Intelligent Power Management and Control Strategy for Hybrid Electric Vehicles Driven by Electric Variable Transmission Based o.pdf

1、本論文主要提出了一種針對由PMSM-EVT(即基于永磁同步電機的電氣無級變速器)動力傳動系驅(qū)動的混合動力汽車的模糊邏輯全局能量管理策略,使得PMSM-EVT動力傳動系統(tǒng)相對于包括現(xiàn)有豐田Prius串-并聯(lián)式結(jié)構(gòu)在內(nèi)的其它動力傳動系統(tǒng)有更卓越的優(yōu)勢。所提出的智能策略可以完成有關(guān)行駛工況、行駛模式等外部信息和內(nèi)燃機效率、電池荷電狀態(tài)、作為EVT使用的動力傳動系電機的類型和功率等級等內(nèi)部狀況的處理。
　　本論文首先進行了由基于永磁四端口

2、機電能量變換器(PM-FPEMC)的EVT驅(qū)動的串-并聯(lián)混合動力汽車的仿真。這種類型的汽車本質(zhì)上來講會越來越復雜。首先對其復雜性的認識是汽車模型的建立和應用,然后是整個系統(tǒng)的仿真。為完成該工作,利用能量宏觀表達法(EMR)并在MATLAB-Simulink中實現(xiàn)了FPEMC的建模。在EMR的幫助下,EVT驅(qū)動的局部控制策略可以通過反轉(zhuǎn)規(guī)則來推演。鑒于擴速的需要,FPEMC電機采用具有弱磁控制功能的磁場定向控制策略。
　　隨后,進一

3、步研究將PMSM-FPEMC動力傳動系統(tǒng)作為EVT應用于串-并聯(lián)混合動力汽車中以取代豐田混合系統(tǒng)(THS)中的傳動裝置。該研究任務分三步完成:首先,完成PMSM-EVT電機功率等級的具體計算;其次,研究采用弱磁控制策略實現(xiàn)組成EVT的兩個電機的魯棒矢量控制。最后,改善用于完成整車混合動力系統(tǒng)能量分離的基于規(guī)則的全局控制策略。由動態(tài)模型和控制器組成的混合動力汽車部件的總成模型則由EMR仿真工具實現(xiàn)。降低EVT電機和HEV系統(tǒng)中其它機器設備

4、的功率等級是提高系統(tǒng)經(jīng)濟性和效率的重要方面之一。上述目標的實現(xiàn)通過兩種不同循環(huán)工況的仿真結(jié)果加以驗證;通過對瞬態(tài)過程的分析計算和仿真結(jié)果的分析,確定PMSM-FPEMC的額定、極限工作特性。最后,通過對比豐田Prius的實際數(shù)據(jù)驗證了上述所得結(jié)果。結(jié)果表明,EVT的電機功率等級比Prius的永磁電機功率等級要小,并且,所研究系統(tǒng)相比Prius可在更重的道路負載下工作同時還具有理想的駕駛性能。
　　文中還提出了一種新型的應用于所研究

5、HEV系統(tǒng)中實現(xiàn)功率流管理和轉(zhuǎn)矩分配的控制策略。該策略結(jié)合了基于規(guī)則的功率跟隨策略和模糊控制策略。根據(jù)該策略,分析了所研究的串-并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的所有運行模式下的不同結(jié)構(gòu)。該策略的決策嚴格保證內(nèi)燃機工作在其最大效率區(qū),并能維持電池的荷電狀態(tài)在其目標值附近和降低作為EVT用的兩個電機的功率等級,實現(xiàn)基于PM-EVT的串-并聯(lián)混合動力系統(tǒng)的所有工作模式。通過采用豐田Prius混合動力汽車的整車車身,內(nèi)燃機,電池和其它控制參數(shù),對比ADVIS

6、OR2002中豐田Prius模型進一步探討了PM-EVT單元和所提出的RB-FLC能量管理策略的優(yōu)越性能。
　　最后,文中提出了一種針對PMSM-EVT混合動力汽車的模糊邏輯能量管理控制策略。該研究工作從三方面展開。首先是內(nèi)燃機和PMWM-EVT之間的功率分離的優(yōu)化。其次是最大化制動過程中整車能量的回收。最后,采用魯棒開關(guān)控制器以維持電池的荷電狀態(tài)并調(diào)整內(nèi)燃機的工作狀態(tài)。上述目標通過三個模糊邏輯控制器來完成。這些控制器主要是基于電

7、池的荷電狀態(tài),車速,總驅(qū)動轉(zhuǎn)矩,和汽車的需求功率來設計的。對于所研究的HEV系統(tǒng),通過對比采用THS傳動方案和功率跟隨控制策略的豐田Prius混合動力系統(tǒng),對EVT傳動系和所提出的能量管理策略加以驗證。通過一個結(jié)合了正常行駛狀況和極限行駛狀況的長途循環(huán)工況對汽車的性能進行了分析。仿真結(jié)果表明,該全局控制策略在滿足駕駛性能的條件下,可有效地將內(nèi)燃機工作點控制在最高效率區(qū),利用EVT電機對制動能量進行回饋并維持電池SOC。并且,這些章節(jié)還分