橋間分配四驅(qū)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能耗優(yōu)化控制策略研究

【摘要】：混合動(dòng)力汽車整車能量管理控制策略，是混合動(dòng)力汽車核心技術(shù)之一，長期以來作為混合動(dòng)力技術(shù)研究的熱點(diǎn)而受到廣泛重視。本文基于橋間分配型四輪驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(A4WDHEV)，以降低能耗、提高燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)，對(duì)等效油耗最小控制策略(ECMS)進(jìn)行了深入研究，從優(yōu)化計(jì)算和行駛工況識(shí)別等方面對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)。 首先，分析了A4WDHEV的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和車輛工作模式轉(zhuǎn)換控制；應(yīng)用理論建模與實(shí)驗(yàn)建模相結(jié)合的方法，建立了動(dòng)力總成關(guān)鍵部件和整車系統(tǒng)仿真模型；設(shè)計(jì)了基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃(DP)優(yōu)化算法的車輛能量管理控制策略(DPCS)，通過仿真分析了車輛燃油經(jīng)濟(jì)性提高的效果，確定了理論上的車輛燃油經(jīng)濟(jì)性極限，為等效燃油消耗最小策略提供了改進(jìn)的依據(jù)。 其次，介紹了等效油耗最小能量管理策略的基本理論；系統(tǒng)分析了該策略中等效系數(shù)的理論意義，以及基于電池荷電狀態(tài)水平的等效油耗修正方法；設(shè)計(jì)了應(yīng)用于A4WDHEV的ECMS策略；應(yīng)用模式搜索和并行計(jì)算加快優(yōu)化計(jì)算速度；多工況下的仿真結(jié)果表明，運(yùn)用等效油耗最小策略的A4WDHEV相對(duì)僅用發(fā)動(dòng)機(jī)的原型純發(fā)動(dòng)機(jī)車輛平均燃油節(jié)省率可達(dá)20%以上。 再次，分析了等效系數(shù)和維持電池荷電狀態(tài)(SOC)平衡的修正方法對(duì)等效油耗最小策略控制效果的影響。以動(dòng)態(tài)規(guī)劃計(jì)算出的橋間分配四驅(qū)混合動(dòng)力汽車最佳控制結(jié)果為基礎(chǔ)，提出利用DIRECT算法優(yōu)化求解具體工況下最優(yōu)等效系數(shù)的方法。為使等效油耗最小策略在保持SOC平衡的同時(shí)兼顧燃油經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，研究了基于SOC的修正函數(shù)的優(yōu)化方法。在此基礎(chǔ)上，提出了一種全局優(yōu)化型等效油耗最小策略(GECMS)。多工況下的仿真結(jié)果表明，GECMS比原有ECMS的燃油經(jīng)濟(jì)性平均提升了6.8%。 然后，針對(duì)GECMS工況適應(yīng)性不強(qiáng)的問題，提出了一種行駛工況自調(diào)整的等效油耗最小策略。以實(shí)車采集的廣州典型行駛工況數(shù)據(jù)為例設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)向量量化(LVQ)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工況識(shí)別器，該識(shí)別器經(jīng)過訓(xùn)練后實(shí)時(shí)工況識(shí)別準(zhǔn)確率接近100%。將工況識(shí)別器引入GECMS后提出一種實(shí)際行駛路況自調(diào)整全局優(yōu)化型等效油耗最小策略(AGECMS)。開發(fā)了一套用于橫向?qū)Ρ菵PCS、ECMS、GECMS和AGECMS的A4WDHEV能耗優(yōu)化控制策略評(píng)估仿真軟件，運(yùn)用該軟件進(jìn)行的多工況仿真結(jié)果表明，AGECMS的平均燃油經(jīng)濟(jì)性在GECMS基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高了2.76%，對(duì)比原有ECMS提高了9.5%。 最后，結(jié)合具體A4WDHEV乘用車(原車)實(shí)際開發(fā)項(xiàng)目，對(duì)GECMS策略控制效果進(jìn)行了硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)研究。根據(jù)GECMS方法原理對(duì)原車整車控制器(HCU)核心應(yīng)用軟件模塊進(jìn)行了修改實(shí)現(xiàn)。完成了硬件在環(huán)平臺(tái)的調(diào)試。運(yùn)用該平臺(tái)進(jìn)行了GECMS和原車策略的仿真對(duì)比試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在優(yōu)化效果受到了原車HCU軟件架構(gòu)限制的情況下，GECMS燃油經(jīng)濟(jì)性比原車提高了3.83%。 【關(guān)鍵詞】：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 等效油耗最小策略 優(yōu)化控制 橋間分配 四輪驅(qū)動(dòng)
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：U469.72
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 緒論13-31
• 1.1 引言13
• 1.2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)13-19
• 1.2.1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)分類及特點(diǎn)13-16
• 1.2.2 四輪驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車研究現(xiàn)狀及結(jié)構(gòu)16-19
• 1.3 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理控制策略基本問題19-21
• 1.4 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理控制策略概述21-28
• 1.4.1 基于推理分析的能量管理控制策略21-24
• 1.4.2 基于數(shù)值優(yōu)化計(jì)算的能量管理控制策略24-27
• 1.4.3 駕駛工況識(shí)別與能量管理控制策略27-28
• 1.5 本文研究目的與意義28-29
• 1.6 本文的主要研究內(nèi)容29-31
• 第二章 橋間分配四驅(qū)混合動(dòng)力汽車建模及節(jié)油潛力分析31-61
• 2.1 引言31
• 2.2 車輛結(jié)構(gòu)原理及特點(diǎn)31-33
• 2.2.1 車輛結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)31-33
• 2.2.2 車輛結(jié)構(gòu)對(duì)控制策略開發(fā)的影響33
• 2.3 車輛工作模式及轉(zhuǎn)換控制33-36
• 2.4 動(dòng)力部件與車輛系統(tǒng)仿真建模36-47
• 2.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)模型37-40
• 2.4.2 電機(jī)系統(tǒng)模型40-43
• 2.4.3 動(dòng)力電池模型43-46
• 2.4.4 整車性能仿真模型46-47
• 2.5 車輛節(jié)油潛力分析47-59
• 2.5.1 A4WDHEV 能量管理控制策略一般方程48
• 2.5.2 動(dòng)態(tài)規(guī)劃優(yōu)化算法48-50
• 2.5.3 基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的 A4WDHEV 能量管理優(yōu)化控制策略50-54
• 2.5.4 仿真實(shí)驗(yàn)與結(jié)果分析54-59
• 2.6 本章小結(jié)59-61
• 第三章 A4WDHEV 等效油耗最小能量管理策略研究61-81
• 3.1 引言61
• 3.2 等效油耗最小策略基本原理61-70
• 3.2.1 等效油耗最小方法原理61-64
• 3.2.2 油電等效系數(shù)64-68
• 3.2.3 基于 SOC 水平的等效油耗修正68-70
• 3.2.4 換擋策略優(yōu)化70
• 3.3 等效油耗最小策略數(shù)值計(jì)算方法70-76
• 3.3.1 ECMS 優(yōu)化算法及仿真流程70-72
• 3.3.2 A4WDHEV 車輛的 ECMS 實(shí)現(xiàn)72-75
• 3.3.3 計(jì)算效率75-76
• 3.4 仿真實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析76-80
• 3.5 本章小結(jié)80-81
• 第四章 基于全局優(yōu)化改進(jìn)的等效油耗最小策略研究81-106
• 4.1 引言81
• 4.2 等效系數(shù)和 SOC 修正對(duì) ECMS 的影響81-86
• 4.2.1 等效系數(shù)作用機(jī)理及影響81-85
• 4.2.2 基于 SOC 的修正影響85-86
• 4.3 DP 全局優(yōu)化策略與 ECMS 的聯(lián)系86-88
• 4.3.1 行駛工況的聯(lián)系86-87
• 4.3.2 優(yōu)化可行域的聯(lián)系87-88
• 4.4 基于 DP 的等效系數(shù)優(yōu)化88-94
• 4.4.1 優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)88-89
• 4.4.2 DIRECT 優(yōu)化求解89-91
• 4.4.3 等效系數(shù)優(yōu)化結(jié)果及分析91-94
• 4.5 基于 DP 的 SOC 修正方法優(yōu)化94-99
• 4.5.1 SOC 修正方法優(yōu)化方法95-96
• 4.5.2 SOC 修正優(yōu)化實(shí)施辦法及流程96-98
• 4.5.3 修正函數(shù)優(yōu)化結(jié)果98-99
• 4.6 改進(jìn)的最小等效油耗策略仿真結(jié)果及分析99-104
• 4.7 本章小結(jié)104-106
• 第五章 基于工況識(shí)別的自調(diào)整能量管理策略研究106-127
• 5.1 引言106
• 5.2 行駛工況與能量管理控制策略106-107
• 5.3 行駛工況識(shí)別107-116
• 5.3.1 工況識(shí)別原理與流程107-108
• 5.3.2 代表工況108-110
• 5.3.3 工況特征參數(shù)分析和選擇110-114
• 5.3.4 識(shí)別模型的建模與訓(xùn)練114-116
• 5.4 基于工況識(shí)別的 AGECMS116-126
• 5.4.1 方法原理116-117
• 5.4.2 A4WDHEV 能量管理控制策略優(yōu)化與仿真軟件設(shè)計(jì)117-118
• 5.4.3 仿真試驗(yàn)及結(jié)果分析118-126
• 5.5 本章小結(jié)126-127
• 第六章 GECMS 策略硬件在環(huán)仿真試驗(yàn)研究127-144
• 6.1 引言127
• 6.2 GECMS 策略 HCU 軟件實(shí)現(xiàn)127-131
• 6.2.1 HCU 應(yīng)用軟件修改127-129
• 6.2.2 HCU 軟件代碼自動(dòng)生成129-130
• 6.2.3 調(diào)試標(biāo)定環(huán)境130-131
• 6.3 硬件在環(huán)仿真平臺(tái)開發(fā)131-135
• 6.3.1 硬件在環(huán)測(cè)試系統(tǒng)的主要功能131-132
• 6.3.2 硬件在環(huán)平臺(tái)系統(tǒng)132-134
• 6.3.3 車輛模型134
• 6.3.4 上位機(jī)監(jiān)控調(diào)試134-135
• 6.4 GECMS 策略硬件在環(huán)試驗(yàn)及分析135-143
• 6.4.1 GECMS 策略硬件在環(huán)測(cè)試135-140
• 6.4.2 GECMS 與原車策略 HIL 試驗(yàn)對(duì)比分析140-143
• 6.5 本章小結(jié)143-144
• 結(jié)論144-147
• 參考文獻(xiàn)147-160
• 攻讀博士學(xué)位期間取得的研究成果160-161
• 致謝161-162
• 附件162

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EDM過程放電狀態(tài)的模糊模型建立及控制策略優(yōu)化    鄭紅;郭永豐;劉晉春;

智能建筑中空調(diào)控制系統(tǒng)和優(yōu)化控制策略    王懷山;

氣態(tài)制冷劑噴射系統(tǒng)優(yōu)化研究    王寶龍;石文星;彥啟森;

空調(diào)系統(tǒng)避峰運(yùn)行與送風(fēng)溫度優(yōu)化控制策略的聯(lián)合研究    王海斌;晉欣橋;孫金龍;杜志敏;

基于遺傳算法的空調(diào)水系統(tǒng)優(yōu)化控制研究    孟華;龍惟定;王盛衛(wèi);

汽輪機(jī)DEH系統(tǒng)快控方法和故障診斷及容錯(cuò)控制的研究    李瀟瀟

基于爐內(nèi)溫度場(chǎng)可視化的燃燒優(yōu)化控制方法研究    王淅芬

中藥生產(chǎn)過程優(yōu)化控制策略的研究    黃摯雄

高功率因數(shù)VIENNA整流器控制策略的研究    張東升

電動(dòng)汽車高效快響應(yīng)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略研究    李珂

并聯(lián)型混合動(dòng)力汽車能量管理策略研究    舒紅

直線電機(jī)軌道交通牽引傳動(dòng)系統(tǒng)研究    劉建強(qiáng)

土壓平衡盾構(gòu)機(jī)密封艙壓力控制機(jī)理模型及其實(shí)驗(yàn)研究    上官子昌

基于儲(chǔ)能的直驅(qū)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)優(yōu)化控制策略    張坤

橋間分配四驅(qū)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能耗優(yōu)化控制策略研究    李曉甫

純堿生產(chǎn)煅燒過程優(yōu)化控制策略研究    邵劍

空調(diào)機(jī)組節(jié)能優(yōu)化控制策略研究    岳子豐

采用負(fù)荷預(yù)測(cè)的冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化的研究    劉瑋

氣分裝置DCS監(jiān)控系統(tǒng)的研究與應(yīng)用    樓浩良

基于FMS的死鎖預(yù)防優(yōu)化控制策略研究    王興平

基于支持向量機(jī)的間歇過程建模和優(yōu)化控制    孫淑藝

新型干法水泥生產(chǎn)過程優(yōu)化控制策略研究    胡紅澤

冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)的優(yōu)化控制    陳志輝

國華定洲電廠協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)優(yōu)化控制策略與實(shí)施    郝建宏

集中空調(diào)變水量水系統(tǒng)實(shí)時(shí)優(yōu)化控制策略研究    陳丹丹