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原文传递搭载DHT混合动力汽车多目标优化能量管理策略研究

论文题名：	搭载DHT混合动力汽车多目标优化能量管理策略研究
关键词：	专用变速器;混合动力汽车;能量管理;电池寿命;多目标优化
摘要：	节能、环保、安全、智能是现代汽车产业顺应可持续发展要求而确定的发展方向。混合动力专用变速器（DedicatedHybridTransmission,DHT）是能够高度耦合发动机与电机工作特性，最大效率发挥动力系统性能的一项主流技术。搭载DHT插电式混合动力汽车（Plug-inHybridElectricVehicle,PHEV）节油优势明显，但结构更复杂，针对其搭建合理的能量管理策略，协调优化发动机与电机功率分配是发挥其优势的关键。与此同时，动力电池占据了PHEV购置成本的重要部分，但目前大部分能量管理策略仅考虑燃油经济性，忽视了电池寿命迅速衰减造成整车综合行驶成本增加、使用年限缩短的问题。因此，本文基于某款搭载DHT插电式混合动力汽车，分别建立规则型与优化型能量管理策略，并将电池寿命衰减引入能量管理策略进行定量分析，搭建考虑电池寿命的多目标优化能量管理策略，主要研究内容如下：　　首先，针对本文研究对象，分析车辆结构主要特点、动力系统构型、工作模式及各模式下能量流等，以目标动力性能指标为依据，根据车辆纵向动力学，对发动机、双电机、动力电池以及各传动齿轮速比进行参数匹配，并采用试验建模法在MATLAB/Simulink平台建立面向能量管理的动力部件简化数值模型，仿真分析证明匹配结果满足各项动力性指标。　　其次，建立被广泛应用的规则型能量管理策略。确定以电池SOC值为依据的模式划分规则，将整车工作模式划分为纯电模式、电量消耗模式、电量保持模式；同时确定整车在不同工作模式下的动力分配规则，设定模式划分逻辑门限值，仿真分析其控制效果，并利用硬件在环（Hardware-In-the-Loop,HIL）测试进行验证。　　然后，针对规则型能量管理策略对工程经验的依赖性与无法达到最优的问题，基于庞特里亚金极小值原理，建立PHEV自适应等效消耗最小能量管理策略（Adaptive-EquivalentConsumptionMinimizationStrategy,A-ECMS）；引入惩罚函数并利用PI控制器自适应调节等效因子的大小，提升能量管理策略对SOC的控制能力与应对变化工况的适应能力。此外增加发动机扭矩波动限制，将发动机扭矩波动等效为油耗，有效限制ECMS能量管理策略下发动机频繁的扭矩波动，进一步提高整车工作效率。　　最后，对锂离子电池结构、寿命衰减机理、寿命衰减主要影响因素进行分析，确定以电池容量衰减作为循环寿命衰减的评价指标，结合电池寿命衰减试验数据建立电池容量衰减半经验模型，通过进行对比，能够较好吻合试验数据，证明模型对电池寿命预测的准确性；将电池容量衰减模型引入到能量管理策略中，搭建考虑电池寿命的多目标优化能量管理策略；利用模式搜索优化算法，对控制参数进行最优求解，优化后综合等效油耗降低4%。最后仿真对比分析三种策略的控制效果，考虑电池寿命的多目标优化能量管理策略为综合使用成本最低的控制策略，综合使用成本分别比A-ECMS、规则型控制策略降低5%与10.9%。
作者：	卿海
专业：	工程(车辆工程)
导师：	张志刚;蔡建伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆理工大学
学位年度：	2023