增程式电动汽车动力系统参数匹配与仿真优化研究

摘要

能源危机、环境污染以及全球变暖等问题的日益严重，使得传统汽车行业面临着严峻的挑战。除了进一步对传统汽车技术升级实现节能减排外，发展更加节能环保的新能源汽车已成为汽车行业变革的必然趋势。但现阶段纯电动汽车受限于动力电池技术发展水平，续驶里程相对较短，限制了纯电动汽车的市场化进程和产业发展。增程式电动汽车作为从传统内燃机汽车向纯电动汽车过渡的一种车型，在保证续驶里程的基础上，有效地降低了燃油消耗，是现阶段更具优势和发展前景的新能源汽车，成为近年来国内外汽车行业研究热点。
　　本文针对增程式电动汽车动力系统关键零部件进行了参数匹配设计，并对控制策略进行了研究，通过ADVISOR对动力系统匹配参数和控制策略进行了仿真验证，最后采用多目标遗传算法对动力系统参数进行了优化。本文的主要研究内容如下:
　　1.分析研究了增程式电动汽车动力系统组成、结构形式、不同工况运行模式以及动力系统性能，根据增程式电动汽车基本参数和性能指标，对动力系统的驱动电机、动力电池、增程器等关键部件进行了选型和参数匹配研究。
　　2.基于增程式电动汽车的运行模式和参数匹配结果，对其控制策略进行研究，采用具有较好燃油经济性和动力性的功率跟随控制策略，并提出了增程式电动汽车控制策略的设计原则，制订了增程式电动汽车的控制策略，包括纯电动模式控制策略、增程式模式控制策略、混合驱动模式控制策略、再生制动控制策略以及动力电池控制策略。
　　3.根据动力系统参数匹配结果和制定的控制策略，基于MATLAB/Simulink建立了增程式电动汽车动力系统仿真模型，并通过ADVISOR对建立的整车动力系统模型进行车辆动力性和经济性的仿真分析。仿真结果验证了动力系统参数匹配的正确性和控制策略的可行性。
　　4.采用多目标遗传算法对整车性能进行优化。以0-100km/h的加速时间和单位里程能量消耗率为目标函数，最高车速和最大爬坡度为约束函数，对主减速比进行了优化。优化结果表明在保证车辆动力性的前提下多目标遗传算法提高了车辆的经济性，60km/h等速工况纯电动续驶里程增加3.91％，百公里油耗降低了11.76％，最高车速增加6.29％，优化达到了预期效果。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究的背景及意义

1．2 电动汽车国内外发展现状

1．2．1 国外电动汽车发展现状

1．2．2 国内电动汽车发展现状

1．3 增程式电动汽车国内外发展现状

1．3．1 增程式电动汽车的国外发展现状

1．3．2 国内增程式电动汽车发展现状

1．4 电动汽车动力系统参数匹配及控制策略研究现状

1．5 增程式电动汽车动力系统参数匹配及控制策略研究现状

1．6 课题主要的研究内容

第2章 增程式电动汽车动力系统参数匹配研究

2．1 增程式电动汽车动力系统组成和工作原理

2．2 增程式电动汽车运行模式和特点

2．2．1 增程式电动汽车运行模式

2．2．2 增程式电动汽车特点

2．3 增程式电动汽车动力系统性能

2．3．1 增程式电动汽车的动力性

2．3．2 增程式电动汽车的经济性

2．3．3 增程式电动汽车性能评价指标

2．4 增程式电动汽车动力系统参数匹配

2．4．1 整车设计指标

2．4．2 驱动电机匹配

2．4．3 动力电池参数匹配

2．4．4 增程器参数匹配

2．4．5 传动系参数匹配

2．5 本章小结

第3章 增程式电动汽车控制策略研究

3．1 增程式电动汽车控制策略方法

3．1．1 恒功率控制策略

3．1．2 功率跟随控制策略

3．1．3 神经网络控制策略

3．1．4 自适应控制策略

3．1．5 模糊逻辑控制策略

3．2 增程式电动汽车控制策略设计原则

3．3 增程式电动汽车控制策略的设计

3．3．1 纯电动模式控制策略

3．3．2 增程式模式控制策略

3．3．3 混合驱动模式控制策略

3．3．4 再生制动模式控制策略

3．3．5 动力电池控制策略

3．4 本章小结

第4章 增程式电动汽车系统建模与仿真优化

4．1 ADVISOR简介

4．2 动力系统模型建立

4．2．1 整车动力学模型

4．2．2 动力电池模型

4．2．3 驱动电机模型

4．2．4 主减速器模型

4．2．5 控制策略模型

4．3 整车性能仿真及结果分析

4．3．1 参数设置

4．3．2 整车性能仿真分析

4．3．3 整车动力性能仿真分析

4．3．4 整车经济性能仿真分析

4．4 基于多目标遗传算法动力系统参数优化

4．4．1 多目标优化问题

4．4．2 遗传算法

4．4．3 优化变量选取

4．4．4 优化问题描述

4．4．5 优化结果仿真分析

4．5 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢