并联式混合动力轿车动力系统性能匹配与优化研究

摘要

针对国内外混合动力汽车动力系统性能匹配与优化技术的发展现状,本文系统提出了一种高效的混合动力系统性能匹配与优化理论建模算法.该算法可以最大限度地模拟实际车辆在各种工况下的运行状态及整车的实际工程约束条件,在实验室条件下实现并联式混合动力汽车动力系统的性能匹配与优化.由于该算法流程是统一的,并采用了模块化的建模方法,因此能够很容易地推广应用于其他类型混合动力汽车的开发与设计.本文首先针对传统的混合动力汽车动力系统性能匹配与优化过程存在的工作量大、重复、耗时、费力并很难找到最优匹配组合的缺点,提出了应根据实际工程限制条件、设计要求和整车性能设计指标把混合动力系统的参数匹配与控制系统优化有机组合起来进行系统优化的观点.本文基于系统理论与实际工程应用相结合的基本思想建立了并联式混合动力轿车动力系统子系统物理模型.该模型是并联式混合动力轿车动力系统性能匹配和优化的基础和前提,直接关系到混合动力系统性能匹配与优化的精度和效率.本文建立的并联式混合动力轿车动力系统子系统模型理论上是正确的,完全可以满足实际开发工作要求.本文基于并联式混合动力轿车的运行工况模式确定了以发动机提供主要动力、电机作为辅助动力源的控制思想,提出了最优曲线模糊控制策略并设计了一种提高发动机燃油效率的模糊控制器.在上述工作的基础上,本文利用遗传算法对并联式混合动力轿车动力系统进行了性能匹配与优化,并与ADVISOR传统优化过程的优化仿真结果进行了分析和比较.为对系统优化前与后的性能做个比较,本文对混合动力轿车EQ7200HEV-A和混合动力轿车EQ7200HEV-B进行了整车动力性和燃油经济性道路试验.试验结果表明:应用本文提出的性能匹配与优化算法,开发的混合动力轿车动力系统不但能够完全满足实际工程约束条件,而且基本能够实现整车的设计指标.并联式混合动力轿车动力系统性能匹配与优化算法在实际工程开发设计中的应用,证明了在实验室内利用较短的时间对混合动力系统进行性能匹配与优化是可行的,节省了大量的时间、人力、物力和财力.这不仅对我国混合动力汽车的发展而且对企业的产品设计开发,都具有重要的学术意义和应用价值.