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考虑发动机起停与排放特性的双电机行星排PHEV能量管理策略研究
| 论文题名： | 考虑发动机起停与排放特性的双电机行星排PHEV能量管理策略研究 |
| 关键词： | 插电式混合动力汽车;能量管理策略;怠速运行;起停频率;排放特性;粒子群优化算法 |
| 摘要： | 插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV）能够实现多种动力模式交替切换，不仅降低整车燃油损耗、减少尾气污染物的排放，同时又能保证车辆较长的续航里程，具有广阔的应用前景。但是，传统的混合动力汽车以燃油经济性为主要目标，往往动力性指标差强人意。据此，本文提出了双电机混合动力系统新构型，针对发动机怠速运行、频繁起停及排放特性开展能量管理策略的研究。论文的主要工作包括： （1）搭建含能量传递与排放特性的PHEV动力传动系统数学模型。首先，提出了双电机行星排的动力传动系统架构，分析了混合动力汽车多种不同的典型工作模式；其次，建立了整车纵向动力学模型、发动机模型、电机模型、驾驶员模型、动力电池模型、尾气排放模型等。 （2）考虑到发动机在频繁起停或者怠速运行状态下产生的油耗变化，提出了发动机起停优化控制模型，在等效燃油消耗最小控制策略（Equivalent Consumption Minimum Strategy,ECMS）的基础上加入了发动机起停优化控制模块，进而构建考虑发动机起停的能量管理策略，针对起停优化控制中影响起停频次的关键时间参数，采用粒子群优化算法对其进行优化。仿真结果表明，所提出的能量优化策略能够有效控制发动机的起停频次以及怠速运行时间，减少了因发动机频繁起停带来的燃油损耗，发动机燃油消耗相比优化前减少了5.4%，百公里等效油耗降低了4.1%，验证了所提出的能量管理策略能够有效提高整车燃油经济性。 （3）进一步以CO、HC、NOx等发动机尾气排放量为优化目标，设计一种考虑排放特性的自适应ECMS能量管理策略，采用遗传算法优化等效因子，从而有效控制发动机尾气排放。优化结果表明，在NEDC、WLTC、HWFET三种工况下，所设计的能量管理策略能够有效减少CO、HC、NOx尾气排放量，最大降幅分别达到20%、18%、21%。 （4）搭建双电机行星耦合的PHEV整车HCU硬件在环仿真（HiL）测试平台，基于上述控制策略，建立综合管理策略的验证方案，多种行驶工况的HiL测试结果表明，所提出的控制策略能够有效改善整车燃油经济性、降低尾气排放量，理论仿真与HiL验证结果最大偏差为11%，结果趋势保持一致，有效验证了综合管理策略的有效性与准确性。 |
| 作者： | 陈智星 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 陈龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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