插电式四驱混合动力汽车动力系统参数匹配及控制策略研究

摘要

环境污染和能源短缺是近年来汽车工业发展面临的两大难题，严重制约着我国经济的可持续发展。随着排放法规的日益严格，节能和环保已经成为当前汽车工业发展的主题，插电式混合动力汽车因其可以使用外接电网充电、具有纯电动行驶里程长、节油率高的优点，成为很多国家新一代电动汽车发展规划中实现汽车节能减排的重要技术途径之一。
　　本文以国家创新工程项目为背景，主要进行了以下几方面的研究:
　　首先，根据插电式四驱混合动力汽车动力系统结构特点以及整车性能指标要求，对发动机、驱动电机、ISG电机、动力电池以及传动系统进行了选型和参数匹配设计;在此基础上，分析了整车的基本工作模式，提出了一种基于规则的逻辑门限控制策略:对ADVISOR进行了二次开发，搭建了整车及控制策略模型并进行了仿真分析，仿真结果验证了参数匹配和控制策略设计的合理性。
　　其次，为了实现插电式四驱混合动力汽车能量的最优分配，建立了基于MATLAB与ADVISOR软件的联合优化系统，基于遗传算法分别对动力系统部件参数和控制策略参数进行了单目标和多目标优化。优化结果表明，在满足整车动力性指标的前提下，优化后的整车燃油经济性和排放性能得到了进一步提高，验证了优化方法的合理性。同时，为了使优化过程更加方便、简洁，在MATLAB环境下进行了参数优化软件的开发设计。
　　最后，为了发挥插电式四驱混合动力汽车优越的驾驶安全性能，基于CarSim和Simulink联合仿真平台，搭建了插电式四驱混合动力汽车防滑控制策略。仿真结果表明，防滑控制策略能够有效地降低车轮处的滑移率，保障汽车的行驶安全。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究的背景与意义

1．2 插电式混合动力汽车概述

1．3 插电式混合动力汽车国内外研究现状

1．3．1 国外插电式混合动力汽车研究现状

1．3．2 国内插电式混合动力汽车研究现状

1．4 插电式混合动力汽车动力系统参数优化匹配概述

1．5 插电式混合动力汽车常用控制策略概述

1．5．1 基于规则的逻辑门限控制策略

1．5．2 模糊逻辑控制策略

1．5．3 瞬时优化控制策略

1．5．4 全局优化控制策略

1．6 本课题来源及主要研究内容

第二章 动力系统主要部件选型和参数匹配设计

2．1 动力系统结构设计

2．2 整车参数及性能指标

2．3 动力系统主要部件选型

2．3．1 发动机的选型及参数匹配

2．3．2 驱动电机的选型及参数匹配

2．3．3 动力电池的选型及参数匹配

2．3．4 ISG电机的选型及参数匹配

2．3．5 传动系速比的参数匹配设计

2．4 本章小结

第三章 插电式四驱混合动力汽车控制策略设计

3．1 插电式四驱混合动力汽车工作模式分析

3．1．1 驱动工作模式分析

3．1．2 制动工作模式分析

3．2 基于规则的逻辑门限控制策略设计

3．2．1 控制流程

3．2．2 控制策略门限值的确定

3．3 本章小结

第四章 插电式四驱混合动力汽车建模及仿真分析

4．1 动力系统主要部件建模

4．1．1 发动机模型

4．1．2 驱动电机／ISG电机模型

4．1．3 动力电池模型

4．2 插电式四驱混合动力汽车控制策略模型

4．3 整车模型及仿真结果分析

4．3．1 整车模型

4．3．2 仿真结果分析

4．4 本章小结

第五章 动力系统和控制策略参数优化及软件开发

5．1 遗传算法简介

5．2 遗传算法的优化过程

5．2．1 优化流程图

5．2．2 遗传算法的编码方式

5．2．3 ADVISOR非界面仿真

5．3 动力系统及控制策略参数的单目标和多目标优化

5．3．1 目标函数的确定

5．3．2 优化变量的选取

5．3．3 约束条件的建立

5．4 优化结果分析

5．4．1 动力系统参数优化结果分析

5．4．2 控制策略优化结果分析

5．5 参数优化软件开发

5．5．1 引导界面设计

5．5．2 参数设置界面设计

5．5．3 优化结果界面设计

5．6 本章小结

第六章 基于CarSim的插电式四驱混合动力汽车防滑控制策略研究

6．1 CarSim软件介绍

6．2 道路模型的构建

6．3 防滑控制策略设计

6．3．1 驾驶员模型设计

6．3．2 驱动防滑控制策略设计

6．3．3 制动防抱死控制策略设计

6．4 仿真结果分析

6．4．1 车速跟随及车轮滑移情况对比分析

6．4．2 前后轮总需求转矩对比分析

6．4．3 前后轮转矩分配曲线对比分析

6．5 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 全文总结

7．2 论文创新点

7．3 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况