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

1、混合動力汽車結(jié)合了傳統(tǒng)汽車與電動汽車的優(yōu)點，既改善了燃油經(jīng)濟性與排放，又滿足了車輛的續(xù)駛里程要求，是當前符合市場需求的新能源汽車類型?；旌夏芰看鎯夹g(shù)是混合動力汽車領(lǐng)域的一個重要研究方向，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，利用超級電容高功率密度及高循環(huán)壽命的特點，與電池結(jié)合組成混合能量存儲系統(tǒng)，從而滿足混合動力汽車電驅(qū)動系統(tǒng)對車載能量存儲系統(tǒng)的要求。
　　本文針對一款裝載了混合能量存儲系統(tǒng)的并聯(lián)式混合動力汽車，

2、根據(jù)整車設(shè)計目標，對車輛的動力部件進行選型和參數(shù)匹配，并在此基礎(chǔ)上開展了一系列研究工作?；贛atlab/Simulink仿真平臺，建立了適合車輛功率分配及瞬態(tài)工況研究的車輛動力學模型；對車輛的油電混合及電電混合功率分配進行了控制策略開發(fā)；采用基于多混沌算子的遺傳算法對車輛的燃油經(jīng)濟性及排放性能進行了多目標尋優(yōu)；設(shè)計了一種基于駕駛員意圖識別的換擋協(xié)調(diào)控制策略，用于優(yōu)化換擋過程中的車輛沖擊及離合器磨損；并進行了系統(tǒng)仿真及臺架實驗驗證，證明

3、了設(shè)計的控制策略及算法的有效性。
　　針對裝載了基于電池/超級電容混合能量存儲系統(tǒng)的目標混合動力車型，本文設(shè)計了包括發(fā)動機與電機油電功率分配及電池與超級電容電電功率分配的整車功率分配策略?；谀：刂评碚摚嚬β史峙洳呗猿浞掷昧穗姵嘏c超極電容不同的能量及功率特性，通過超級電容來滿足電驅(qū)動系統(tǒng)在瞬時大功率充放電情況下的功率需求。仿真結(jié)果表明，設(shè)計的功率分配策略既可以維持發(fā)動機與電池工作在其高效區(qū)域，又能通過超級電容減輕電池工作負

4、載并維持功率總線電壓，車輛在ECE循環(huán)工況下的仿真燃油經(jīng)濟性相比于傳統(tǒng)汽車改進了28.1％。
　　由于混合動力汽車動力系統(tǒng)的復(fù)雜性，其燃油經(jīng)濟性及排放的多目標優(yōu)化往往存在多個局部最優(yōu)解。為了克服傳統(tǒng)遺傳算法容易早熟收斂的問題，本文將多個混沌算子引入NSGA-II遺傳算法，利用混沌算子隨機性及遍歷性的特點，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，并對設(shè)計的車輛功率分配模糊控制器隸屬度函數(shù)進行了

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)化控制策略使車輛的燃油經(jīng)濟性及排放性能都得到顯著提高。
　　車輛的瞬態(tài)工況駕駛性能也是車輛性能的一項重要評價指標。本文針對目標車型設(shè)計了一種基于駕駛員意圖識別的換擋協(xié)調(diào)控制策略。提出的策略將換擋過程劃分為三個階段，分別為發(fā)動機主動調(diào)速，離合器結(jié)合以及并聯(lián)驅(qū)動三個階段。采用了模糊PID控制及模糊控制分別調(diào)節(jié)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速及離合器的結(jié)合速

6、度。通過模糊邏輯對駕駛員意圖進行識別，并根據(jù)獲得的不同駕駛員意圖調(diào)用對應(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輛動力性的前提下明顯的降低離合器滑磨功，并可以將車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)的概念搭建了對應(yīng)目標車型結(jié)構(gòu)的混合動力臺架，在該臺架上完成了基于電池/超級電容混合能量存儲系統(tǒng)的混合動力汽車功率分配實驗，以及基于駕駛員意圖識別的換擋協(xié)調(diào)控制策略驗證實驗。采用了四種不同的能量存儲系統(tǒng)