基于混合系統(tǒng)理論的混合動力客車控制策略和參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、環(huán)境污染和石油資源匱乏是汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展面臨的兩大難題?；旌蟿恿ζ嚥捎脙?nèi)燃機和電池作為動力源，是當前電動汽車中最具產(chǎn)業(yè)化前景的車型。混合動力汽車動力系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配和控制策略的研究，是混合動力汽車的核心技術之一。
　　 本文以安徽省“十一五”、“節(jié)能與新能源汽車”重大科技專項課題為依托，以6110 型串聯(lián)式混合動力城市客車(Series Hybrid Electric Bus，SHEB)為研究對象，在分析城市公交客車運行工況

2、特點的基礎上，完成了6110 型SHEB的總體設計。采用前向仿真和后向仿真相結合的仿真方法，結合后輪驅動的SHEB的特點，建立了SHEB 整車和主要部件仿真模型(包括發(fā)動機-發(fā)電機組模型、驅動電機模型、動力電池組模型、綜合式的多能源控制策略模型、定比例的制動力分配模型和整車模型等)。并結合樣車試驗結果進行了仿真模型的驗證，結果表明模型符合實際情況，從而為城市混合動力客車整車控制策略仿真研究和動力系統(tǒng)參數(shù)匹配優(yōu)化打下基礎。
　　

3、在分析SHEB能量流動模式的基礎上，首次引入混合系統(tǒng)理論，利用混合輸入輸出有限狀態(tài)自動機模型，建立了6110 型SHEB 動力控制系統(tǒng)數(shù)學模型，并確定了SHEB的運行模式切換條件和切換圖。
　　 在分析SHEB多能源控制策略設計目標和遵循原則的基礎上，基于混合系統(tǒng)理論提出了集恒溫器式和功率跟隨式兩種控制模式優(yōu)點的模式變換式多能源驅動控制策略以及電機再生制動力、摩擦制動力和整車前后輪制動力協(xié)調控制的再生制動控制策略。
　　

4、 采用Simulink/Stateflow的混合建模方法，建立了模式變換式多能源驅動控制策略和制動力協(xié)調控制的再生制動控制策略仿真模型，以及相應的SHEB 整車仿真模型，并基于中國典型城市公交循環(huán)工況分別進行了模式變換式、恒溫器式和功率跟隨式的三種控制策略仿真分析比較，結果表明：在保證6110 型SHEB 動力性的前提下，采用模式變換式控制策略時燃油經(jīng)濟性較好，整車等效燃料消耗量為23.9 L/100km，比綜合式控制策略的樣車減少4.

5、8％，比同類型的傳統(tǒng)燃油城市客車減少17.3％。同時，分別進行了制動力協(xié)調控制和定比例制動力分配的再生制動控制策略仿真分析比較，結果表明：制動力協(xié)調控制的再生制動控制策略的制動能量回收率提高11.5％，等效燃料消耗量減少3.2％。
　　 在6110 型SHEB 動力系統(tǒng)參數(shù)初步匹配的基礎上，根據(jù)正交試驗設計原理，提出了混合動力系統(tǒng)部件參數(shù)和控制參數(shù)相結合的綜合參數(shù)正交優(yōu)化方法。經(jīng)多方案優(yōu)化得出一組較理想的參數(shù)匹配方案：H=43.

6、3％（發(fā)動機功率為85kw）、C=75Ah、ig=2.73、控制策略為模式變換式多能源控制策略；并對優(yōu)化后的6110 型SHEB的動力性和燃油經(jīng)濟性進行了仿真分析，結果表明：優(yōu)化后的動力系統(tǒng)能夠滿足整車動力性要求，且與優(yōu)化前的樣車道路試驗結果相比，燃油經(jīng)濟性提高8.4％。
　　 基于模塊化的設計思想，構建了SHEB 動力總成試驗臺架及測試系統(tǒng)，制定了混合動力城市客車動力性和燃油經(jīng)濟性道路試驗方法和試驗規(guī)范，完成了6110 型SH