混合动力汽车系统参数匹配与控制策略研究

广西大学硕士学位论文混合动力客车动力系统参数匹配与控制策略研究姓名：郑毅申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：吴彤峰20070610混合动力客车动力系统参数匹配与控制策略研究作者：郑毅学位授予单位：广西大学相似文献(6条)1.学位论文赵涛一种新型混合动力电动汽车的动力系统设计、仿真及电机驱动系统的研究2005混合动力汽车融合了内燃机汽车和电动汽车的优点，是解决能源短缺和改善环境的有效手段之一，也是当代汽车发展的重要方向，被列入了我国“十五”863计划和国家有关推广计划中，对混合动力汽车关键技术的研究具有非常重要的现实意义。论文在全面分析了混合动力电动汽车的发展现状与趋势的基础上，以一种新型混合动力汽车HFC6500HEV为研究对象，进行了混合动力系统的控制策略、电机驱动系统等方面的研究。首先，对并联混合动力汽车的工作模式进行了分析，推导了功率混合动力系统功率流约束条件，对并联混合动力电动汽车进行了动力学分析，并在汽车布局限制的约束条件下，对HFC6500HEV的动力驱动系统进行了设计，根据客观条件和设计要求，确定了电机、电池的参数，并根据HEV的实际运行状态，制定了多能源系统的工作模式。第二、根据所开发的混合动力电动汽车的实际数据和系统结构，在ADVISOR平台上，建立了HFC6500HEV的部件和整车模型，在混合控制策略分析的基础上，考虑在市区和高速两种工况循环下，分别对HFC6500HEV进行了电气辅助和模糊燃油最优的控制策略的仿真分析，并和传统的内燃汽车进行了同等条件下的比较分析，仿真结果表明HEFC6500HEV整车结构合理，采用混合控制比传统的内燃汽车在燃油和排放方面均有有效的改善。第三、在Matlab/Simulink平台上建立了无刷直流电机驱动系统的动态模型，提出无刷直流电机的模糊自适应-PI控制，根据偏差和偏差变化率，在线修改PI的积分时间常数和比例系数，控制PWM输出信号，获得了很好的控制效果。第四、对开关磁阻电机驱动系统的电动和制动进行了分析，提出了开关磁阻电机驱动系统仿真建模的新方法，在Matlab/Simulink中，建立了独立的功能模块，再进行功能模块的有机整合，搭建了开关磁阻电机驱动系统的仿真模型，仿真结果表明了该方法的合理性，有效性，为实际电机驱动系统的设计和调试提供了新的思路和借鉴。第五、在Matlab/Simulink平台上建立了永磁直流电动机的PWM驱动系统的动态模型，考虑到永磁电机对温度的敏感性，建立了动态的温升模型，同时在模型里，引入了温度对电机参数的修正。第六、根据混合动力的工作模式，针对电机电动和回馈制动两种运行状态，提出了双模PWM电流控制策略，在电动运行时，采用PI调节和受限单极PWM控制，在制动过程中，根据通常的PWM控制不能对回馈电流峰值进行有效的控制而可能损坏电池，本文提出采用电流滞环控制，仿真表明，该控制效果要好于PWM控制回馈制动。第七、以16位DSP、CAN总线通讯为技术特征，设计了整车控制系统和电机控制系统应用。基于IPM智能功率模块设计了H桥PWM功率变换器，可以使电机在四象限运行，根据汽车对EMC的严格要求，对驱动系统进行了电磁兼容的设计。第八、在研究CAN总线协议原理和SAEJl939编码定义规则的基础上，为满足混合动力电动汽车控制策略需要，设计了HFEC6500HEV的总线应用层协议。参照SAEJl939，在CAN2.0B的基础上对标准帧的仲裁域进行了重新定义，并提出了具体的实施办法。最后，进行了样车安装和调试，完成了稳态下的不同工作模式实验和动态工况下工作模式的转换实验。在实际实验中，验证了动力系统的匹配情况，考核了系统结构，控制策略和控制系统，实验表明系统可靠、动力系统匹配合理，控制策略有效。2.学位论文浦金欢混合动力汽车能量优化管理与控制策略研究2004混合动力汽车(HEV)是在电动汽车发展过程中出现的一种低油耗、低排放、续驶历程长、价格适中,兼兼具纯电动汽车和传统油汽车优点的新型汽车,由于在技术、经济和环境等方面的综合优势,HEV被认为是目前最切实的清洁汽车方案.本文以国家863计划混合动力轿车项目及其整车控制系统子课题为背背景,主要研究HEV的控制策略服及其在实际上的应用.本文围绕整车能量优化管理和控制策略设计;作了几方面的工作:HEV整车前向仿真建模;基于规则的逻辑门限控制策略设计;控制策略的离线参数优化;模糊逻辑控制策略设计;基于动态规划的全局最优控制研究;最后是控制策略的试验研究验证.3.学位论文彭栋混合动力汽车制动能量回收与ABS集成控制研究2007制动状态下的能量回收是提高混合动力汽车(HEV：HybridElectricVehicle)燃油经济性和延长其行驶里程的一项重要技术，在制动过程中，电动机作为发电机来使用，回收的能量以电能的形式存贮到电池中。制动能量回收技术是目前混合动力汽车制造商广泛采用的一项技术，通过电机的辅助制动，通常情况下可以将制动过程中车辆的部分动能回收到蓄电池，极大的提高了能量利用率。考虑到电机的制动效能以及制动稳定性，当前的混合动力汽车大都采用电、液制动相结合的混合制动方案，即保留了原有的ABS(ABS：Anti-LockBrakingSystem)液压制动控制系统。因此，如何在确保制动安全性的前提下，使能量回收制动和ABS液压制动协同工作，最大限度回收能量就成为混合动力汽车研究的关键性技术之一。本文以国家“863计划”混合动力轿车项目及其整车控制系统子课题为背景，主要研究混合动力汽车的电、液混合制动控制策略及其在实车上的应用。制动控制策略的设计是混合动力汽车制动控制系统开发的关键环节，是一个涉及复杂问题决策和非线性时变系统控制的复杂问题，由于混合动力汽车的制动系统涉及电、液两个系统的协同工作，因而建立能够反映制动系统实际情况的仿真数学模型非常困难，同时，由于路面附着条件的影响以及驾驶员制动意图的不确定性，也增加了制动控制策略设计的难度。本文从制动安全性和能量回收效率两方面出发，做了如下几个方面的工作：混合动力汽车制动控制系统仿真建模；制动控制系统综合控制策略(CBCS：CombinedBrakingControlStrategy)的设计和研究；基于最优滑移率及制动力矩动态分配的模糊控制策略(FCS：FuzzylogicControlStrategy)的研究以及制动控制策略的实车试验研究和验证。本文建立了适合混合动力汽车制动系统仿真分析的动力学模型。这是混合动力汽车制动系统控制策略开发的重要组成部分，直接关系到制动控制器的开发效率和精度。制动系统动力学模型主要包括整车模型，非稳态半经验轮胎模型，ABS液压系统模型，电机及其控制系统模型，电池及其控制系统模型。建模过程采用实验建模与理论建模相结合的方法，其中对轮胎非稳态半经验模型和基于ABS液压调节器的液压系统模型进行了较为深入的研究，为获取必要的计算参数进行了相应的试验测试。通过电机和电池的台架试验分别获取了电机和电池的输入输出特性。仿真和试验结果都表明文中建立的制动系统动力学模型正确且稳定有效，能够满足实时控制精度要求及后续研究工作需要。在建立制动系统动力学模型的基础上，搭建了整车制动系统仿真平台，基于此仿真平台，分析了混合动力汽车在制动状态下的能量管理策略，对制动模式和能量回收约束条件进行了分析，在此基础上研究了混合动力汽车制动控制系统综合控制策略(CBCS)及其设计方法，对ABS控制变量，如：轮速信号的采集与计算，轮加减速度的计算以及参考滑移率的计算进行了详细且以实用化为目标的算法设计，在对制动控制系统深入研究的基础上，设计了制动系统控制规则库和控制程序，确定了电机制动/液压制动控制系统不同的控制功能，实现了对制动力矩的合理分配。针对不同的制动需求，分别对新欧洲行驶循环(NEDC)下的制动，轻度制动，中度制动以及紧急制动进行了仿真分析，仿真结果证明，CBCS控制策略在NEDC行驶循环以及轻、中度制动状态下均能够高效的回收能量；对于在不同附着条件路面上的紧急制动情况，均能够通过对制动力矩的调整来确保制动过程的安全及稳定。在CBCS控制策略研究的基础上，本文进一步提出了基于模糊控制逻辑的混合动力汽车制动系统模糊控制策略(FCS)的设计，设计了基于最优滑移率控制的模糊控制器和基于制动力矩动态分配的模糊控制器，前者可以确保在不同附着路面上车辆能够稳定运行在该路面的最优滑移率处，后者则可以根据制动系统的实际需求动态的调整能量回收制动力矩和液压制动力矩的大小。针对不同的路面附着情况，建立了不同的模糊控制规则库，并对CBCS控制策略和FCS策略的仿真结果进行了对比分析。仿真结果表明，与CBCS控制策略相比，FCS控制策略能够更好的实现制动力矩的分配，能够提升车辆的制动效能及能量回收效率。本文的研究工作为实现模糊控制技术在混合动力汽车制动控制系统上的实际应用打下了良好的基础。本文的最后部分为实车的底盘测功机试验以及实车道路试验。底盘测功机试验对本文所设计的混合动力汽车制动系统综合控制策略(CBCS)进行了NEDC行驶循环测试分析，通过对测试结果统计数据的分析，发现试验结果与仿真结果非常接近，这验证了制动系统动力学模型的正确性以及制动控制策略对制动力矩的有效控制。实车道路制动试验在三种不同附着系数路面上进行，道路试验结果表明，采用本文提出的CBCS控制策略能够确保车辆在紧急制动情况下的制动安全性，其制动效能和稳定性与原车制动系统相近，CBCS控制策略的稳定性和有效性得到了验证。作为混合动力汽车的关键技术之一，制动控制技术的研究在混合动力汽车的设计开发过程中占有重要的地位，本文的研究工作对于提高我国在混合动力汽车制动控制系统领域的研究水平具有一定的意义。4.学位论文何志生四轮驱动混合动力汽车整车性能仿真试验研究2005随着汽车工业和整个社会的发展，汽车已成为人们生活的重要组成部分，同时也暴露出许多听亟待解决的问题，能源和环保是其中倍受关注的两大方面。世界各主要工业发达国家纷纷以政府行为在经济和政策上大力扶持新型清洁、高效、节能汽车的研究和开发，代用燃料汽车、电动汽车、气动汽车等新能源汽车技术发展迅速，其中电动汽车的成就尤其突出。纯电动汽车虽然具有零排放的特点，但动力电池在能量密度、寿命、价格等方面的缺陷，限制了其广泛运用。燃料电池成本高、价格贵，短期内难以实现产业化。混合动力汽车则融合了传统内燃机汽车和纯电动汽车优点，克服了BEV和FCEV在开发过程遇到技术瓶颈和成本问题，同时具有很好的燃油经济性和排放水平，发展前景广阔。本文结合研究所承担的混合动力汽车关键技术研究相关子课题，对混合动力汽车整车动力匹配和仿真建模进行相关研究。首先建立了混合动力汽车整车功率平衡方程，分析了发动机、电机和动力电池等混合动力汽车动力部件运行特征，在此基础上给出了根据动力性设计目标对四轮驱动混合动力汽车进行初步动力匹配设计的关系式。然后分析了四轮驱动混合动力汽车受力特性，建立了整车纵向动力学模型；分析了驾驶员模型和车辆控制器模型功能；分析了发动机、电机和动力电池运行特性的数学描述，给出了相关物理量间的函数关系。在此基础上基于MATLAB/SIMULINK仿真环境建立了整车仿真模型。随后研究了混合动力汽车动力性、经济性和排放性的仿真方法。基于已经建立的仿真模型针对多种道路循环工况进行仿真，分析了整车油耗和排放特性。基于功率平衡方程给出了动力性指标的计算公式。然后分析了循环工况对四轮驱动混合动力汽车整车性能的影响，指出混合动力系统在设计之初就应该考虑典型车辆运行条件对动力部件进行合理匹配。并基于上海道路循环进行了仿真分析。最后，关于进一步工作的方向进行了简要的讨论。关键词：混合动力汽车动力匹配建模仿真道路行驶循环工况5.学位论文张林并联混合动力汽车动力系统参数与控制策略设计及仿真2006随着石油资源的匮乏和大气环境的恶化，人们对节能和环保的呼声越来越高。为此各种各样的电动汽车(EV)脱颖而出。但是由于电池技术在提高其储能量方面没有实质性的突破，使得由蓄电池驱动的纯电动汽车的实用性受