插电式并联混合动力汽车模糊控制策略研究

【摘要】：混合动力汽车的预测控制策略利用汽车未来工况信息，实现对发动机和电机转矩的优化分配。预测控制的优劣决定了整车油耗和排放水平。本文以插电式混合动力汽车为研究对象，以汽车燃油经济性动态规划全局优化控制策略获得SOC变化规律为参考，以最大程度降低汽车油耗和排放为主要目标，运用模糊控制理论对一般工况及过渡工况的模糊控制策略进行了研究。论文完成的主要研究工作为： ①建立了插电式混合动力汽车动力系统各部件数学模型和整车行驶方程式，并编写了基于空间域的插电式并联混合动力汽车燃油经济性仿真模型。 ②对一般工况的模糊控制策略进行研究。提出以SOC理论参考轨迹作为模糊控制策略的SOC目标轨迹，设计了以动力系统需求转矩与当前转速下发动机最大转矩的比值、当前SOC、当前SOC与理论SOC参考轨迹对应的SOC值的差值输入量，发动机的输出转矩与当前转速下发动机的最大转矩的比值为输出量的模糊预测控制器。仿真表明，在多个NEDC循环工况下，所设计的模糊控制策略可以使蓄电池SOC变化趋势接近全局优化的控制效果。在9个NEDC工况时，采用模糊控制策略与动态规划全局优化策略对比，百公里油耗仅增加了10.48%。 ③对汽车实际行程与预计行程不一致时的情况进行了研究。仿真表明，随着实际行程与预计行程差别的增加，汽车油耗有所增加；当及时将预计行程延长为实际行程，并将理论SOC参考轨迹修改时，能有效减少预计行程不准确带来的影响。 ④对基于模糊控制理论的过渡工况的预测控制策略进行了研究。结合汽车当前时刻的转矩需求，电池SOC和未来行驶路线上的特殊工况的电池充放电要求,设计了以动力系统需求转矩与当前转速下发动机的最大转矩的比值、当前SOC和未来特殊工况SOC的变化量为输入量，发动机的输出转矩与当前转速下发动机的最大转矩的比值为输出量的模糊预测控制器。针对未来特殊工况为匀速下坡工况和塞车工况的几种典型工况，进行了过渡工况和特殊工况的燃油经济性仿真，验证了过渡工况控制策略的有效性。 【关键词】：混合动力汽车 模糊控制 预测控制 仿真
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 插电式混合动力汽车概述8-10
• 1.2 插电式混合动力汽车的分类10-12
• 1.3 插电式混合动力汽车控制策略发展现状和趋势12-16
• 1.4 本文研究目的和主要内容16-17
• 1.4.1 研究目的16
• 1.4.2 主要研究内容16-17
• 2 插电式并联混合动力汽车动力系统建模17-26
• 2.1 插电式混合动力汽车动力传动系统结构17-18
• 2.2 插电式混合动力汽车动力系统建模18-23
• 2.2.1 发动机模型18-20
• 2.2.2 电机效率模型20-21
• 2.2.3 蓄电池充放电模型21-22
• 2.2.4 插电式混合动力汽车行驶方程式22-23
• 2.3 插电式混合动力汽车电池组工作模式分析23-25
• 2.3.1 电量消耗模式23-25
• 2.3.2 电量保持模式25
• 2.4 本章小结25-26
• 3 一般工况的插电式混合动力汽车模糊控制策略26-38
• 3.1 汽车行驶工况分类26
• 3.2 蓄电池理论 SOC 参考轨迹的确定26-29
• 3.2.1 动态规划数学模型27-28
• 3.2.2 理论 SOC 参考轨迹28-29
• 3.3 模糊逻辑控制的特点和模糊控制器的工作过程29-31
• 3.3.1 模糊逻辑控制的特点29-30
• 3.3.2 模糊控制器的工作过程30-31
• 3.4 混合动力汽车模糊控制器的设计31-37
• 3.4.1 模糊控制器输入输出量的设计31-34
• 3.4.2 模糊控制器的控制规则34-37
• 3.5 本章小结37-38
• 4 插电式混合动力汽车过渡工况模糊控制策略38-43
• 4.1 过渡工况模糊控制器输入输出量的确定38-40
• 4.2 过渡工况的模糊控制策略40-42
• 4.3 本章小结42-43
• 5 插电式混合动力汽车燃油经济性仿真分析43-54
• 5.1 一般工况控制策略的仿真分析43-50
• 5.1.1 工况介绍43-44
• 5.1.2 NEDC 工况燃油经济性仿真分析44-50
• 5.2 过渡工况的预测控制仿真分析50-53
• 5.2.1 预测视距的选取50-52
• 5.2.2 过渡工况转矩分配分析52-53
• 5.3 本章小结53-54
• 6 结论与展望54-56
• 6.1 论文总结54-55
• 6.2 工作展望55-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-61
• 附录61
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录61
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录61

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