基于混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車(chē)功率分配及換擋協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、混合動(dòng)力汽車(chē)結(jié)合了傳統(tǒng)汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)，既改善了燃油經(jīng)濟(jì)性與排放，又滿足了車(chē)輛的續(xù)駛里程要求，是當(dāng)前符合市場(chǎng)需求的新能源汽車(chē)類(lèi)型?；旌夏芰看鎯?chǔ)技術(shù)是混合動(dòng)力汽車(chē)領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向，在現(xiàn)有電池技術(shù)不能兼顧能量密度與功率密度性能的情況下，利用超級(jí)電容高功率密度及高循環(huán)壽命的特點(diǎn)，與電池結(jié)合組成混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，從而滿足混合動(dòng)力汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)車(chē)載能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的要求。
　　本文針對(duì)一款裝載了混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)，

2、根據(jù)整車(chē)設(shè)計(jì)目標(biāo)，對(duì)車(chē)輛的動(dòng)力部件進(jìn)行選型和參數(shù)匹配，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了一系列研究工作。基于Matlab/Simulink仿真平臺(tái)，建立了適合車(chē)輛功率分配及瞬態(tài)工況研究的車(chē)輛動(dòng)力學(xué)模型；對(duì)車(chē)輛的油電混合及電電混合功率分配進(jìn)行了控制策略開(kāi)發(fā)；采用基于多混沌算子的遺傳算法對(duì)車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性及排放性能進(jìn)行了多目標(biāo)尋優(yōu)；設(shè)計(jì)了一種基于駕駛員意圖識(shí)別的換擋協(xié)調(diào)控制策略，用于優(yōu)化換擋過(guò)程中的車(chē)輛沖擊及離合器磨損；并進(jìn)行了系統(tǒng)仿真及臺(tái)架實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明

3、了設(shè)計(jì)的控制策略及算法的有效性。
　　針對(duì)裝載了基于電池/超級(jí)電容混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的目標(biāo)混合動(dòng)力車(chē)型，本文設(shè)計(jì)了包括發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)油電功率分配及電池與超級(jí)電容電電功率分配的整車(chē)功率分配策略?；谀：刂评碚?，整車(chē)功率分配策略充分利用了電池與超極電容不同的能量及功率特性，通過(guò)超級(jí)電容來(lái)滿足電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在瞬時(shí)大功率充放電情況下的功率需求。仿真結(jié)果表明，設(shè)計(jì)的功率分配策略既可以維持發(fā)動(dòng)機(jī)與電池工作在其高效區(qū)域，又能通過(guò)超級(jí)電容減輕電池工作負(fù)

4、載并維持功率總線電壓，車(chē)輛在ECE循環(huán)工況下的仿真燃油經(jīng)濟(jì)性相比于傳統(tǒng)汽車(chē)改進(jìn)了28.1％。
　　由于混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的復(fù)雜性，其燃油經(jīng)濟(jì)性及排放的多目標(biāo)優(yōu)化往往存在多個(gè)局部最優(yōu)解。為了克服傳統(tǒng)遺傳算法容易早熟收斂的問(wèn)題，本文將多個(gè)混沌算子引入NSGA-II遺傳算法，利用混沌算子隨機(jī)性及遍歷性的特點(diǎn)，提高了遺傳算法的搜索能力，構(gòu)建了新的多混沌算子 MCO-NSGA-II遺傳算法，并對(duì)設(shè)計(jì)的車(chē)輛功率分配模糊控制器隸屬度函數(shù)進(jìn)行了

5、參數(shù)優(yōu)化。仿真結(jié)果表明新的混沌遺傳算法能有效的逃脫局部最優(yōu)解，獲得高質(zhì)量的種群結(jié)果。采用該遺傳算法優(yōu)化控制策略使車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性及排放性能都得到顯著提高。
　　車(chē)輛的瞬態(tài)工況駕駛性能也是車(chē)輛性能的一項(xiàng)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。本文針對(duì)目標(biāo)車(chē)型設(shè)計(jì)了一種基于駕駛員意圖識(shí)別的換擋協(xié)調(diào)控制策略。提出的策略將換擋過(guò)程劃分為三個(gè)階段，分別為發(fā)動(dòng)機(jī)主動(dòng)調(diào)速，離合器結(jié)合以及并聯(lián)驅(qū)動(dòng)三個(gè)階段。采用了模糊PID控制及模糊控制分別調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速及離合器的結(jié)合速

6、度。通過(guò)模糊邏輯對(duì)駕駛員意圖進(jìn)行識(shí)別，并根據(jù)獲得的不同駕駛員意圖調(diào)用對(duì)應(yīng)的換擋參數(shù)。仿真結(jié)果顯示，提出的策略可以在保證車(chē)輛動(dòng)力性的前提下明顯的降低離合器滑磨功，并可以將車(chē)輛縱向沖擊度控制在合理的范圍內(nèi)。
　　本文采用了基于功率硬件在環(huán)的概念搭建了對(duì)應(yīng)目標(biāo)車(chē)型結(jié)構(gòu)的混合動(dòng)力臺(tái)架，在該臺(tái)架上完成了基于電池/超級(jí)電容混合能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車(chē)功率分配實(shí)驗(yàn)，以及基于駕駛員意圖識(shí)別的換擋協(xié)調(diào)控制策略驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。采用了四種不同的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)