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原文传递基于行驶工况感知的四驱PHEV自适应优化能量管理策略研究

论文题名：	基于行驶工况感知的四驱PHEV自适应优化能量管理策略研究
关键词：	四驱插电式混合动力汽车;能量管理策略;等效消耗最小策略;机器学习;群智能优化算法
摘要：	如今，插电式混合动力汽车（PHEV）作为多动力源的新能源汽车，具有复杂的能量耦合关系，能量管理策略的合理设计能够充分发挥整车的节能潜力，成为缓解全球能源危机的有效方案。相比于两动力源单桥驱动的PHEV，四驱PHEV中的多动力源和多动力部件共同构成了更为复杂的能量耦合关系。然而，在四驱PHEV能量管理中，动力源之间以及前电动机和后电动机之间的耦合输出关系呈现出高度的非线性。制定合理的能量管理策略来优化四驱PHEV的经济性，以最大限度地发挥四驱PHEV的节能潜力，成为一个有待解决的棘手挑战。　　为了充分发挥四驱PHEV的节能潜力，本文根据ECMS理论基础，并结合双层能量管理控制架构，建立一种自适应双ECMS（DA-ECMS），实现了四驱PHEV多能量流协同输出优化管理，充分发挥四驱PHEV的节能潜力。在DA-ECMS应用中，引入的多维度等效因子可以在满足动力性的前提下实现前轴油-电系统（发动机、发电机、动力电池三者构成的系统）优化管理，同时完成了前后轴电控系统的能量流优化。为了提高DA-ECMS的工况适应性和鲁棒性，采用离线与在线相结合的方式实现工况类别划分与识别，完成多维度等效因子取值的自适应调整，即采用多算法融合的方式离线完成工况类别的划分与多维度等效因子的优化，在线实现工况类别的识别与等效因子的匹配。因此，DA-ECMS综合考虑了工况信息、动力系统以及整车工作状态，权衡了经济性、实时性与工况适应性的关系。仿真结果验证了本文所提的DA-ECMS能够发挥四驱PHEV节能潜力的可行性。　　本文依托吉林省重点科技攻关项目，该项目主要针对某款四驱PHEV能量管理进行深入研究。本文主要对四驱PHEV能量管理进行策略的开发，在不同行驶工况下，实现四驱PHEV的最优经济性。本文的主要研究内容如下：　　（1）介绍了所研究的四驱PHEV系统架构并给出了整车关键部件参数，通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建了四驱PHEV整车模型，其中包括了驾驶员模型、整车动力学模型、发动机模型、发电机模型、前电动机模式、后电动机模型、动力电池模型。　　（2）完成了基于规则的四驱PHEV能量管理策略的分析，并对四驱PHEV不同模式之间的切换阈值以及不同模式下部件之间的能量流动方式进行了深入分析。　　（3）利用ECMS基础理论提出了一种适用于四驱PHEV的双ECMS，实现了动力源之间的能量分配和动力部件之间的能量分配，充分发挥了四驱PHEV的节能潜力。　　（4）为了进一步优化双ECMS中等效因子的取值，提高双ECMS的工况适应性和鲁棒性，进一步提高四驱PHEV的经济性，本文提出了一种双层能量管理控制架构下的自适应双ECMS（DA-ECMS），将四驱PHEV行驶工况的先验信息与双ECMS相结合，充分发挥四轮驱动PHEV的节能潜力。　　（5）分析对比了六种不同的四驱PHEV能量管理策略下的整车经济性，并对SOC变化、等效燃油消耗量、燃油消耗量进行了深入了分析。另外，为了更进一步分析和对比六种不同能量管理策略下四驱PHEV部件的工作特性，分别在六种不同能量管理策略下对发动机、前电动机和后电动机的工作点分布和输出转矩进行深入分析和对比，充分证明了本文提出的DA-ECMS够充分发挥四驱PHEV的节能潜力。通过硬件在环仿真，验证了DA-ECMS在实时环境中具有一定的可应用潜力。
作者：	郭志奇
专业：	车辆工程
导师：	郭建华
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2023