混合動(dòng)力汽車控制策略研究

【摘要】： 世界汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的兩大難題:一是環(huán)境污染,二是石油資源匱乏。混合動(dòng)力汽車采用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源,已經(jīng)成為國(guó)際公認(rèn)的解決這兩大難題的有效方法。它的整車控制策略開(kāi)發(fā)和混合動(dòng)力單元的控制技術(shù),是混合動(dòng)力汽車的核心技術(shù),因而本文將該項(xiàng)技術(shù)作為研究方向,包括如下三個(gè)方面的研究?jī)?nèi)容: 1、以某型并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為研究對(duì)象,對(duì)電動(dòng)汽車仿真軟件ADVISOR的電池荷電狀態(tài)SOC校正、燃油經(jīng)濟(jì)性計(jì)算、整車動(dòng)力性能計(jì)算和排放指標(biāo)估算等功能進(jìn)行研究。在ADVISOR基礎(chǔ)上建立該車型的混合動(dòng)力汽車仿真分析平臺(tái),為離線仿真打下基礎(chǔ): 2、混合動(dòng)力汽車主要依靠能量管理提高燃油經(jīng)濟(jì)性和減少污染物排放。本文在系統(tǒng)地研究并聯(lián)混合動(dòng)力總成的控制策略的基礎(chǔ)上,提出了一種基于模糊邏輯和PID控制的混合能量控制策略,通過(guò)模糊邏輯控制器對(duì)引擎和電機(jī)的期望轉(zhuǎn)矩進(jìn)行分配,借助電量持續(xù)策略實(shí)現(xiàn)整個(gè)循環(huán)工況電池荷電狀態(tài)SOC平衡。為了驗(yàn)證能量控制策略的有效性,基于ADVISOR仿真環(huán)境對(duì)混合動(dòng)力汽車控制策略進(jìn)行了仿真分析。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該策略對(duì)提高混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性、改善排放有明顯的作用。 3、在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)分析的基礎(chǔ)上,給出了描述發(fā)動(dòng)機(jī)各主要子系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的數(shù)學(xué)方程,并根據(jù)這些方程在MATLAB/SIMUlink環(huán)境下建立了混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)非線性仿真模型。根據(jù)簡(jiǎn)化的發(fā)動(dòng)機(jī)模型,設(shè)計(jì)出一種新型的混合動(dòng)力單元反演滑模控制器。仿真結(jié)果表明,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制效果得到了顯著的提高,特別是在克服擾動(dòng)(負(fù)荷變化)方面效果明顯。 總之,本文的研究具有一定的系統(tǒng)性,這將加快混合動(dòng)力汽車的控制策略的研究進(jìn)程。另外,限于實(shí)驗(yàn)等各方面條件的限制,本文對(duì)并聯(lián)混合動(dòng)力控制策略等問(wèn)題只進(jìn)行了理論上的探討,未能深入研究并聯(lián)混合動(dòng)力總成控制器的實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程,這方面的研究應(yīng)該進(jìn)一步深入下去。 【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力汽車 能量管理策略 轉(zhuǎn)矩分配 充電持續(xù) 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制 模糊控制 PID控制 變結(jié)構(gòu)控制
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：U469.7
【目錄】：

• 目錄5-7
• 摘要7-8
• ABSTRACT8-10
• 第1章 緒論10-23
• 1.1 課題研究的背景及意義10-11
• 1.2 混合動(dòng)力汽車概述11-16
• 1.2.1 混合動(dòng)力汽車的定義11
• 1.2.2 混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn)11-12
• 1.2.3 混合動(dòng)力汽車的分類12-16
• 1.3 國(guó)內(nèi)外混合動(dòng)力汽車的發(fā)展介紹16-19
• 1.4 混合動(dòng)力汽車研究的關(guān)鍵技術(shù)19-21
• 1.5 本文的主要工作21-23
• 第2章 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車整車建模研究23-35
• 2.1 并聯(lián)混合動(dòng)力汽車建模23-25
• 2.1.1 車輛動(dòng)力學(xué)模型23
• 2.1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)模型23-24
• 2.1.3 電機(jī)模型24
• 2.1.4 蓄電池模型24-25
• 2.2 混合動(dòng)力汽車仿真軟件ADVISOR介紹25-29
• 2.2.1 ADVISOR的界面25-28
• 2.2.2 AOVISOR的基本功能28
• 2.2.3 AOVISOR的文件結(jié)構(gòu)28-29
• 2.3 基于ADVISOR的并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車建模分析29-34
• 2.3.1 汽車整車模塊30-31
• 2.3.2 燃料轉(zhuǎn)換器31-32
• 2.3.3 電機(jī)/控制器32-33
• 2.3.4 能量存貯系統(tǒng)33
• 2.3.5 轉(zhuǎn)矩禍合器33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-35
• 第3章 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車能量控制策略的設(shè)計(jì)35-53
• 3.1 常用能量控制策略介紹35-38
• 3.2 混合能量控制策略的提出38-39
• 3.3 引擎和電機(jī)轉(zhuǎn)矩分配39-40
• 3.4 能量控制策略的設(shè)計(jì)40-44
• 3.4.1 轉(zhuǎn)矩分配策略的設(shè)計(jì)40-43
• 3.4.2 電池電量持續(xù)策略的設(shè)計(jì)43-44
• 3.4.3 傳動(dòng)系統(tǒng)控制策略44
• 3.5 混合能量控制器的設(shè)計(jì)44-47
• 3.5.1 模糊轉(zhuǎn)矩控制器的設(shè)計(jì)44-47
• 3.5.2 電池電量持續(xù)PID控制器的設(shè)計(jì)47
• 3.6 整車性能仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證47-52
• 3.6.1 混合能量控制策略仿真結(jié)果48-50
• 3.6.2 權(quán)重因子λ對(duì)控制器效果的影響分析50-51
• 3.6.3 車輛動(dòng)力性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)51-52
• 3.7 本章小結(jié)52-53
• 第4章 混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制器的設(shè)計(jì)53-65
• 4.1 轉(zhuǎn)速控制問(wèn)題的提出53-55
• 4.1.1 轉(zhuǎn)速控制的分類53-54
• 4.1.2 并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的轉(zhuǎn)速控制特點(diǎn)54
• 4.1.3 轉(zhuǎn)速控制問(wèn)題的研究現(xiàn)狀54-55
• 4.2 混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)非線性模型55-59
• 4.2.1 氣路子系統(tǒng)模型56-57
• 4.2.2 油路子系統(tǒng)模型57
• 4.2.3 動(dòng)力輸出子系統(tǒng)模型57-59
• 4.2.4 發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程59
• 4.3 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速反演滑模控制器的設(shè)計(jì)59-61
• 4.4 轉(zhuǎn)速控制仿真實(shí)驗(yàn)與分析61-64
• 4.5 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論和展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 致謝71-72
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文72

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