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原文传递外接充电式混合动力汽车能量控制策略的研究

论文题名：	外接充电式混合动力汽车能量控制策略的研究
关键词：	充电式混合动力汽车;能量控制;发动机;逻辑门限值;电机参数;仿真实验
摘要：	汽车的发明给人类社会带来了巨大的文明,它正在改变着人们的工作、生活和思维方式,已成为当今社会最重要的交通工具之一,汽车工业成为国民经济的支柱产业。但同时,汽车工业的快速发展也带来了巨大的负面影响,诸如石油资源的日益枯竭,大量废弃物的排放等。随着汽车保有量的不断增多,汽车带来的负面影响日益突出,节能减排和应对气候变化成为了人类共同面临的挑战。　　近年来,节能环保、绿色出行理念受到国际社会的广泛认同。混合动力汽车已经成为了交通工具发展的热点和汽车产业研发的重点。充电式混合动力汽车很好的融合了传统汽车和电动汽车的优点,展现出其良好的实用性和环保性。　　能量控制策略的制定是充电式混合动力汽车设计成败的关键,是充电式混合动力汽车技术的核心。良好的能量控制策略能够合理的分配车辆在行驶时需求能量在发动机和电机之间的分配,以保证其良好的动力性、燃油经济性和排放性。因此,在充电式混合动力汽车的研究中,能量控制策略的研究就显得至关重要。　　基于逻辑门限值的能量控制策略,因其思路简单、代码转化率高、实施方便以及在行驶时能够获得较好的控制效果,而成为多数混合动力汽车广泛使用的控制策略。逻辑门限值的参数通常是事先设定好的,并且是固定不变的。这种控制策略往往只能保证发动机的输出特性在其较高效的区间内,并不能保证总是实现发动机的效率最优化。针对不同路况和车辆参数发生变化的情况下,车辆行驶时的适应能力较差。所以需要对控制策略做进一步的分析和研究。　　本文的主要研究内容如下: 　　(1)电机是充电式混合动力汽车的主要动力源之一,因此需要对电机的工作效率做进一步的分析和研究,根据电机的参数,做出电机最佳效率曲线。结果表明,电机的最佳效率曲线贯穿整个转速区间,具有良好的可控性。电机在最佳效率曲线上工作时,能够保证效率值很高,但是不同的转矩和转速需求下,电机不一定总能工作在最佳效率曲线上,因此文中做出了电机的最佳效率区间,尽可能的使电机工作在高效率区间,又能够满足转速和转矩的需求。　　(2)发动机是充电式混合动力汽车的另一个动力源,所以仿造对电机的处理,做出了发动机的最优控制曲线,并同时做出了发动机的最优控制区间。　　(3)根据发动机和电机的最优控制曲线、最优控制区间和最佳效率曲线与最佳效率区间,在不同的电池电量和需求扭矩的约束条件下,制定出了最优控制区间的控制策略。并在matlab/simulink环境下,对控制策略进行建模。把建模结果嵌入到混合动力汽车仿真软件ADVISOR2002中,通过仿真,新的控制策略在燃油经济性和排放性方面,有着很大的提高。然后应用遗传算法,对发动机的最佳效率区间的边界和电池荷电状态SOC(State of charge)做了进一步的优化。经过优化,车辆的燃油经济性和排放性都有了进一步的提高。　　(4)电机除了用于驱动汽车以外,还可以用来制动。因此在分析了制动原理的基础上,制定出了再生制动能量控制策略。策略中根据不同的制动强度和电池的SOC,合理的分配了制动力在摩擦制动力和再生制动力之间的比例。电池的寿命也是制约着混合动力汽车发展的一个原因。车辆的安全性还包括电池寿命的安全性。所以控制策略的最后,使用模糊控制原理,对刹车过程中电池的防过充性能做了进一步限制。通过仿真,防过充能力有了很大的提高。　　本文对控制策略的研究进行了一定的分析和仿真实验,可以为后续的研究提供一定的帮助,为充电式混合动力汽车的发展尽一点绵薄之力。这也正是本文研究的目的所在。
作者：	刘红亮
专业：	控制理论与控制工程
导师：	董学平
授予学位：	硕士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文