基于路况信息的混合动力汽车控制策略研究

【摘要】：当今世界发展过程中,能源与环境问题越来越紧密地与汽车联系在一起。混合动力汽车是解决当前车用能源瓶颈与尾气污染问题的一个重要途径。汽车实际行驶的道路工况的变化对混合动力汽车能量管理策略有着重要影响,研究基于路况信息的控制策略对混合动力汽车技术的发展具有重要意义。 本文结合国家863计划项目《可充电式混合动力"Midi"迷迪整车技术研发》(2008AA11A143),对基于路况信息的混合动力汽车控制策略进行研究。研究中选择了道路坡度和车速两种路况信息,对汽车未来状态模型进行了建模；建立了基于道路坡度的UDDS和CHINA循环工况；采用GPS采集仪,对北京市三环快速路的车速和路面标高数据进行了采集,建立了北京市快速路SANHUAN循环工况。将汽车行驶时当前及未来的车速和道路坡度、电池当前的SOC值考虑到混合动力汽车的控制策略中,制定了基于路况信息的HEV预测控制策略和基于路况信息的电池保护性预测控制策略。 在ADVISOR环境下进行仿真分析,研究控制参数对混合动力汽车整车性能的影响；采用基于道路坡度的UDDS和CHINA循环工况、SANHUAN循环工况,对不同的控制策略仿真结果进行比较,分析其燃油经济性、排放性以及动力部件工作效率变化。通过对比可知,相比传统的电辅助式控制策略,基于路况信息的预测控制策略和电池保护性控制策略的燃油经济性、排放性、动力部件工作效率均有不同程度的改善,验证了路况信息的变化对整车能量管理控制策略的重要性。 【关键词】：混合动力汽车 控制策略 路况信息 循环工况 仿真
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-23
• 1.1 混合动力汽车概述11-14
• 1.1.1 混合动力汽车的研究背景11
• 1.1.2 混合动力汽车国内外发展历程11-14
• 1.2 混合动力汽车的研究现状14-18
• 1.2.1 混合动力汽车控制策略的研究现状14-16
• 1.2.2 路况识别技术在混合动力汽车中的研究现状16-18
• 1.3 混合动力汽车仿真技术18-21
• 1.3.1 混合动力汽车仿真软件18-20
• 1.3.2 混合动力汽车仿真方法20-21
• 1.4 课题来源及研究内容21-23
• 2 汽车未来运行状态模型研究23-41
• 2.1 汽车未来运行状态23-25
• 2.1.1 未来路况信息对HEV整车性能的影响23-24
• 2.1.2 汽车未来路况信息24-25
• 2.2 基于道路坡度的循环工况的确立25-33
• 2.2.1 测试循环工况的选择25-27
• 2.2.2 循环工况中道路坡度及坡长的确定27-29
• 2.2.3 循环工况的建立29-33
• 2.3 北京市快速路汽车行驶工况研究33-36
• 2.3.1 GPS采集仪的开发33-34
• 2.3.2 车速及路面标高采集试验34-35
• 2.3.3 循环工况的建立35-36
• 2.4 汽车未来运行状态建模36-40
• 2.4.1 模型分析36-37
• 2.4.2 前方预测距离与采样点的选取37-38
• 2.4.3 模型的建立38-40
• 2.5 本章小结40-41
• 3 混合动力汽车系统模型的建立41-59
• 3.1 混合动力汽车结构特点分析41-44
• 3.1.1 串联式混合动力汽车的结构特点41-42
• 3.1.2 并联式混合动力汽车的结构特点42-43
• 3.1.3 混联式混合动力汽车的结构特点43
• 3.1.4 复合式混合动力汽车的结构特点43-44
• 3.2 并联式混合动力汽车各部件模型的建立44-53
• 3.2.1 混合动力汽车建模方法44-45
• 3.2.2 发动机建模45-48
• 3.2.3 电机建模48-50
• 3.2.4 蓄电池建模50-53
• 3.3 整车模型及行驶动力学模型的建立53-57
• 3.3.1 整车模型53-54
• 3.3.2 动力学模型54-57
• 3.4 本章小结57-59
• 4 基于路况信息的HEV控制策略研究59-77
• 4.1 混合动力汽车工作模式及控制目标59-61
• 4.1.1 不同工作模式分析59-60
• 4.1.2 混合动力汽车的控制目标60-61
• 4.2 HEV电辅助式控制策略研究61-68
• 4.2.1 电辅助式控制策略的制定62-64
• 4.2.2 控制策略的变量描述64-66
• 4.2.3 电辅助式控制策略模型的建立66-68
• 4.3 基于路况信息的HEV预测控制策略研究68-71
• 4.3.1 预测控制策略的制定68-69
• 4.3.2 预测控制策略模型的建立69-71
• 4.4 基于路况信息的电池保护性预测控制策略研究71-74
• 4.4.1 电池保护性预测控制策略的制定71-72
• 4.4.2 电池保护性预测控制策略模型的建立72-74
• 4.5 本章小结74-77
• 5 仿真分析77-101
• 5.1 混合动力汽车整车性能仿真77-80
• 5.1.1 模型的验证77-78
• 5.1.2 电辅助式控制策略下HEV整车性能仿真78-80
• 5.2 控制参数对混合动力汽车整车性能的影响80-82
• 5.2.1 SOC最大最小限值对混合动力汽车整车性能的影响80-81
• 5.2.2 发动机充电转矩对混合动力汽车整车性能的影响81-82
• 5.2.3 道路坡度对混合动力汽车整车性能的影响82
• 5.3 基于路况信息的混合动力汽车控制策略仿真分析82-93
• 5.3.1 基于路况信息的预测控制策略仿真分析82-88
• 5.3.2 基于路况信息的电池保护性预测控制策略仿真分析88-93
• 5.4 不同控制策略的对比分析93-99
• 5.4.1 燃油经济性对比分析93-95
• 5.4.2 排放性对比分析95-97
• 5.4.3 动力部件工作效率对比分析97-99
• 5.5 本章小结99-101
• 6 全文总结101-103
• 参考文献103-107
• 作者简历107-111
• 学位论文数据集111

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