基于ITS交通信息的增程式电动汽车能量管理控制策略的研究

摘要

面对能源紧缺和环境污染的双重压力，兼备了传统发动机车辆的续驶里程和纯电动车辆的电能驱动清洁高效优点的增程式电动汽车受到了广泛的关注。增程式电动汽车拥有动力电池和增程器两个能量源，动力电池容量较大，可以利用外部电网进行充电，能够实现一定的纯电动续驶里程，增程器能够保证较长距离的行驶，是纯电动技术瓶颈突破之前的理想过渡车型。此外，智能信息系统的发展使得电动汽车能量管理控制有了更多的灵活性和节能潜力。本文针对基于智能交通信息的增程式电动汽车充电规划控制方法和能量管理控制策略进行研究，主要研究内容如下:
　　根据增程式电动汽车的结构特点及性能参数设计目标，对目标车型的动力系统部件进行了匹配，在Matlab/Simulink中建立了增程式电动汽车的前向仿真模型，为开展能量管理控制策略研究和效果验证提供了仿真平台。
　　结合增程式电动汽车的工作模式，提出了增程式电动汽车多工作点控制策略，基于阿特金森循环发动机的工作特点、燃油消耗曲线、发电机效率曲线和控制策略设计要求进行了工作点的选择及计算。在控制规则中引入功率迟滞环节以缓解发动机频繁波动，进行了增程式电动汽车多工作点控制策略的仿真分析。
　　基于“车-路-网”系统及各类电动汽车的充电特点，构建了由行程时间、能量消耗和充电等待时间组成的综合阻抗评价指标体系，对基于交通信息的增程式电动汽车的充电规划控制方法进行研究。设计了增程式电动汽车充电规划控制方案，采用Dijkstra算法求取最优充电路径。建立了北京市海淀区部分区域路网模型，进行了纯电动续驶里程内的充电路径规划仿真分析和增程模式续驶里程内的充电路径规划分析。
　　对基于交通信息的增程式电动汽车能量管理策略进行了研究。利用实时获取的交通信息并考虑交通信息的动态变化，采用遗传算法以油耗、电耗和电池充电倍率最小为优化目标对增程器多工作点控制策略的开启时机进行实时动态优化，在保证电池寿命的基础上，进一步提高了燃油经济性。
　　完成TC1782开发板底层软件的开发，搭建硬件在环仿真测试平台，对增程式电动汽车多工作点控制策略和基于交通信息的增程式电动汽车能量管理策略进行了测试分析。

目录

声明

致谢

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 增程式电动汽车控制方法研究现状

1．2．1 增程式电动汽车传统控制方法

1．2．2 基于多信息环境下的增程式电动汽车控制方法

1．3 本文主要研究内容

2 增程式电动汽车参数匹配与建模

2．1 增程式电动汽车动力系统构型

2．2 动力系统部件参数匹配及选型

2．2．1 驱动电机匹配计算及选型

2．2．2 动力电池匹配计算及选型

2．2．3 增程器匹配计算及选型

2．3 增程式电动汽车系统建模

2．3．1 行驶动力学模型

2．3．2 驱动电机模型

2．3．3 动力电池模型

2．3．4 增程器模型

2．3．5 驾驶员模型

2．4 本章小结

3 增程式电动汽车多工作点能量管理控制策略

3．1 增程式电动汽车工作模式分析

3．2 传统恒功率控制策略

3．3 增程式电动汽车多工作点控制策略

3．3．1 阿特金森循环发动机工作特点

3．3．2 增程器控制策略设计要求

3．3．3 工作点的选取

3．3．4 控制规则

3．4 能量管理控制策略的仿真结果分析

3．5 本章小结

4 基于交通信息的增程式电动汽车充电规划控制研究

4．1 “车-路-网”系统下充电特点分析

4．2 交通信息的提取

4．3 基于交通信息的增程式电动汽车充电规划控制方法研究

4．4 综合阻抗评价指标体系

4．4．1 行驶时间阻抗的计算

4．4．2 能耗指标的计算

4．4．3 等待时间阻抗计算

4．5 基于Dijkstra算法的增程式电动汽车充电规划控制方法

4．6 仿真分析

4．7 本章小结

5 基于交通信息的增程式电动汽车能量管理控制策略

5．1 动力电池的工作特性

5．2 交通信息未知情况下增程式电动汽车能量管理控制策略的研究

5．3 基于交通信息的增程式电动汽车能量管理控制策略

5．3．1 遗传算法优化的增程式电动汽车能量管理控制策略

5．3．2 基于动态交通信息的增程式电动汽车能量管理控制策略

5．4 基于交通信息的增程式电动汽车能量管理控制策略的仿真分析

5．5 本章小结

6 增程式电动汽车能量管理控制策略硬件在环测试分析

6．1 硬件在环测试系统架构

6．2 硬件在环测试系统的开发

6．2．1 硬件系统开发

6．2．2 能量管理控制策略Simulink模型的实时代码生成及程序集成

6．2．3 监控界面的开发

6．3 硬件在环测试分析

6．4 本章小结

7．1 全文总结

7．2 研究展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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