基于油电液混合动力系统的能量管理策略研究
发布时间：2021-03-23 19:20
为了解决能源危机和环境污染这两大世界难题,各汽车大国相继颁布了新的排放标准,这严重制约了汽车行业的进一步发展。在汽车节能减排方面,混合动力汽车作为传统燃油汽车向纯电动汽车发展的必由之路,受到了国内外的广泛关注,同时各科研机构及汽车制造商也陆续开始了针对混合动力汽车的研发工作。本文正是依托国家自然科学基金项目“基于安全性、高效性和平顺性的CVT重度混合动力汽车电液复合制动耦合特性与控制研究”（项目批准号51575063）,以一种新型混合动力系统为研究对象,在完成动力传动系统参数匹配的基础上,对其驱动、制动模式下的能量管理策略做了相关研究,具体工作如下:⑴在对新型混合动力系统结构方案进行分析的基础上,使用理论计算与循环工况综合分析法,对包括发动机、电机、电池、液压泵/马达、液压蓄能器在内的动力系统参数进行了初步设计;采用试验建模法建立了发动机、电机及电池的数值模型,采用理论建模法建立了液压泵/马达和液压蓄能器模型;此外,还建立了可模拟驾驶员操作的驾驶员模型及整车动力学模型。⑵对混合动力汽车的工作模式进行分析,并确定了以液压能、电能为主的驱动模式选择策略,同时提出了基于最优工作曲线的逻辑门限...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
001-2012年中国石油对外依赖程度Fig.1.1China"sdependenceonworldoilmarketfrom2001to2012
重庆大学硕士学位论文4压混合动力系统成功搭载到克莱斯勒的Town&Country车型，如图1.2所示。该液压混合系统在综合工况下可提高30%～35%的燃油经济性，城市工况下，可提高60%的燃油经济性[15]。图1.2搭载液压混合动力系统的townFig.1.2Townwithhydraulichybridpowersystem在欧洲，德国政府大力支持新能源汽车的发展，并设立了2018年前新能源汽车保有量突破100万辆的目标。次年，欧盟发放大量贷款，以支持各大车企发展混合动力汽车和纯电动汽车[16]。奥迪Q5混合动力汽车搭载2.0L的最大功率211kW、最大转矩350Nm的涡轮增压发动机和最大功率45马力、最大转矩211Nm的电机，其最高时速可达222km/h，百公里加速时间仅需7.1s。奔驰S560e混合动力汽车搭载3.0L的最大功率270kW的增压发动机和最大功率90kW的电机，还配置了9速手自一体变速箱，其纯电动续航里程为50公里。在其他汽车公司致力于油电混合动力汽车的研发时，法国标志雪铁龙公司在2013年与博世力士乐公司合作，在雪铁龙C3车型的基础上推出了空气混合动力驱动系统，如图1.3所示。该系统的节能原理与液压混合动力系统相同，都是利用由二次原件液压泵/马达与液压蓄能器组成的液压再生系统回收并释放制动能量，从而降低车辆油耗，经测试，在城市工况下百公里油耗为2.9L[17]。
1绪论5图1.3雪铁龙C3Fig.1.3CitroenC31.3混合动力汽车能量管理策略研究现状能量管理控制策略作为混合动力汽车的关键技术之一，主要解决的问题是在需求转矩已知的前提下，如何在各动力源之间做合理的分配，对整车的经济性及排放性能有着重要的影响，目前应用于混合动力汽车的能量管理策略大致可以分为三类，包括基于规则的能量管理策略、瞬时优化能量管理策略及全局优化能量管理策略。1.3.1基于规则的能量管理策略研究现状基于规则的能量管理策略，其思想是根据各关键部件的稳态高效工作区间，对发动机、电机及液压泵/马达进行能量分配。对于混合动力汽车而言，一般采用以发动机为主、其他动力源为辅的逻辑门限值策略，即当需求转矩超过发动机高效区的上限时，由电机或液压泵/马达辅助，当需求转矩低于发动机高效区的下限时，多余的功率由电机或液压泵吸收转换为电能或液压能，从而使发动机始终保持在高效区域以达到提高燃油经济性的目的。而对于插电式混合动力汽车(PHEV)，采用的chargedepleting（CD）-chargesustaining（CS）策略，则是通过把发动机作为辅助动力源，优先使用电能来降低油耗的。Yin等以一种双行星排混合动力汽车为研究对象，提出了一种发动机扭矩控制策略，该策略采用模糊控制算法进行设计，并利用粒子群优化方法对模糊规则及模糊隶属度函数进行了优化，以减小由工程人员经验不足引起的不利影响。仿真结果表明，该策略可以优化发动机工作点，同时能把最终的电池SOC值控制在合理范围内[18]。Zhou等针对液压混合动力汽车，提出了一种利用动态规划选择控制参数的规
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外氢燃料电池汽车发展状况与未来展望[J]. 储鑫,周劲松,刘东华,周康宁. 汽车实用技术. 2019(04)
[2]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[3]Multi-objective parameter optimization for a single-shaft series-parallel plug-in hybrid electric bus using genetic algorithm[J]. CHEN Zheng,ZHOU LiYan,SUN Yong,MA ZiLin,HAN ZongQi. Science China（Technological Sciences）. 2016(08)
[4]基于工况识别的混合动力汽车能量管理策略优化[J]. 刘永刚,解庆波,秦大同,雷贞贞. 机械传动. 2016(05)
[5]上汽荣威550插电式混合动力系统的特点[J]. 冷宏祥,葛海龙,孙俊,许政,王磊,王健,罗思东,栾云飞. 科技导报. 2016(06)
[6]长安:混合动力技术的领先与突破[J]. 时代汽车. 2014(10)
[7]液压再生制动系统的能量回收效率研究[J]. 郭杨严,宁晓斌,魏东. 机电工程. 2014(06)
[8]德国新能源汽车产业政策及其启示[J]. 陈翌,孔德洋. 德国研究. 2014(01)
[9]混合动力,这次没电池[J]. 宋菲. 产品可靠性报告. 2013(06)
[10]我国工业化中的能源问题解决措施研究[J]. 唐雄,李世祥,何通通. 理论月刊. 2013(01)
博士论文
[1]并联式液压混合动力车辆结构方案与能量控制研究[D]. 董晗.吉林大学 2015
[2]基于驾驶意图与工况识别的插电式混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 杨官龙.重庆大学 2014
[3]并联式混合动力汽车能量管理策略优化研究[D]. 吴剑.山东大学 2008
硕士论文
[1]基于CVT的插电式混合动力汽车速比分级控制策略[D]. 郭子涵.重庆大学 2018
[2]计及CVT功率损失的插电式混合动力汽车再生制动控制策略研究[D]. 何小龙.重庆大学 2018
[3]插电式混合动力汽车制动模式切换协调控制策略[D]. 王超.重庆大学 2018
[4]混合动力汽车瞬时最优控制策略的研究[D]. 孙芳科.山东大学 2018
[5]四驱混合动力汽车能量管理优化策略研究[D]. 司远.合肥工业大学 2017
[6]基于动态规划的并联混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 朱翔.合肥工业大学 2017
[7]增程式电动汽车动力系统参数匹配与仿真优化研究[D]. 张方强.浙江大学 2017
[8]车辆电液混合动力传动系统研究[D]. 李彭熙.重庆大学 2016
[9]插电式四驱混合动力汽车动力系统参数匹配及控制策略研究[D]. 程飞.合肥工业大学 2016
[10]装有CVT的PHEV关键参数匹配与能量管理研究[D]. 伏开飞.重庆大学 2015
本文编号：3096293
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：90 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
001-2012年中国石油对外依赖程度Fig.1.1China"sdependenceonworldoilmarketfrom2001to2012
重庆大学硕士学位论文4压混合动力系统成功搭载到克莱斯勒的Town&Country车型，如图1.2所示。该液压混合系统在综合工况下可提高30%～35%的燃油经济性，城市工况下，可提高60%的燃油经济性[15]。图1.2搭载液压混合动力系统的townFig.1.2Townwithhydraulichybridpowersystem在欧洲，德国政府大力支持新能源汽车的发展，并设立了2018年前新能源汽车保有量突破100万辆的目标。次年，欧盟发放大量贷款，以支持各大车企发展混合动力汽车和纯电动汽车[16]。奥迪Q5混合动力汽车搭载2.0L的最大功率211kW、最大转矩350Nm的涡轮增压发动机和最大功率45马力、最大转矩211Nm的电机，其最高时速可达222km/h，百公里加速时间仅需7.1s。奔驰S560e混合动力汽车搭载3.0L的最大功率270kW的增压发动机和最大功率90kW的电机，还配置了9速手自一体变速箱，其纯电动续航里程为50公里。在其他汽车公司致力于油电混合动力汽车的研发时，法国标志雪铁龙公司在2013年与博世力士乐公司合作，在雪铁龙C3车型的基础上推出了空气混合动力驱动系统，如图1.3所示。该系统的节能原理与液压混合动力系统相同，都是利用由二次原件液压泵/马达与液压蓄能器组成的液压再生系统回收并释放制动能量，从而降低车辆油耗，经测试，在城市工况下百公里油耗为2.9L[17]。
1绪论5图1.3雪铁龙C3Fig.1.3CitroenC31.3混合动力汽车能量管理策略研究现状能量管理控制策略作为混合动力汽车的关键技术之一，主要解决的问题是在需求转矩已知的前提下，如何在各动力源之间做合理的分配，对整车的经济性及排放性能有着重要的影响，目前应用于混合动力汽车的能量管理策略大致可以分为三类，包括基于规则的能量管理策略、瞬时优化能量管理策略及全局优化能量管理策略。1.3.1基于规则的能量管理策略研究现状基于规则的能量管理策略，其思想是根据各关键部件的稳态高效工作区间，对发动机、电机及液压泵/马达进行能量分配。对于混合动力汽车而言，一般采用以发动机为主、其他动力源为辅的逻辑门限值策略，即当需求转矩超过发动机高效区的上限时，由电机或液压泵/马达辅助，当需求转矩低于发动机高效区的下限时，多余的功率由电机或液压泵吸收转换为电能或液压能，从而使发动机始终保持在高效区域以达到提高燃油经济性的目的。而对于插电式混合动力汽车(PHEV)，采用的chargedepleting（CD）-chargesustaining（CS）策略，则是通过把发动机作为辅助动力源，优先使用电能来降低油耗的。Yin等以一种双行星排混合动力汽车为研究对象，提出了一种发动机扭矩控制策略，该策略采用模糊控制算法进行设计，并利用粒子群优化方法对模糊规则及模糊隶属度函数进行了优化，以减小由工程人员经验不足引起的不利影响。仿真结果表明，该策略可以优化发动机工作点，同时能把最终的电池SOC值控制在合理范围内[18]。Zhou等针对液压混合动力汽车，提出了一种利用动态规划选择控制参数的规
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外氢燃料电池汽车发展状况与未来展望[J]. 储鑫,周劲松,刘东华,周康宁. 汽车实用技术. 2019(04)
[2]全国机动车保有量分析——《中国机动车环境管理年报（2017）》第Ⅰ部分[J]. 陈伟程,吉喆,肖寒,王宏丽. 环境保护. 2017(12)
[3]Multi-objective parameter optimization for a single-shaft series-parallel plug-in hybrid electric bus using genetic algorithm[J]. CHEN Zheng,ZHOU LiYan,SUN Yong,MA ZiLin,HAN ZongQi. Science China（Technological Sciences）. 2016(08)
[4]基于工况识别的混合动力汽车能量管理策略优化[J]. 刘永刚,解庆波,秦大同,雷贞贞. 机械传动. 2016(05)
[5]上汽荣威550插电式混合动力系统的特点[J]. 冷宏祥,葛海龙,孙俊,许政,王磊,王健,罗思东,栾云飞. 科技导报. 2016(06)
[6]长安:混合动力技术的领先与突破[J]. 时代汽车. 2014(10)
[7]液压再生制动系统的能量回收效率研究[J]. 郭杨严,宁晓斌,魏东. 机电工程. 2014(06)
[8]德国新能源汽车产业政策及其启示[J]. 陈翌,孔德洋. 德国研究. 2014(01)
[9]混合动力,这次没电池[J]. 宋菲. 产品可靠性报告. 2013(06)
[10]我国工业化中的能源问题解决措施研究[J]. 唐雄,李世祥,何通通. 理论月刊. 2013(01)
博士论文
[1]并联式液压混合动力车辆结构方案与能量控制研究[D]. 董晗.吉林大学 2015
[2]基于驾驶意图与工况识别的插电式混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 杨官龙.重庆大学 2014
[3]并联式混合动力汽车能量管理策略优化研究[D]. 吴剑.山东大学 2008
硕士论文
[1]基于CVT的插电式混合动力汽车速比分级控制策略[D]. 郭子涵.重庆大学 2018
[2]计及CVT功率损失的插电式混合动力汽车再生制动控制策略研究[D]. 何小龙.重庆大学 2018
[3]插电式混合动力汽车制动模式切换协调控制策略[D]. 王超.重庆大学 2018
[4]混合动力汽车瞬时最优控制策略的研究[D]. 孙芳科.山东大学 2018
[5]四驱混合动力汽车能量管理优化策略研究[D]. 司远.合肥工业大学 2017
[6]基于动态规划的并联混合动力汽车能量管理策略研究[D]. 朱翔.合肥工业大学 2017
[7]增程式电动汽车动力系统参数匹配与仿真优化研究[D]. 张方强.浙江大学 2017
[8]车辆电液混合动力传动系统研究[D]. 李彭熙.重庆大学 2016
[9]插电式四驱混合动力汽车动力系统参数匹配及控制策略研究[D]. 程飞.合肥工业大学 2016
[10]装有CVT的PHEV关键参数匹配与能量管理研究[D]. 伏开飞.重庆大学 2015
本文编号：3096293
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