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考虑坡道信息的智能型PHEV经济性车速规划与能量管理研究
| 论文题名： | 考虑坡道信息的智能型PHEV经济性车速规划与能量管理研究 |
| 关键词： | 插电式混合动力汽车;车速规划;能量管理;经济性 |
| 摘要： | 随着环境保护与能源危机问题的愈加严峻，各国政府对能源消耗与尾气排放的监管日趋严格，全球汽车产业掀起了从传统燃油车向新能源汽车发展的浪潮。插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）作为传统燃油车向纯电动车转变的过渡车型，其兼具燃油车与纯电动车的优势，具有广阔的发展前景。本文以智能型PHEV为研究对象，针对车辆在坡道行驶能耗较高的问题，重点研究智能型PHEV在坡道路况的经济行驶控制方法，以提高PHEV车辆在坡道行驶的能耗经济性。 （1）分析PHEV的构型特点与工作模式，搭建整车动力系统关键模型，制定基于规则的CD-CS能量管理控制策略，以WLTC的组合工况进行仿真，分析车辆模型与能量管理策略的有效性与合理性。 （2）针对车辆在坡道工况行驶时能耗经济性较差的问题，提出基于梯形速度规划算法与CD-CS能量管理策略的智能车分层控制策略。智能车分层控制策略的基本思路是通过上层控制器中的梯形速度规划算法规划出车辆在真实路况的车速，然后结合道路坡度信息输入到下层控制器以CD-CS策略进行能量分配，进而指导车辆经济行驶。仿真结果表明，在分层控制策略下，车辆通过仿真路段耗时936.6s，消耗燃油0.6135L，动力电池SOC下降0.1907。 （3）针对分层控制策略中车速规划与能量管理未同步进行导致动力源部分工作点分布于低效区间的问题，提出基于动态规划的全局经济车速规划算法。构建计及行程时间与行驶能耗协调优化的多目标优化问题，设计了基于动态规划方法的坡道经济车速规划算法。仿真结果表明，同等条件下基于动态规划的全局经济车速规划算法较分层控制策略减少了8.29%的燃油消耗，减少了26.06%的电量消耗，但行程时间增加了94.96%。 （4）针对全局优化算法计算量大不能实时在线优化的问题，提出考虑能量转化的瞬时经济车速控制策略。总结归纳全局最优经济车速的变化趋势，分别设计车身动能、电池电能与燃油的等效转换因子。通过道路坡度、行驶车速以及电池SOC状态信息，解析计算动能的等效转换因子和电能的等效转换因子，求解等效能耗最小时的发动机扭矩、驱动电机扭矩以及变速器速比。仿真结果表明，相比于分层控制策略，燃油消耗量降低了4.12%；较全局经济车速规划算法减少了34.52%的行程时间，同时减小了计算量，可实现车载微型处理器的实时在线优化。此外，设计跟车场景下的瞬时车速控制策略，以可变车头时距策略保证车辆跟车时的行车安全。仿真结果表明，跟车场景下瞬时车速控制策略可有效保证车辆的跟车安全，同时兼顾车辆行驶的能耗经济性。 |
| 作者： | 任淋 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 罗勇;斯红路 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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