可外接充电混合动力汽车能量管理策略研究

【摘要】： 可外接充电混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)节能减排效果突出,能量管理策略(Energy Management Strategy, EMS)作为PHEV开发的核心技术,其品质直接影响整车性能。本文按照“系统建模-匹配设计—离线优化-在线应用-试验验证”的设计思路,采用仿真建模、数学优化解析等方法,对PHEV能量管理策略进行了深入研究。旨在获取可以进行工程应用的合理控制策略,同时得到一套较为完善的PHEV能量管理策略的优化设计方法。具体内容从以下几个方面展开: 在Matlab/Simulink环境下,建立了PHEV系统仿真模型,并对该模型进行了试验验证;结合开发的优化设计程序,提出了PHEV动力总成参数的优化匹配方法,获得了既能满足各项技术性能指标又符合实际情况的动力总成最佳匹配方案。 针对PHEV特点,提出了基于动态规划的能量管理策略离线全局优化方法。由该方法获取的能量管理策略,是理论上的最优控制。它既可以作为制定实时在线策略的宏观指导,也可以作为不同策略的评估标准,对能量管理策略的优化设计极具指导意义。 基于离线全局优化的计算结果,提出了PHEV在线能量管理策略的设计方法。该方法通过统计分析、多元非线性回归及遗传优化算法,制定出了既符合PHEV特点又满足车辆实时性要求的在线优化能量管理策略。该策略保障了PHEV能够在不同行驶里程下对动力总成能量流进行合理分配,具有很好的实车应用价值。 【关键词】：可外接充电混合动力汽车 能量管理策略 控制策略 优化设计 系统建模 动力总成匹配
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 内容提要4-9
• 第1章 绪论9-23
• 1.1 课题研究背景和意义9-15
• 1.1.1 可外接充电混合动力汽车概述10-12
• 1.1.2 混合动力汽车能量管理策略研究现状12-15
• 1.1.3 PHEV能量管理策略研究意义15
• 1.2 PHEV能量管理策略研究需要解决的问题15-20
• 1.2.1 PHEV驾驶模式16-19
• 1.2.2 动力总成工作模式选择及功率分配策略19-20
• 1.3 本文主要研究内容20-23
• 第2章 PHEV系统仿真建模23-43
• 2.1 仿真结构设计23-25
• 2.2 系统仿真模型建立25-39
• 2.2.1 驾驶员模型25-27
• 2.2.2 整车控制器模型27-28
• 2.2.3 动力总成系统模型28-37
• 2.2.4 车辆模型37-39
• 2.3 系统仿真模型验证39-41
• 2.3.1 模型验证实车参数及主要部件特性39-40
• 2.3.2 系统模型仿真结果40-41
• 2.4 本章小结41-43
• 第3章 PHEV动力总成优化匹配设计43-63
• 3.1 原型车参数及PHEV样车性能指标确定43-45
• 3.2 PHEV动力总成参数匹配设计45-55
• 3.2.1 动力总成布置结构设计45-48
• 3.2.2 动力总成性能参数匹配设计48-55
• 3.3 动力系统成本分析55-58
• 3.3.1 发动机成本分析57
• 3.3.2 电机/控制器成本分析57-58
• 3.3.3 动力电池系统成本分析58
• 3.4 优化匹配设计结果及其性能验证58-61
• 3.4.1 优化匹配设计结果58-60
• 3.4.2 优化设计方案性能验证60-61
• 3.5 PHEV功能样车试制61
• 3.6 本章小结61-63
• 第4章 PHEV能量管理策略的离线全局优化63-85
• 4.1 PHEV能量管理系统的数学分析64-72
• 4.1.1 车辆纵向动力学分析64-67
• 4.1.2 混杂动态系统理论67-71
• 4.1.3 PHEV能量管理系统的数学描述71-72
• 4.2 PHEV能量管理策略的离线全局优化72-77
• 4.2.1 能量管理策略优化问题分析73-74
• 4.2.2 离线全局优化方法确定74-75
• 4.2.3 优化算法的数值求解75-77
• 4.3 离线全局优化结果及分析77-83
• 4.3.1 离线全局优化计算结果78-79
• 4.3.2 全局优化结果分析79-83
• 4.4 本章小结83-85
• 第5章 PHEV能量管理策略的在线优化设计85-107
• 5.1 在线控制仿真系统设计85-88
• 5.2 PHEV在线能量管理策略设计88-97
• 5.2.1 动力总成工作模式切换策略设计89-92
• 5.2.2 动力总成功率分配策略设计92-97
• 5.3 PHEV在线能量管理策略优化97-105
• 5.3.1 优化算法的确定及应用98-104
• 5.3.2 优化结果及分析104-105
• 5.4 本章小结105-107
• 第6章 PHEV发动机功率控制系统开发与整车策略试验验证107-121
• 6.1 发动机功率控制系统开发107-117
• 6.1.1 发动机功率控制系统的功能设计107-110
• 6.1.2 发动机功率控制系统的硬件设计110-114
• 6.1.3 发动机功率控制系统的功能试验验证114-117
• 6.2 PHEV整车道路试验117-120
• 6.2.1 市区循环下的道路试验117-118
• 6.2.2 郊区循环下的道路试验118-120
• 6.3 本章小结120-121
• 第7章 全文总结与工作展望121-125
• 7.1 全文总结121-123
• 7.2 工作展望123
• 7.3 本文创新点123-125
• 参考文献125-135
• 攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果135-137
• 致谢137-138
• 摘要138-141
• ABSTRACT141-144

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