混合动力电动汽车控制策略的优化研究

摘要

控制策略是混合动力电动汽车的关键技术之一，本文结合国家“863”计划电动汽车重大专项的研究课题“电动汽车控制算法与基础技术研究”的研究工作，针对串并联混合动力汽车分别建立了串联和并联混合动力汽车的仿真模型及其相应的能量管理控制策略。并在此基础上，应用模糊逻辑技术，制定了模糊逻辑控制策略，构建了模糊推理器，用以确定发动机和电机的最佳转矩分配。以并联混合动力汽车为研究对象，UDDS、CHINA、NEDC三种循环工况的仿真结果显示，在燃油经济性方面，模糊控制与电辅助控制相比，模糊控制下的整车燃油经济性分别提高9．3％、8．4％和7．6％。为实现模糊逻辑控制在实际HEV上的应用打下了良好的基础。 本文将蓄电池高比能量和超级电容高比功率的优点结合起来，建立了复合电源模型，并且制定了相应的控制策略，以避免电池大电流充放电和提高制动能量的回收率。在UDDS和NEDC循环工况下，分别对复合电源和单一的电池电源进行仿真，结果表明复合电源制动能量回收率分别为71．4％、81．3％，而单一的电池电源制动能量回收率分别为43．2％、68．5％，复合电源的引入使得制动能量回收率分别提高28．1％和12．8％。 综合考虑动力系统匹配参数和控制策略参数对整车性能的影响，提出将遗传算法和模拟退火算法相结合的组合优化算法，分别对以油耗为单目标和以油耗和排放为多目标进行了优化分析。优化结果表明，单目标优化前后进行对比，优化后并联混合动力汽车油耗降低9．6％左右，排放也有所下降；多目标优化前后相比，优化后并联混合动力汽车油耗下降约7．1％，而CO、HC和NOx排放降低得比较多，优化后三者分别下降23．4％、5．6％和17．4％。

目录

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致谢

第一章绪论

1.1 国内外混合动力电动汽车发展历程

1.1.1 国外混合动力电动汽车的发展历程

1.1.2 国内混合动力电动汽车的发展历程

1.2 混合动力电动汽车控制策略研究现状

1.2.1 串联式混合动力电动汽车控制策略研究现状

1.2.2 并联式混合动力电动汽车控制策略研究现状

1.2.3 混联式混合动力电动汽车控制策略研究现状

1.3 课题来源及研究内容

第二章混合动力电动汽车的构型及建模

2.1 混合动力电动汽车的构型及特点

2.1.1 串联混合动力电动汽车结构型式

2.1.2 并联混合动力电动汽车结构型式

2.1.3 混联混合动力电动汽车结构型式

2.1.4 不同结构型式的混合动力汽车特点

2.2 部件建模

2.2.1 能量存储装置的建模

2.2.2 复合电源的结构及模型的建立

2.2.3 发动机建模

2.2.4 电机建模

2.3 车辆行驶动力学模型的建立

2.4 本章小结

第三章混合动力电动汽车控制策略的研究

3.1 串联混合动力电动汽车控制策略的制定

3.1.1 扭矩分配算法

3.1.2 电机控制算法

3.1.3 发动机-发电机组控制算法

3.2 并联混合动力电动汽车控制策略的制定

3.2.1 不同工作模式的分析

3.2.2 AMT换挡规律的确立

3.2.3 电辅助控制策略的制定

3.3 复合电源控制策略的制定

3.4 模糊控制策略的研究

3.4.1 模糊控制器的设计

3.4.2 HEV模糊逻辑控制策略模型的搭建

3.4.3 模糊控制策略在advisor中的实现

3.5 本章小结

第四章仿真分析

4.1 仿真模型验证

4.1.1 并联混合动力电动汽车模型的验证

4.1.2 串联混合动力电动汽车模型的验证

4.2 串联混合动力电动汽车控制策略仿真分析

4.2.1 动力部件功率分配和转速变化情况

4.2.2 动力部件工作点的分布情况

4.3 并联混合动力电动汽车控制策略仿真分析

4.3.1 UDDS循环工况仿真分析

4.3.2 中国公交循环工况仿真分析

4.4 并联混合动力电动汽车参数对HEV整车性能的影响

4.4.1 结构参数对HEV整车性能的影响

4.4.2 控制策略参数对HEV整车性能的影响

4.5 并联混合动力电动汽车不同储能装置的仿真分析

4.5.1 荷电状态SOC值的对比

4.5.2 制动能量回收效率的对比

4.5.3 复合电源仿真分析

4.6 不同控制策略的比较

4.7 本章小结

第五章组合优化算法的研究

5.1 优化算法概述

5.1.1 遗传算法概述

5.1.2 模拟退火算法概述

5.2 参数优化数学模型

5.2.1 设计变量的确定

5.2.2 约束条件的确定

5.2.3 优化目标的确定

5.3 组合优化算法的编程

5.4 优化结果分析

5.4.1 单目标优化的结果分析

5.4.2 多目标优化的结果分析

5.5 本章小结

第六章全文总结

参考文献

作者简历

攻读硕士学位期间的科研工作