計(jì)及溫度效應(yīng)的插電式混合動力汽車實(shí)時優(yōu)化控制策略.pdf

1、插電式混合動力電動汽車是兼具純電動汽車和混合動力汽車優(yōu)點(diǎn)的新能源汽車，其既具有較長的純電動續(xù)駛里程，又能利用燃油提供動力增加續(xù)駛里程，因此成為電動汽車研究領(lǐng)域中的一個重點(diǎn)發(fā)展方向，而能量管理策略是插電式混合動力汽車的核心技術(shù)。三元催化器溫度和發(fā)動機(jī)冷卻液溫度等溫度效應(yīng)對整車動力源的能量分配以及整車的油耗和排放都具有重要影響，目前已有的能量管理策略均未考慮三元催化器溫度和發(fā)動機(jī)冷卻液溫度等溫度效應(yīng)，且目前基于優(yōu)化理論的能量管理策略很難應(yīng)用

2、于實(shí)時控制，因此研究既綜合考慮三元催化器溫度和發(fā)動機(jī)冷卻液溫度等溫度效應(yīng)，同時又能應(yīng)用于實(shí)時控制的優(yōu)化控制策略具有重要意義。
　　本文以某單電機(jī)插電式混合動力汽車為研究對象，以提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性為研究目標(biāo)，開展了計(jì)及溫度效應(yīng)的插電式混合動力汽車實(shí)時優(yōu)化控制策略研究，具體研究內(nèi)容如下：
　　①插電式混合動力汽車動力傳動系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配及建模。以國內(nèi)某廠家開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性轎車為基礎(chǔ)車型，根據(jù)原型車參數(shù)及國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)指標(biāo)確

3、定了動力性約束條件，在原型車動力系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上，以動力系統(tǒng)成本、發(fā)動機(jī)油耗和排放為優(yōu)化目標(biāo)，采用多目標(biāo)遺傳算法對動力傳動系統(tǒng)部件參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。在獲得動力傳動系統(tǒng)部件參數(shù)的基礎(chǔ)上，對動力傳動系統(tǒng)部件進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論計(jì)算建立了發(fā)動機(jī)、電機(jī)、電池、變速器和駕駛員模型。
　　②建立了計(jì)及三元催化器溫度效應(yīng)的能量管理策略。針對插電式混合動力汽車的三元催化器易工作在非正常工作溫度區(qū)間從而導(dǎo)致催化器轉(zhuǎn)化效率低的問題，提出了在催

4、化器溫度偏離其正常工作溫度區(qū)間時通過附加代價(jià)函數(shù)進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ缓笠园l(fā)動機(jī)燃油消耗和催化器溫度偏離正常工作溫度區(qū)間的附加代價(jià)為目標(biāo)函數(shù)，依據(jù)龐特里亞金極小值原理建立Hamilton函數(shù)，并對目標(biāo)泛函進(jìn)行求解，獲得了計(jì)及三元催化器溫度效應(yīng)的能量管理策略。
　?、劢⒘擞?jì)及駕駛室制冷/供暖功率需求的能量管理策略。在整車供暖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，建立了駕駛室熱模型，并通過駕駛室熱模型計(jì)算了在設(shè)定環(huán)境溫度和駕駛室溫度下駕駛室所需的制冷功

5、率和供暖功率；計(jì)算了完全由發(fā)動機(jī)廢熱供暖所需的發(fā)動機(jī)冷卻液溫度值。然后研究了考慮與不考慮駕駛室制冷功率需求的CD-CS模式控制策略，分析了制冷功率對插電式混合動力汽車純電動續(xù)駛里程的影響，最后針對計(jì)及駕駛室供暖功率需求的能量管理策略，研究了基于極小值原理的被動供暖方式控制策略和主動供暖方式控制策略，并分析了系統(tǒng)在這兩種控制策略下的能量流。
　　④建立了計(jì)及溫度效應(yīng)的插電式混合動力汽車實(shí)時優(yōu)化控制策略。首先針對基于極小值原理控制策略

6、難以應(yīng)用于實(shí)時控制的問題，提出了通過縮小最優(yōu)控制變量搜索空間來縮短尋優(yōu)時間的近似極小值原理實(shí)時優(yōu)化控制策略；其次在綜合考慮三元催化器溫度和發(fā)動機(jī)冷卻液溫度等溫度效應(yīng)的基礎(chǔ)上，提出了在整車驅(qū)動效率損失不大的前提下，通過在目標(biāo)函數(shù)中增加發(fā)動機(jī)冷卻液溫度低于溫度閾值時的懲罰，以增加發(fā)動機(jī)冷卻液廢熱供暖，減少駕駛室供暖對電池電能的消耗，同時通過加入啟停濾波器對經(jīng)過基于近似極小值原理實(shí)時優(yōu)化控制策略優(yōu)化之后的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行啟停濾波處理，以減少發(fā)動

7、機(jī)啟停次數(shù)，從而使催化器盡量工作在起燃溫度以上，提高催化器的轉(zhuǎn)化效率；然后以NEDC行駛工況和上下班工況下的油耗和排放為目標(biāo)，采用遺傳算法對啟停濾波器的濾波時間進(jìn)行了優(yōu)化；最后分別針對NEDC行駛工況和上下班工況對計(jì)及溫度效應(yīng)的插電式混合動力汽車實(shí)時優(yōu)化控制策略進(jìn)行了仿真研究。
　?、葸M(jìn)行了基于近似極小值原理的插電式混合動力汽車實(shí)時優(yōu)化控制策略的試驗(yàn)研究。首先搭建了插電式混合動力汽車動力傳動系統(tǒng)的綜合試驗(yàn)臺，然后基于D2P工具包M