基于DP算法插電式柴電混合動力汽車控制策略研究

【摘要】：插電式柴電混合動力汽車以柴油燃料和動力電池中電能作為整車驅(qū)動能量來源,并由驅(qū)動電機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)向變速器提供驅(qū)動整車全部動力。本文混合動力系統(tǒng)選擇應(yīng)用ISG驅(qū)動電機(jī)的并聯(lián)混合動力系統(tǒng)構(gòu)型,該構(gòu)型變速器需求扭矩等與發(fā)動機(jī)與驅(qū)動電機(jī)提供扭矩之和,發(fā)動機(jī)與驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速相等。與非插電式混合動力系統(tǒng)相比,插電式混合動力系統(tǒng)使用更大容量的動力電池組以及功率更大的驅(qū)動電機(jī),允許車輛優(yōu)先消耗電力驅(qū)動車輛。電池電量耗盡時,電動機(jī)輔助發(fā)動機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)矩輸出或者發(fā)電,可以在滿足動力性要求的前提下對發(fā)動機(jī)工作點進(jìn)行優(yōu)化。研究混合動力汽車能量管理控制策略,尤其是綜合考慮燃料消耗、排放、啟停等因素的綜合控制,對進(jìn)一步提高混合動力節(jié)能減排水平具有重要的現(xiàn)實意義。本文以插電式柴電混合動力汽車作為研究對象,以提高燃油經(jīng)濟(jì)性和改善排放水平為研究目標(biāo),開展了混合動力汽車能量管理控制策略的優(yōu)化研究,具體研究工作概括如下:1、應(yīng)用Matlab/Simulink軟件開發(fā)插電式并聯(lián)柴電混合動力汽車動力學(xué)前向仿真模型。以發(fā)動機(jī)平均值理論為基礎(chǔ)結(jié)合熱力學(xué)定律,建立發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、油耗、排放的動力學(xué)模型以及SCR后處理模型。建立了動力電池、驅(qū)動電機(jī)等核心部件的動力學(xué)仿真模型。整車模型首先用于驗證能量管理策略,也可以用于基于給定路況下進(jìn)行各部件動力參數(shù)匹配工作。2、開發(fā)和應(yīng)用兩種不同復(fù)雜程度的能量管理控制策略,即規(guī)則控制策略以及應(yīng)用動態(tài)規(guī)劃算法的優(yōu)化控制策略。這兩種控制策略通過以燃油消耗、能量提供和動力電池變化范圍等為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。動態(tài)規(guī)劃算法控制策略依據(jù)Bellman最優(yōu)性原理建立遞歸仿真模型并進(jìn)行求解,得到最優(yōu)控制量。最后將最優(yōu)控制量在整車動力學(xué)模型中正向求解,得到最優(yōu)狀態(tài)變量和多目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)值。3、最后在三種循環(huán)工況下,對兩種控制策略進(jìn)行測試。動態(tài)規(guī)劃全局最優(yōu)控制與規(guī)則控制相比優(yōu)勢明顯。動態(tài)規(guī)劃算法的結(jié)果可以為后續(xù)研究實時優(yōu)化控制策略提供依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】：插電式柴電混合動力 能量管理 動態(tài)規(guī)劃算法 全局優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U469.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 1 緒論8-16
• 1.1 混合動力汽車研究宏觀環(huán)境8-11
• 1.2 混合動力能量管理控制策略研究現(xiàn)狀11-14
• 1.3 課題研究意義及主要研究內(nèi)容14-16
• 2 車輛動力系統(tǒng)模型16-36
• 2.1 引言16
• 2.2 混合動力系統(tǒng)構(gòu)型選擇16-17
• 2.3 整車主要結(jié)構(gòu)及性能參數(shù)17-19
• 2.4 整車仿真建模思想19-20
• 2.5 駕駛員模型及整車規(guī)則控制策略模型20-25
• 2.6 SCR后處理系統(tǒng)模型25-28
• 2.7 混合動力系統(tǒng)部件前向建模28-35
• 2.8 小結(jié)35-36
• 3 動態(tài)規(guī)劃算法在混動汽車控制策略中的應(yīng)用研究36-46
• 3.1 引言36
• 3.2 動態(tài)規(guī)劃算法原理36-38
• 3.3 動態(tài)規(guī)劃算法最優(yōu)求解分析38-41
• 3.4 基于動態(tài)規(guī)劃算法的混合動力汽車能量管理策略41-45
• 3.5 小結(jié)45-46
• 4 基于動態(tài)規(guī)劃算法的混動汽車控制策略實現(xiàn)46-53
• 4.1 引言46
• 4.2 狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣模型的建立46-49
• 4.3 狀態(tài)轉(zhuǎn)移代價函數(shù)模型的建立49-51
• 4.4 動態(tài)規(guī)劃算法的運行51-52
• 4.5 小結(jié)52-53
• 5 基于動態(tài)規(guī)劃算法混動控制策略模型前向仿真與分析53-63
• 5.1 引言53
• 5.2 基于規(guī)則控制策略整車前向仿真結(jié)果與分析53-54
• 5.3 三種工況下動態(tài)規(guī)劃算法優(yōu)化結(jié)果及分析54-58
• 5.4 三種工況下規(guī)則控制與動態(tài)規(guī)劃優(yōu)化控制前向仿真對比分析58-62
• 5.5 小結(jié)62-63
• 6 結(jié)論與展望63-65
• 6.1 主要結(jié)論及創(chuàng)新點63
• 6.2 后續(xù)研究工作展望63-65
• 致謝65-66
• 參考文獻(xiàn)66-71
• 附錄71

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