带有双离合器的ISG型混合动力汽车控制策略研究

摘要

目前，随着世界汽车业的持续发展，全球正面临着两大问题：环境污染日趋严重和石油资源严重缺乏，所以21世纪汽车技术的发展方向是环保和节能。在此背景下，混合动力汽车(HEV)诞生，与传统内燃机汽车相比，HEV被认为是具有低排放和低油耗的特点的下一代清洁绿色汽车。具有优良排放性和燃油经济性的HEV为解决世界环境和能源问题提供了一种可行方案。
　　本文以我校与某汽车公司联合承担的国家863项目为背景，把带有双离合器的ISG型HEV作为研究对象，并对其整车控制策略进行设计与仿真分析。首先，根据整车性能设计要求，对发动机、ISG电动机、动力电池、传动系统等关键部件进行选型及其参数匹配。然后，利用仿真软件CRUISE对双离合器的ISG型混合动力汽车进行模型搭建。其次，在分析ISG型HEV的控制策略的设计原则和目标的基础上，本文设计了两种控制策略：一是逻辑门限控制策略，主要进行发动机工作区域划分、电池SOC值浮动范围规定及各种模式下的转矩合理分配；另一个是基于模糊逻辑能量管理控制策略，主要进行了输入输出变量的模糊化、模糊规则的制定及其观察修正，设计了以变速器输入轴转矩的需求转矩与发动机最优转矩的差值△T、动力电池的SOC为输入，以发动机实际输出转矩及其最优转矩的比值系数K为输出的模糊控制器。
　　最后，将建立好的CRUISE整车模型与MATLAB/Simulink建立的控制策略进行联接和联合仿真，仿真结果表明：两种控制策略均可以有效地协调和控制发动机与ISG电机的转矩输出，有效控制双离合器进行模式转换，并能够保证电池组SOC在合适的区间变化，达到了在保证整车能量需求的条件下使燃料的能量转换效率尽可能高的目的；但是相比可知，在模糊逻辑控制策略下，整车动力性和经济性表现更好一些，鲁棒性和实时性均较好，所以模糊控制是一种很有应用前景的控制方法。

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第一章 绪 论

1.1 本文研究背景与意义

1.2 ISG技术现状

1.2.1 国外ISG技术现状

1.2.2 国内ISG技术现状

1.3 ISG型HEV控制策略综述

1.3.1 基于规则的逻辑门限控制策略

1.3.2 瞬时最优控制策略

1.3.3 全局最优控制策略

1.3.4 智能控制策略

1.4 本课题来源与主要内容

第二章 ISG型HEV的总体设计和参数匹配

2.1 ISG混合动力系统设计

2.1.1 ISG混合动力系统功能特点

2.1.2 ISG混合动力系统布置方案

2.2 ISG混合动力系统主要部件选型

2.2.1 发动机选型

2.2.2 ISG电机选型

2.2.3 动力电池选型

2.2.4 变速器选型

2.3 ISG混合动力系统参数匹配

2.3.1 整车要求指标

2.3.2 发动机性能参数匹配

2.3.3 ISG电机性能参数匹配

2.3.4 动力电池参数匹配

2.3.5 传动系参数设计

2.4 本章小结

第三章 双离合器ISG型HEV整车模型建立

3.1 HEV仿真技术

3.1.1 仿真原理

3.1.2 AVL CRUISE软件简介

3.2 整车模块选取及其参数设置

3.2.1 车辆Vehicle模块

3.2.2 发动机Engine模块

3.2.3 ISG电机模块

3.2.4 动力电池模块

3.2.5 传动系模块组

3.3 其它模块

3.3.1 车轮模块

3.3.2 制动器模块

3.4 整车模块连接

3.5 本章小结

第四章 ISG型HEV整车控制策略设计

4.1 双离合器ISG型HEV整车控制思想

4.1.1 控制策略设计原则

4.1.2 整车控制系统拓扑结构

4.1.3 工作模式划分

4.2 基于规则的逻辑门限的控制策略设计

4.2.1 发动机工作区域划分

4.2.2 电池SOC值变动范围设定

4.2.3 整车工作模式判别和转矩分配

4.2.4 基于逻辑门限控制流程图

4.3 基于模糊理论的控制策略设计

4.3.1 模糊控制简介

4.3.2 模糊控制系统结构设计与仿真

4.3.3 输入输出变量的模糊化

4.3.4 模糊控制规则的制定

4.3.5 模糊规则观察窗

4.4 两种控制策略的搭建

4.4.1 MATLAB/Simulink简介

4.4.2 两种控制策略模型搭建

4.5 本章小结

第五章 联合仿真与结果分析

5.I CRUISE与MATLAB/Simulink联接

5.2 仿真任务建立及工况选定

5.2.1 联合仿真任务建立

5.2.2 循环工况确定

5.3 仿真结果及其分析

5.3.1 在逻辑门控制策略下的仿真结果与分析

5.3.2 在模糊控制策略下的仿真结果与分析

5.3.3 两种控制策略仿真结果对比分析

5.4 本章小结

第六章 论文工作总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 论文创新点

6.3 进一步工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文