混聯(lián)式混合動力客車功率均衡能量管理控制策略研究.pdf

1、重慶大學(xué)博士學(xué)位論文混聯(lián)式混合動力客車功率均衡能量管理控制策略研究姓名：林歆悠申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：車輛工程指導(dǎo)教師：孫冬野20111206重慶大學(xué)博士學(xué)位論文以及基于m a t l a b ／s i m u l i n k 建立整車仿真模型，為實現(xiàn)整車能量管理控制策略的開發(fā)提供了仿真平臺?；趯炻?lián)式混合動力系統(tǒng)的分析，制定以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)運(yùn)行于最佳效率曲線并考慮兼顧電池效率的功率均衡分配基本控制策略模型。但是采用經(jīng)驗式的規(guī)則設(shè)計方法很

2、難實現(xiàn)這一控制目標(biāo)，為此引入了優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)。基于最小值優(yōu)化控制理論推導(dǎo)出等效燃油消耗最小控制策略的理論模型，根據(jù)理論模型進(jìn)行簡化以期獲得可用于實際應(yīng)用的實時優(yōu)化算法，確定電池等效燃油計算模型，以各時刻下客車燃油消耗率最小為優(yōu)化目標(biāo)，對電池和發(fā)動機(jī)功率進(jìn)行實時優(yōu)化均衡控制。最后為獲得控制策略實現(xiàn)效果的參考依據(jù)，以動態(tài)規(guī)劃算法進(jìn)行功率均衡全局優(yōu)化，經(jīng)仿真結(jié)果分析表明采用動態(tài)規(guī)劃全局優(yōu)化控制策略的燃油經(jīng)濟(jì)性最好，相比原型車提高了3 4 ％；而

3、基于此參考值，所制定的功率均衡等效燃油最小控制策略對改善整車燃油經(jīng)濟(jì)性是有效的，對實際工程的應(yīng)用具有一定的價值。為滿足控制策略對不同駕駛員風(fēng)格的適應(yīng)性，建立了馬爾科夫駕駛員需求功率模型；在此基礎(chǔ)上針對混聯(lián)式混合動力客車，采用隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃算法( 又稱馬爾科夫決策理論) 以在每一個S O C 和車速的狀態(tài)下對任何時刻的駕駛員需求功率以及根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律預(yù)測的下一時刻的需求功率，以使得當(dāng)前時刻及未來時刻下的期望成本累加值最小，即燃油消耗最小( 這

4、里同樣也是采用等效燃油) ，對混聯(lián)式混合動力客車動力系統(tǒng)功率分配進(jìn)行優(yōu)化，其所獲得的發(fā)動機(jī)和電池之間功率分配的優(yōu)化結(jié)果可直接應(yīng)用于能量管理控制策略，而且該能量管理策略反映了城市道路行駛工況的特性。隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃所獲得的控制策略雖然可直接應(yīng)用于實時控制，但是其在計算過程中仍然會面臨“維數(shù)災(zāi)難”的問題，亦采用的求解方法所需的計算量和數(shù)據(jù)存儲空間會隨著狀態(tài)的數(shù)目呈指數(shù)級增長，這對于應(yīng)用在存儲空間不大的控制器是一種致命的限制。為此，將隨機(jī)動態(tài)規(guī)劃

5、所獲得的控制策略擬合成數(shù)表并以此為基礎(chǔ)引入等效燃油系數(shù)，通過分析等效燃油系數(shù)對對發(fā)動機(jī)工作點(diǎn)的影響以及在不同工況下對燃油經(jīng)濟(jì)性和電池S O C 的影響，利用基于最小值原理對功率均衡控制策略模型進(jìn)行離線優(yōu)化，獲得在各個等效燃油系數(shù)，不同需求功率和車速下的最優(yōu)電池分配功率，并在此基礎(chǔ)上利用自適應(yīng)模糊滑?？刂茖Φ刃加拖禂?shù)進(jìn)行更新控制，從而制定了功率均衡自適應(yīng)時實優(yōu)化控制策略。通過仿真實驗驗證，自適應(yīng)時實優(yōu)化控制策略可對電池S O C 進(jìn)行有