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混合动力系统瞬时最优能量控制策略的研究
| 论文题名： | 混合动力系统瞬时最优能量控制策略的研究 |
| 关键词： | 混合动力汽车;混合动力系统;燃油经济性;能量控制策略 |
| 摘要： | 在能源问题日益严峻的大背景下，混合动力汽车因兼具传统汽车的续航能力和电动汽车的节能优势而受到广泛地关注。与传统汽车不同，混合动力汽车一般包含发动机和电机两种动力源，故而需要依靠合理的能量控制策略对两种动力源的工作状态进行协调与控制，以保证车辆在满足功率需求的基础上，实现混合动力系统的节能优势。因此，本文以某单轴并联式混合动力汽车为研究对象，以进一步提高混合动力系统的燃油经济性为目标，对并联式混合动力系统的能量控制策略展开了研究。 首先，本文利用ADVISOR软件搭建了某单轴并联式混合动力汽车的仿真模型，并对其发动机、电机/发电机、电池等主要部件的建模过程以及系统所面临的能量控制问题进行了介绍;然后，本文引入动态规划算法作为获取能量控制问题最优解的方法;并在算法的运用过程中，充分考虑了混合动力系统的自身特性，对系统在每一时刻所能达到的状态区间进行了限定，极大的减少了离散点的数量，进而提高了最优控制结果的求解速度。 随后，本文在对等效燃油最小控制策略（ECMS策略）进行研究的基础上，探究了等效因子的数值大小对ECMS策略控制效果的影响规律，确定了等效因子的有效变化区间;紧接着，本文结合动态规划算法，设计了一种最优等效因子的提取方案，即利用动态规划算法获得车辆在给定循环工况下的最优控制结果，并假设此结果可由ECMS策略获得，据此求得在每一瞬时最优等效因子的数值。通过对最优等效因子的分析，本文获得了最优等效因子随系统需求转矩或需求功率的变化规律，并对最优等效因子在循环工况上的均值与SOC维持水平之间的关系进行了函数拟合。同时，本文通过探究混合动力系统的燃油经济性在不同SOC维持水平下的变化规律，确定了SOC值的最佳维持区间。 最后，根据等效因子的有效变化区间、最优等效因子均值随SOC维持水平的变化规律以及SOC的最佳维持区间等已经获得的结论，本文设计了一种新型的自适应等效燃油最小控制策略(A-ECMS策略)。在该策略中，等效因子能够根据SOC值偏离最佳维持区间的程度做出不同程度的调整。通过仿真计算证明，在该策略的控制下，车辆不仅能够获得近似最优的控制效果，而且对不同的循环工况均具有良好的适应能力。 |
| 作者： | 孔凡敏 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 李国祥 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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