力矩、发动机和电动机的分配力矩、总等效油耗、电动机效率、HEV各项排放指标等进行比较，仿真试验表明DPCM方法能在满足动力性能、提高HEV动态特性的同时，有效地控制系统动力源动力输出，保证HEV节能目标的真正实现。电动车传动试验台实验中，通过对不同加减速规律下所需输入动力的分析比较，验证了HEV设定车速分阶离散化对HEV控制量及能量消耗进行控制的可行性；另外，在车辆传动试验台上进行了加减载试验，验证了HEV系统的动力加力规律对HEV动态特性的影响。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

第二章 HEV结构形式的分类及比较

第三章 HEV多能源动力系统控制策略分类比较

第四章 面向动态过程HEV多能源动力系统控制方法研究

4.1 HEV动力驱动模型

4.2 各动力总成模型的建模

4.3 面向动态过程HEV多能源动力系统控制方法研究

4.4 运用参数模糊自整定方法对HEV控制量及能量消耗进行控制

4.5 本章小结

第五章 面向动态过程HEV多能源动力系统控制方法仿真分析

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的与学位论文有关的学术论文

致谢

附录