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融合工况构建和预测的电动汽车模糊优化能量管理研究
| 论文题名： | 融合工况构建和预测的电动汽车模糊优化能量管理研究 |
| 关键词： | 电动汽车;城市行驶工况;空调负载;能量管理;模糊逻辑控制 |
| 摘要： | 当前，纯电动汽车的行驶里程严重受到电池技术发展的制约。因此，如何在电池能量有限的前提下，提高纯电动汽车的能量利用率成为了纯电动汽车发展的关键性问题。此外，能量管理策略的控制效果与行驶工况息息相关。当前的能量管理策略大多以典型循环工况作为输入，忽视了不同城市道路下的工况特性。为此，本文以单电源纯电动汽车为研究对象，考虑城市行驶工况和空调负载对能量管理控制效果的影响，对融合工况构建和预测的电动汽车模糊优化能量管理进行以下几个方面的研究： （1）以纯电动汽车为试验对象，构建城市行驶工况。采集大量城市实际行驶数据，运用主成分分析和K-均值聚类算法将运动学片段划分成4类，并根据各类别占总时长的时间比例以及运动学片段距离聚类中心的距离选取代表性片段，构建城市行驶工况。通过与预处理后的数据进行对比，验证构建的城市行驶工况的有效性。 （2）提出纯电动汽车组合工况预测方法。对前后一定时间间隔的工况数据进行车速相关性分析，验证行驶工况的马尔科夫性。以预测准确度为评价指标，确定滚动时间窗的大小。采用滚动预测的方法对行驶车速进行预测，并在第一个滚动时间窗内采用基于构建行驶工况下的状态转移矩阵进行车速预测。该方法既可以保证车辆在运行初始时刻就开始预测，又能够保证预测的实时性和准确性。 （3）建立纯电动汽车整车模型。基于PID控制理论搭建驾驶员模型来反映驾驶员的驾驶意图。以试验数据为依托搭建电池模型和电机模型。通过搭建车辆纵向动力学模型，获得行驶阻力以及车辆实际车速。通过搭建空调模型以计算空调能耗。通过搭建整车控制器模型以计算整车能耗和进行能量管理分配，为后续能量管理仿真分析作铺垫。 （4）完成基于工况预测的能量管理策略的仿真分析。从电池SOC、电流、电压以及能量消耗率等方面，对基于循环工况的逻辑门限控制策略、基于工况预测的逻辑门限控制策略以及基于工况预测的模糊逻辑控制策略进行仿真试验对比，验证所提出策略的优势。接着采用灰狼优化算法对模糊控制器的隶属度函数优化，仿真结果表明该优化方法可以有效降低能量消耗率。 （5）对能量管理策略进行硬件在环测试试验。基于快速原型开发平台开发整车控制器算法软件，对底层模块、硬件I/O接口及通讯模块进行选择和配置，完成算法编译并刷写至控制器中。搭建硬件在环测试平台，测试结果验证了本文所研究的模糊优化能量管理策略在实时环境下的可行性与有效性。 |
| 作者： | 顾喜薇 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 盘朝奉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2020 |
| 正文语种： | 中文 |
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