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插电式气电混合动力城市客车动力匹配及能量管理策略研究
| 论文题名： | 插电式气电混合动力城市客车动力匹配及能量管理策略研究 |
| 关键词： | 单轴混联;动力匹配;能量管理策略;遗传算法;城市客车 |
| 摘要： | 随着能源危机和环境污染等问题的日趋加重，插电式混合动力汽车由于兼具了纯电动汽车和传统燃油汽车的经济、清洁、无续航里程限制等优点而受到广泛关注，被认为是内燃机车向纯电动汽车过渡的理想产品。城市客车由于运行线路固定，怠速工况多，启动频繁等特点，尤其适合应用插电式混合动力技术。本文以某10.5米低地板城市客车为研究对象，主要针对动力系统参数匹配和能量管理策略设计及优化开展研究。 依据整车参数和设计开发的动力性要求，基于中国典型公交循环的特点，选用无变速箱式混合动力系统构型方案，并在每个潜在的运行状态下，对各部件之间的能量流动开展了具体的分析说明。在此基础上，对车辆功率需求进行了预估，然后对动力系统各部件进行了匹配计算。 在充分考虑PHEV能量管理策略设计原则的基础上，提出了基于蓄电池荷电状态（State of Charge，SOC）和期望车速的动态逻辑门限能量管理策略。根据驱动状态分为驱动模式和制动模式，驱动模式下根据电池电量分为纯电驱动、电量消耗阶段和电量保持阶段，在各个阶段下根据车速划分为不同的子模式，在每个子模式下按照等效气耗最小，最大提升经济性的原则进行各动力源之间的能量分配。 基于GT-Drive整车仿真软件对研究车型进行建模仿真，对动力匹配的结果和能量管理策略进行了考证。结果显示，动力性满足设计要求，能量管理策略在各子模式下的功率分配符合预期。经济性方面，在运行单个中国典型公交循环（China City Bus Cycle，CCBC）工况下，文章所研究车型运行于纯电驱动模式，电量消耗阶段和电量保持阶段相对天然气客车分别提升了51.2％，40.6％，25.6％;在运行20个连续CCBC循环工况下，本文制定的能量管理策略相对天然气客车提升了32.7％。最终通过实车转鼓试验，对经济性建模进行了验证，结果表明误差在8％以内。 最后基于实值遗传算法原理，引入了精英保留策略和动态交叉和变异概率，提高了收敛速度，而且可以有效避免遗传算法陷入局部最优。利用该算法解决能量管理参数优化问题，以Simulink桥接的方式实现遗传算法和GT-Drive模型的信息传递，以车辆仿真模型作为适应度函数求解器，以等效燃油经济性为优化目标对能量管理参数进行优化。经对优化结果分析，相对于依据专家经验确定的能量管理参数，优化后的模型经济性提升了6.5％，且优化解集提供了多个可选方案。 |
| 作者： | 韩奎超 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 张强 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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