混联型混合动力汽车功率优化的研究

摘要

随着工业的大规模发展，世界上的不可再生能源正在逐渐走向枯竭，而新型的可再生能源在技术上仍有一段很长的路要走。在此期间混合型能源必然将作为过渡产物以占据大量市场。因此，如何利用最优的控制方法及软、硬件技术，来更好的控制混合能源将成为关键。混动汽车的应用就是新能源应用的垂范。在工程上利用有效的数学模型及优化算法，对混合动力汽车的电、油能源功率匹配进行控制模型的建立，以及利用最优的控制方法加以控制。可使得车辆在综合技术指标上得到飞跃，从而起到高效、节能和环保的作用。
　　本论文主要针对混联结构的混动车辆的功率分配控制策略进行优化。首先介绍了常见混合动力汽车的主要结构（串、并、混联型）。并选取混联型混合动力汽车作为研究对象，对其进行动力电池模型及功率匹配控制算法的改进与优化。
　　本文系统引入了惩罚函数原理，并基于该原理对汽车的动力电池建立了一种基于惩罚函数的电池能量控制模型。其次，根据混动车辆的主动力性能以及在现实中行驶的工况的需求功率。利用离散的动态规划算法对其进行实时的功率分配优化。
　　最终，利用混合动力汽车的ADVISOR-2002仿真软件，对经改进后的模型及算法加以验证。并选取符合中国工况标准的ECE-EUDC工况，得到动力电池荷电状态、主发动机实时功率变化、电动机实时功率变化、每百公里油耗、主要污染物排放情况的仿真结果。其中动力电池及发动机、电动机的实时功率变化满足了控制要求;每百公里油耗及主要污染物均有了显著的下降。从而，验证了本论文中对动力电池建立的模型及功率匹配的优化控制算法的控制效果。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 混合动力汽车的国内外发展现状及趋势

1．2．1 混合动力车辆国外的发展情况

1．2．2 混合动力车辆国内的发展情况

1．3 在混合动力汽车控制方面已取得成果及不足

1．4 论文主要研究内容

2 混合动力汽车的模型分析

2．1 混合动力汽车结构分类及特点

2．1．1 串联型混合动力汽车结构

2．1．2 并联型混合动力汽车结构

2．1．3 混联型混合动力汽车结构

2．2 系统组成

2．2．1 储能装置

2．2．2 系统传动装置

2．2．3 电机

2．2．4 电力电子装置

2．3 各种结构的能量流向

2．3．1 串联结构能量流走向

2．3．2 并联结构能量走向

2．4 混动汽车功率控制原则

2．5 本章小结

3 基于惩罚函数对电池模型的改进

3．1 惩罚函数原理

3．1．1 约束性优化问题求解思路

3．1．2 惩罚函数算法

3．2 电池荷电状态模型的改进

3．3 本章小结

4 基于离散动态规划算法对输出功率比的优化

4．1 混联型混合动力汽车的模型结构简化

4．2 离散动态规划算法

4．3 基于离散动态算法的功率优化算法的建立

4．4 油耗经济性及污染物排放算法

4．5 本章小结

5 算法的仿真与验证

5．1 仿真验证模型的建立

5．1．1 整车仿真模型的建立

5．1．2 基于惩罚函数的动力电池模型的建立

5．1．3 混联结构供能支路优化模型的建立

5．1．4 离散动态规划控制模型的建立

5．2 仿真过程的设置

5．3 混合动力汽车技术参数的标定

5．4 仿真结果分析

5．4．1 动力电池荷电状态运行仿真情况分析

5．4．2 发电机及电动机功率仿真情况分析

5．4．3 主要污染物排放情况仿真结果分析

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术成果

致谢

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