ISG重度混合动力汽车等效燃油消耗控制策略

摘要

随着汽车工业的快速发展，巨大的市场需求与严峻的能源环境问题的矛盾异常尖锐，混合动力汽车作为当前最具产业化前景的新能源汽车成为汽车工业研发的重点。能量管理控制策略是混合动力汽车整车控制的核心技术，在降低油耗的基础上，考虑油电转换的效率是当前能量管理研究的热点。利用等效燃油消耗思想设计控制策略对提高发动机和电机效率以及整车的燃油经济性有着重要的理论意义和应用价值。
　　首先，提出了一种ISG(Integrated Starter Generator)重度混合动力汽车驱动系统结构，将发动机、主电机、ISG电机集成，采用分流器总成对发动机和电机驱动系统间的功率以及电机驱动系统中主电机和 ISG电机间的功率进行分配，可以实现多种工作模式的切换。在此基础上，建立驱动系统的主要部件数学模型。
　　其次，考虑油电转换效率，对整车进行等效燃油消耗分析，设计了基于恒等效因子的等效燃油最小控制策略，通过两个控制变量实现发动机、主电机和 ISG电机之间的模式切换及功率分配，同时提高发动机和电机驱动系统效率，维持电池SOC(State of Charge)的平衡，提高整车的燃油经济性。
　　再次，考虑恒等效因子控制策略对行驶工况实时控制的不足，分析行驶工况和等效因子之间的联系，设计了基于变等效因子的等效燃油消耗最小控制策略，加强了对行驶工况变化的适应性和对电池SOC的平衡控制。
　　最后，采用 MATLAB／ADVISOR软件建立 ISG重度混合动力汽车驱动系统仿真模型，并对本文设计的控制策略进行仿真及对比分析。仿真结果表明，基于恒等效因子的等效燃油消耗最小控制策略与基于规则的静态逻辑门限控制策略相比，发动机效率提高8.3％，ISG电机和主电机的电机驱动效率提高11.1%，百公里油耗降低8.4%。基于变等效因子的等效燃油消耗最小控制策略在恒等效因子控制策略的基础上，发动机效率又提高1.6%，电机效率提高4.2%，SOC终值与初始值更为接近仅相差0.01，百公里油耗降低6.88%，整车燃油经济性和动力性均有很大提高。

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第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 混合动力汽车发展过程

1.3 ISG型混合动力汽车研究现状及分析

1.4 本文主要研究内容

第2章 ISG重度混合动力汽车系统建模

2.1 ISG重度混合动力汽车系统结构

2.2 ISG重度混合动力汽车工作模式能量流动分析

2.3 混合动力汽车动力学模型

2.4 发动机模型

2.5 电机模型

2.6 电池模型

2.7 分流器总成模型

2.8 本章小结

第3章 ISG重度混合动力汽车等效燃油消耗分析

3.1 能量管理问题的数学描述

3.2 等效燃油消耗最小方法原理

3.3 基于庞特里亚金极小值原理的ECMS理论

3.4 等效因子

3.5 基于电池SOC的等效燃油消耗的修正

3.6 本章小结

第4章 基于恒等效因子的等效燃油消耗最小控制策略设计

4.1 ISG重度混合动力汽车整车等效燃油消耗分析

4.2 等效燃油消耗最小控制策略

4.3 恒等效因子的确定

4.4 概率因子的确定

4.5 基于模糊逻辑的恒等效因子确定

4.6 仿真及对比分析

4.7 本章小结

第5章 基于变等效因子的等效燃油消耗最小控制策略设计

5.1 行驶工况与电池SOC的联系

5.2 变等效因子的推导

5.3 基于行驶工况的变等效因子的确定

5.4 仿真与对比分析

5.5 本章小结

第6章 结论

6.1 全文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果