插电式混合动力汽车预测控制策略研究
发布时间：2020-06-12 22:14
【摘要】：插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)兼顾纯电动汽车和普通混合动力汽车的优点,是减少能源消耗、减少污染气体排放的有效途径,也是内燃机车辆向纯电动车辆转型的重要过渡产品。能量管理策略是影响其节能效果的主要因素,其决定了两个动力源之间如何能更好的协调工作,最大程度的发挥混合动力汽车的优势。传统的混合动力汽车采用基于规则的能量管理策略,不能根据当前工况以及实时获取的信息作出最优的决策。而基于优化方法的能量管理策略,可以很好的解决这一问题。本文建立了以GT-Suite和MATLAB/simulink联合仿真平台,搭建了插电式混合动力汽车整车模型,实现了基于规则的CDCS控制策略。应用动态规划算法计算了对应工况的全局最优解,并分析了不同网格离散程度对结果和计算时长的影响。将动态规划运用在模型预测控制框架中,通过确定SOC的可达区域减小计算量,并分析了不同预测区间长度对当前一步结果的影响。通过将发动机瞬时油耗和电池SOC关于转矩和转速的多项式拟合,建立在预测区间内线性约束的优化问题,使得计算时间减小,大大提高算法实时性。根据车辆实际行驶时行驶距离已知和未知两种情况,分析使用了两种SOC的约束方式,使得电池的SOC值可以较为合理的变化。为了建立更加符合实际驾驶员的车速预测模型,采用车载诊断设备读取了某实际驾驶员的包括高速、乡村、市区的实际驾驶信息作为预测模型的训练样本与测试样本。采用神经网络模型进行车速预测模型,探究了预测模型准确程度与输入时长关系,同时对比分析了预测准确度与输入变量的关系。分别构建了基于BP神经网络和RBF神经网络的车速预测模型,根据经验公式选取了关键参数并使用粒子群算法优化了神经网络初值,预测结果比以等时长车速输入的预测方法有一定提升。通过在一系列标准工况下的仿真,对比分析了各类控制策略在高SOC状态和SOC保持状态下的仿真结果。结果证明作者使用的方法在提高燃油经济型和提高算法实时性上是有效的。最后,通过对比不同的车速预测方法下的仿真结果,分析了预测结果准确度对实际油耗的影响,说明了精确车速预测模型的必要性。
【图文】：
图 1.1 2011-2017 年我国新能源汽车产销量[4]Fig. 1.6 Production and sales volume of new energy vehicle of China from 2011 to 2017目前已经研制出来的新能源汽车种类主要有甲醇燃料电池汽车、氢燃料电池汽车、纯电动汽车和油电混合动力汽车。其中，甲醇燃料电池和氢燃料电池汽车由于燃料不易储存及更换，以及车辆成本比较高的问题，在量产上还存在一定的困难。而纯电动汽车由于具有零排放、零污染等原因，成为目前发展的主流新能源汽车之一。但是由于其续航里程短，充电速度慢，电池能量密度低等特点，使其活动范围基本限制于市区。而且由于目前电池成本的较高，导致纯电动汽车在市场上和传统汽车相比略显无力。而混合动力汽车由于具有双动力源，即可以保证足够的续航里程，又可以保证发动机工作在最佳工况点，从而达到节能和减少排放的目的。其中油电混合动力汽车从发动机电机的参与度上分为两类，即普通的混动动力汽车（hybrid electric vehicle, HEV）和插电式混合动力汽车（plug-inhybrid electric vehicle, PHEV）。前者由于仍然以发动机为主动力源，电机只是参与协调发动机的工作，这类汽车的电池容量往往比较小，也不能以纯电动模式工作。
以及克莱斯勒的 ESX 相继推出。福特汽车于 2007 年基于其 HySeries 驱动系统推出了世界第一款插电式的燃料电池汽车 Edge，该车载有氢燃料电池和锂电池两种储能装置。2018 年，福特推出其明星车型新蒙迪欧的插电式混动版。通用汽车基于其 E-flex 推进系统，于 2010 年推出雪佛兰沃蓝达推出插电式混动版。克莱斯勒于 2016 年推出其插电式小型货车 Pacifica，纯电动续航里程达到 53 公里。在欧洲，，2008 年德国政府提出要在未来 10 年普及 100 万辆插电式混合动力汽车和纯电动汽车。欧盟下属机构欧洲投资银行（EIB）连续 5 年为欧洲汽车产业提供了贷款。如 2009 年上半年共发放了 70 亿欧元贷款用于新能源汽车的研发。德国于 2010 年启动了一项 4.5 亿欧元的锂电池开发计划，法国对购买低排量汽车的消费者提供最最高 5000 欧元的奖励。大众公司于 2013 年推出了新型节能车 XL1，NEDT 循环测试结果百公里油耗仅为 0.9 升，2015 年大众推出了其高尔夫和帕萨特的插电式混动版车型 GTE。2015 年奔弛公司推出了 C 级车的插电式混动版 C350e和 C350eL，提供 4 种运行模型供驾驶者选择。2018 年，宝马推出 5 系插电混动版，在补贴后价格持平于其对应车型燃油车。2016 年奥迪正式投产其单独为中国市场打造的插电式混动车型 A6Le-tron。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7
本文编号：2710184
【图文】：
图 1.1 2011-2017 年我国新能源汽车产销量[4]Fig. 1.6 Production and sales volume of new energy vehicle of China from 2011 to 2017目前已经研制出来的新能源汽车种类主要有甲醇燃料电池汽车、氢燃料电池汽车、纯电动汽车和油电混合动力汽车。其中，甲醇燃料电池和氢燃料电池汽车由于燃料不易储存及更换，以及车辆成本比较高的问题，在量产上还存在一定的困难。而纯电动汽车由于具有零排放、零污染等原因，成为目前发展的主流新能源汽车之一。但是由于其续航里程短，充电速度慢，电池能量密度低等特点，使其活动范围基本限制于市区。而且由于目前电池成本的较高，导致纯电动汽车在市场上和传统汽车相比略显无力。而混合动力汽车由于具有双动力源，即可以保证足够的续航里程，又可以保证发动机工作在最佳工况点，从而达到节能和减少排放的目的。其中油电混合动力汽车从发动机电机的参与度上分为两类，即普通的混动动力汽车（hybrid electric vehicle, HEV）和插电式混合动力汽车（plug-inhybrid electric vehicle, PHEV）。前者由于仍然以发动机为主动力源，电机只是参与协调发动机的工作，这类汽车的电池容量往往比较小，也不能以纯电动模式工作。
以及克莱斯勒的 ESX 相继推出。福特汽车于 2007 年基于其 HySeries 驱动系统推出了世界第一款插电式的燃料电池汽车 Edge，该车载有氢燃料电池和锂电池两种储能装置。2018 年，福特推出其明星车型新蒙迪欧的插电式混动版。通用汽车基于其 E-flex 推进系统，于 2010 年推出雪佛兰沃蓝达推出插电式混动版。克莱斯勒于 2016 年推出其插电式小型货车 Pacifica，纯电动续航里程达到 53 公里。在欧洲，，2008 年德国政府提出要在未来 10 年普及 100 万辆插电式混合动力汽车和纯电动汽车。欧盟下属机构欧洲投资银行（EIB）连续 5 年为欧洲汽车产业提供了贷款。如 2009 年上半年共发放了 70 亿欧元贷款用于新能源汽车的研发。德国于 2010 年启动了一项 4.5 亿欧元的锂电池开发计划，法国对购买低排量汽车的消费者提供最最高 5000 欧元的奖励。大众公司于 2013 年推出了新型节能车 XL1，NEDT 循环测试结果百公里油耗仅为 0.9 升，2015 年大众推出了其高尔夫和帕萨特的插电式混动版车型 GTE。2015 年奔弛公司推出了 C 级车的插电式混动版 C350e和 C350eL，提供 4 种运行模型供驾驶者选择。2018 年，宝马推出 5 系插电混动版，在补贴后价格持平于其对应车型燃油车。2016 年奥迪正式投产其单独为中国市场打造的插电式混动车型 A6Le-tron。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7
【参考文献】
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6 王旭东,邵惠鹤;RBF神经网络理论及其在控制中的应用[J];信息与控制;1997年04期
本文编号：2710184
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