基于DA-ECMS的插电式混合动力汽车能量管理策略研究

发布时间：2020-07-06 07:41

【摘要】：目前,插电式混合动力汽车对于缓解能源危机及环境压力有重要意义,有利于实现传统内燃机汽车向纯电动汽车的过渡。插电式混合动力汽车节能减排的效果主要依靠其结构优势及能量管理策略。能量管理策略是混合动力汽车的核心技术之一,在过去十几年间,能量管理策略得到广泛而深入的研究,从规则策略到优化策略,控制效果取得很大的进步。然而,在所有优化策略中,即使是瞬时优化策略:等效油耗最低策略(Equivalent Consumption Minimum Strategy,ECMS),在应用于实车时,实时性仍显不足,这也是优化算法应用于实车的最大障碍。为提高ECMS的计算效率,基于算法离散化的思想,提出一种结合实验和数学方法的ECMS离散化方法。首先,根据ECMS的仿真结果,提取模式切换扭矩MAP,将驱动模式分为纯电驱动模式和混合驱动模式,进而实现ECMS策略的模式控制与扭矩分配的解耦。然后,对于混合驱动模式,推导等效油耗的近似解析方程,获取最优扭矩的约束条件,从而实现将整个可行域的数值搜索计算,转化为只需计算5个离散点的数值计算方法,提出离散化等效燃油消耗最低策略(Discrete Equivalent Consumption Minimum Strategy,D-ECMS)。仿真结果表明,与ECMS策略相比,D-ECMS的运算时间降低90%以上,油耗偏差2%以内,证明D-ECMS能够极大的提高算法计算效率,且能保持与ECMS接近的燃油经济性。为充分利用电池电能,分析不同出行里程和电池SOC初值的最优SOC下降轨迹,对于已知出行里程的情况,提出随里程线性下降的SOC轨迹规划,并根据SOC偏差在线调整等效因子,实现实际SOC对参考SOC的跟随。对于未知出行里程,根据里程利用因子的理念,提出基于历史出行里程分布概率最大的区间平均值作为SOC规划的参考里程。为选取更合适的初始等效因子,采用割线法求出不同出行里程和SOC初值时的最优等效因子,得到等效因子基准值MAP。进一步分析等效因子基准值对控制策略的影响,论证对等效因子基准值进行在线更新的必要性,构建基准等效因子的更新方法,由此提出能适应不同工况和出行特征的离散化自适应等效燃油消耗最低策略(Discrete Adaptive Equivalent Consumption Minimum Strategy,DA-ECMS)。对DA-ECMS策略进行离线仿真和硬件在环实验。仿真结果表明,与电量消耗-电量保持(Charge Depleting/Charge Sustaining,CD-CS)策略相比,DA-ECMS策略能更合理的分配扭矩,实现更低的油耗。硬件在环实验证明DA-ECMS策略的实时性满足嵌入式系统的需要。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U469.7
【图文】：

技术路线图,技术路线

技术路线

示意图,混合动力系统,并联式,结构布置

第二章插电式混合动力汽车建模力汽车设计过程中，构建合理而有效的汽车模型，应用系统开发成本、缩短产品开发周期。本文的研究对象是动力汽车，其结构布置示意图如图 2-1 所示。发动机的合器 1 进行耦合，然后通过自动变速器、差速器和半轴传通过离合器 1 与电机轴连接，电机输出轴通过离合器 2合器 1 断开、离合器 2 接合，整车工作在纯电动模式；离工作在并联驱动模式，发动机可以单独驱动车辆，也可可以带动电机为电池充电；离合器 1 接合、离合器 2 断充电模式。整车动力系统参数如表 2-1 所示。

电机效率

0200040006000010020002e图 2-2 发动机燃油消耗 MAP机模型CMS 策略需要获取电池电能的等效油耗，因此需要计算电率，与发动机的模型类似，这里只关心电机的输入输出关器看作一个整体，采用实验的方法，获取电机不同转速和了简化模型，认为电机驱动和发电的效率 MAP 对称，建，电机效率可以通过电机输出转矩和转速插值得到，电机示。

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