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混合动力车辆发动机起动过程仿真与优化控制研究
| 论文题名： | 混合动力车辆发动机起动过程仿真与优化控制研究 |
| 关键词： | 混合动力车辆发动机;起动仿真;起动策略;引力搜索算法;能耗优化 |
| 摘要： | 混合动力可以利用电机和内燃机各自的优势，取长补短，在提升的能效的同时避免里程焦虑，是车辆动力系统主要的发展方向之一。混合动力系统中的发动机间歇性工作，在驾驶过程中会频繁起动。而起动过程是发动机油耗和排放控制最困难的工况，也是工程应用中的难点问题。考虑到混合动力系统具有能力更为强大的电机，可以为发动机起动优化带来新的助益，本文针对混合动力系统中发动机起动过程优化开展研究，探索最佳的起动控制策略，降低起动能耗并改善扭矩输出的平顺性。 针对国产某SUV混合动力车型，基于GT-SUITE软件平台，建立了发动机和混合动力系统仿真的基础平台，并通过试验数据验证了仿真平台的准确性，为起动过程的策略开发提供了完善、可靠的平台。 针对当前普标采用的简化模型在发动机瞬态过程模拟中的不足，搭建了发动机起动过程的物理模型。基于实验数据采用最小二乘法对起动模型中的关键参数进行了整定辨识，使模型在起动过程输出转速相对实验最大偏差为3.82%，起动能耗的最大偏差为2.15%。考虑到所建混合动力系统模型集成仿真运行速度过慢，不利于控制策略优化研究，对发动机模型进行了简化。通过减少管路流动计算和模型计算的方法，在保留瞬态过程仿真能力的同时将仿真速度提升了4.5倍。简化后的模型精度与详细模型比误差在4%以内。 针对发动机起动时动力系统输出扭矩波动造成车身冲击度的问题，并优化能耗，提出了基于电机扭矩补偿的发动机起动控制策略。仿真研究表明，该起动策略相比于传统起动方式能够降低起动油耗9.51%，冲击度下降45.3%。利用混合动力系统自身的特点，采用引力搜索算法对起动过程中发动机的节气门开度设置进行了优化，将单次起动能耗进一步降低了1.56%。基于WLTC驾驶循环工况，对所开发混合动力系统发动机起动策略进行分析研究，与沿用传统发动机起动策略相比，使用协同起动策略，车辆起动次数减少，燃油消耗量降低了7.202%，能耗降低了7.196%。 |
| 作者： | 张浩 |
| 专业： | 动力工程 |
| 导师： | 陈韬 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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