插电式混合动力汽车未来运行工况预测

【摘要】：混合动力汽车的预测控制策略是在利用了汽车未来的行驶工况信息的条件下，对发动机和电机功率进行优化分配，使混合动力汽车在实际运行中达到低油耗、低排放、充分可靠地回收再生制动能量和延长电池使用寿命的目的。而汽车未来运行工况的预测是目前的一个研究难点，本文以插电式并联混合动力汽车为研究对象，对汽车未来工况预测进行了研究，主要研究内容如下： ①建立了插电式并联混合动力汽车发动机和电机的数学模型，分析了汽车在纯电动工况、纯发动机工况和混合驱动工况的加速度特性，为建立基于模糊理论的车速预测模型提供了参考依据。 ②研究了汽车未来行驶工况的车速预测问题。对于汽车未来邻近时刻的车速预测问题，在分析汽车行驶车速数据和驾驶员操作行为的基础上，研究了基于模糊理论的车速预测方法，提出了基于历史数据-模糊理论的车速预测方法和基于历史数据的车速预测方法。其中基于模糊理论的车速预测模型中，以汽车当前时刻车速、相对加速/制动踏板开度位置和加速/制动踏板开度变化率为输入量，未来时刻加速度为输出量。 研究了变速器档位预测问题，建立了以汽车当前时刻速度和汽车阻力功率为输入量，未来时刻档位为输出量的基于模糊控制的变速器驱动工况档位预测模型，并建立了基于规则的制动工况档位预测模型。 ③利用建立的模糊车速预测模型分别在典型工况、实际道路工况和有坡度工况进行了仿真分析。对基于历史数据的车速预测模型及基于历史数据-模糊理论的车速预测模型分别在典型工况和实际道路工况进行了仿真分析对比。仿真结果表明，基于历史数据-模糊理论的车速预测方法与基于历史数据的车速预测方法相比，前者车速预测精度更高，尤其在城市工况以及取历史记录较长时精度提高更明显。基于历史数据-模糊理论的车速预测方法和基于历史数据的车速预测方法，在城郊工况的车速预测精度都高于城市工况。 对所建立的变速器挡位预测模型在ECE和EUDC工况进行了仿真。仿真结果表明设计的变速器档位预测模型能较准确地预测出未来运行路线上的变速器档位。 【关键词】：混合动力汽车 车速预测 模糊控制 运行工况
【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】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 插电式混合动力电动汽车和 GPS/GIS/ITS 研究现状8-11
• 1.1.1 插电式混合动力电动汽车研究现状8-9
• 1.1.2 GPS/GIS/ITS 研究现状及其工作原理9-11
• 1.2 汽车未来运行状态预测研究现状11-15
• 1.2.1 汽车未来车速预测研究现状12-14
• 1.2.2 汽车未来坡度预测和档位预测研究现状14-15
• 1.3 本文研究目的及内容15-16
• 1.3.1 本文的研究目的15
• 1.3.2 本文研究的主要内容15-16
• 2 插电式并联混合动力汽车动力特性16-24
• 2.1 插电式并联混合动力汽车动力传动系统结构16-17
• 2.2 插电式并联混合动力汽车动力系统特性17-22
• 2.2.1 发动机数值模型17-19
• 2.2.2 电动机数值模型19-20
• 2.2.3 插电式并联混合动力汽车动力特性20-22
• 2.3 加速及制动踏板开度计算22-23
• 2.3.1 加速踏板开度的计算23
• 2.3.2 制动踏板开度的计算23
• 2.4 本章小结23-24
• 3 混合动力汽车未来行驶工况的车速预测24-36
• 3.1 汽车在未来行驶路线上的道路坡度预测24-25
• 3.2 混合动力汽车未来行驶车速预测25-33
• 3.2.1 汽车未来较长时间段后的车速预测25
• 3.2.2 基于模糊控制理论的汽车未来较短时间段后的车速预测25-33
• 3.3 基于历史数据的车速预测研究33-35
• 3.4 基于历史数据和模糊理论的车速预测研究35
• 3.5 本章小结35-36
• 4 变速器档位预测36-40
• 4.1 基于模糊理论的汽车未来行驶路线上的档位预测隶属度函数36-38
• 4.2 未来时刻档位预测模糊规则的确定38-39
• 4.3 未来时刻制动工况档位预测39
• 4.4 本章小结39-40
• 5 混合动力汽车未来运行工况预测仿真及分析40-54
• 5.1 Matlab/Simulink 仿真软件介绍40
• 5.2 基于模糊控制的混合动力汽车车速预测仿真40-44
• 5.2.1 基于模糊理论的汽车典型行驶工况的车速预测仿真40-42
• 5.2.2 基于模糊理论的汽车坡道工况的车速预测仿真42-43
• 5.2.3 基于道路实测车速工况的车速模糊预测仿真分析43-44
• 5.3 基于历史数据的车速预测与基于历史数据-模糊理论的车速预测模型仿真对比44-52
• 5.4 档位预测仿真52-53
• 5.5 本章小结53-54
• 6 结论及展望54-56
• 6.1 全文总结54-55
• 6.2 研究展望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. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目61

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