基于动态规划的PHEV规则控制策略优化设计研究

发布时间：2020-11-15 05:11

　　 插电式混合动力汽车在不同模式切换过程中发动机频繁起停,造成排气温度和SCR催化器内壁温度下降,进而导致催化效率降低和排放恶化。因此制定的整车控制策略除了要完成功率流分配,使动力系统各部件间相互协调工作外,还要保证在满足期望动力输出的条件下,对发动机工作点进行优化控制,加快SCR催化器起燃,并使得混合动力系统总体油耗及排放性能指标达到最优。本文以插电式柴电混合动力汽车为研究对象,围绕“由动态规划算法优化结果归纳出可提高整车燃油经济性和排放性能的规则控制策略”这一关键问题展开研究,进行的主要工作内容如下。(1)根据已知台架实验数据,基于Matlab/simulink平台建立各关键部件的动力学模型,主要采用理论建模法和实验建模相结合的方法,建立了包含发动机模型、后处理系统模型、ISG电机模型、电池组模型和传动系模型、驾驶员模型在内的整车动力学模型。(2)以整车特定循环工况下的燃油消耗量和排放加权最低为优化控制目标,运用动态规划算法,开发了插电式混合动力汽车燃油经济性和排放优化控制计算程序。完成了油耗和后处理排放的多目标全局优化问题的求解,得到最优控制变量和多目标函数的最优值;通过调节目标函数中权值系数,获得最优的整车燃油经济性和排放Trade-off关系。(3)根据动态规划算法优化计算结果,运用统计分析和线性拟合方法归纳了动力总成模式切换和能量分配的控制规律,制定了基于DP优化结果的改进型CDCS策略。仿真结果表明,采用改进型CD-CS规则控制策略在油耗、NOx和PM排放指标上分别比传统CD-CS策略降低9.19%、8.62%、6.06%,验证了基于DP提取的控制规则可用于优化基于逻辑门限值的规则策略。(4)在MATLAB/Simulink平台上用TargetLink工具实现了规则控制策略的自动代码生成,完成了从模型到产品级C代码的转换,并进行硬件在环仿真,最后将该代码下载至目标控制器实物中测试实验。两者实验结果表明,经TargetLink工具自动生成的代码能保证目标控制器对混合动力系统控制的准确性和可靠性,其代码大小和执行效率都在可接受范围之内。
【学位单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U469.7
【部分图文】：

循环限制为 8.0×1011/km，瞬态工况循环限值 6.0×1011/krn。图 1.1、1.2 对美国和欧洲的柴油机油耗法规进行了比较。图1.1 美国与欧洲轻型柴油机瞬态循环排放标准对比[86]Fig 1.1 U.S. Vs Euro Heavy-Duty Engine Transient Cycle Emission Standards图1.2 美国与欧洲重型柴油机瞬态循环排放标准对比[86]Fig 1.2 U.S. Vs Euro Heavy-Duty Engine Transient Cycle Emission Standards国内的柴油车排放标准移植采用欧洲的标准，但施行时间要晚 6～8 年。轻型柴油机方面，北京和上海在 2008 和 2009 年实施了国Ⅳ轻型柴油车排放标准，并在 2012 年实施国 V 排放标准。由于油品未达标，全国范围内国Ⅳ轻型柴油车排放标准从 2011 年 7 月推迟到 2013 年 7 月实施。对于重型柴油机，国内分别于 2000年 9 月、2003 年 9 月和 2007 年 1 月实施了第一、二、三阶段排放标准。由于国产2

[86]Fig 1.1 U.S. Vs Euro Heavy-Duty Engine Transient Cycle Emission Standards图1.2 美国与欧洲重型柴油机瞬态循环排放标准对比[86]Fig 1.2 U.S. Vs Euro Heavy-Duty Engine Transient Cycle Emission Standards国内的柴油车排放标准移植采用欧洲的标准，但施行时间要晚 6～8 年。轻型柴油机方面，北京和上海在 2008 和 2009 年实施了国Ⅳ轻型柴油车排放标准，并在 2012 年实施国 V 排放标准。由于油品未达标，全国范围内国Ⅳ轻型柴油车排放标准从 2011 年 7 月推迟到 2013 年 7 月实施。对于重型柴油机，国内分别于 2000年 9 月、2003 年 9 月和 2007 年 1 月实施了第一、二、三阶段排放标准。由于国产2

Oxidation Catalyst, DOC)、柴油机微粒捕集(Diesel Particulate Filter, DPF)催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)、稀燃 NOx捕集(Lean NT)等。于轻型柴油车，从欧Ⅳ到欧 V 阶段，采用 EGR+优化燃烧或者 DOC+DPF标准，这也是欧洲的车企与美国车企分别采用的两种路线，但到欧VI阶段添加 LNT 或者 SCR；对于重型柴油机，在欧Ⅳ法规时，普遍采用两种技种为优化燃烧+SCR 技术，另一种是 EGR+DPF，到了欧 V 阶段，前一需要优化升级 SCR 系统就可以满足，但后者单纯提高 EGR 率则会导致性恶化。发展到欧 VI 阶段，由于对废气中 PN 提出限制，DPF 装置必不遍采用的组合为 EGR+DOC+DPF+SCR。图 1.3 为柴油机达到欧 VI 法规图。前阶段国内柴油中硫含量较高，限制了 LNT 和 DPF 的应用，但到了国 V品的要求逐步提高，在轻型柴油车上将大力推行。对于重型柴油车而言，性好的 SCR 成为多数车企达成的共识，而在未来多种后处理技术将协同
【参考文献】

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本文编号：2884380