插電式混合動力電動汽車能量管理策略研究.pdf

1、能源短缺和環(huán)境污染是當今世界面臨的兩大難題,插電式混合動力汽車(Plug-in HybridElectric Vehicles,PHEV)是電動汽車發(fā)展過程中出現(xiàn)的一種低油耗、低排放且不受續(xù)駛里程限制,兼具純電動汽車和傳統(tǒng)燃油汽車優(yōu)點的新型汽車。由于其在經(jīng)濟和環(huán)境等方面的綜合優(yōu)勢,發(fā)展PHEV被認為是當前解決這兩大難題的有效途徑?；旌蟿恿ζ嚨哪芰抗芾聿呗允腔旌蟿恿ζ嚳刂葡到y(tǒng)的核心,基于特定的能量管理策略,根據(jù)不同的行駛工況,采用不同

2、的動力系統(tǒng)工作模式,獲得傳統(tǒng)汽車所不能達到的優(yōu)化控制目標。
　　 本論文以并聯(lián)插電式混合動力樣車為研究對象,研究動力系統(tǒng)參數(shù)匹配、整車建模仿真及能量管理策略的設計。采用數(shù)學解析和仿真模型相結合的方法,對PHEV的能量管理策略進行了深入的研究。論文所取得的主要研究成果有:
　　 根據(jù)設計指標,對動力系統(tǒng)進行了參數(shù)匹配和總體布置,確定了整車的基本工作模式,制定了整車控制系統(tǒng)的CAN通訊協(xié)議?；趧恿ο到y(tǒng)的工作原理,在理論分析

3、的基礎上,利用實驗建模為主、理論建模為輔,采用從關鍵部件到總體集成的方法,在MATLAB／Simulink環(huán)境中建立了PHEV整車動力學模型、發(fā)動機模型、電機模型、電池模型和駕駛員模型的前向仿真模型,并通過試驗結果驗證,為整車控制策略的設計提供了必要的仿真平臺。
　　 在此仿真平臺上,針對PHEV具有電量消耗(Charge Depleting,CD)和電量保持(ChargeSustaining,CS)兩個工作階段的特點,設計了電

4、量消耗階段采用電機輔助控制策略和電量保持階段采用發(fā)動機優(yōu)化工作曲線控制策略相結合的多層次邏輯門限值控制策略。電量消耗階段,在簡化車輛數(shù)學模型,分析電功率損耗特性的基礎上,從特定工況出發(fā),應用解析法,通過理論分析計算,構建優(yōu)化參數(shù)表格,在特定里程下對發(fā)動機開關門限值和電機輸出機械功率進行優(yōu)化,得到一組最佳的參數(shù)組合,并通過仿真進行了驗證。在電量保持階段,同時考慮到油耗和排放多個目標,采用非占優(yōu)排序多目標遺傳算法對邏輯門限參數(shù)值進行離線優(yōu)化

5、。該方法可以得到一組全局最優(yōu)的Pareto折衷解,設計人員根據(jù)對油耗和排放的關注程度,可以確定一組更優(yōu)的控制策略參數(shù)。在此基礎上,拓展到不同行駛里程,設計了以車輛需求功率、電池SOC和行駛工況距離作為輸入,電機提供轉(zhuǎn)矩作為輸出的PHEV模糊轉(zhuǎn)矩控制策略,并通過遺傳算法訓練來獲得控制規(guī)則。仿真結果表明,與采用基于規(guī)則的控制策略相比,模糊邏輯控制策略具有很強的魯棒性,針對不同的行駛工況都能合理分配電池存儲的能量,取得較好的燃油經(jīng)濟性。