基于动态规划算法的公交车到站制动能量回收策略研究
发布时间：2021-10-13 04:00
能源危机日益严峻,以混合动力车辆为代表的新能源车辆正被广泛接受。同时作为混动车辆节能减排的关键技术,制动能量回收技术可以有效提高车辆的续航里程,提高能源的利用效率。但是如何在保证制动安全性能的前提下最大化的提高制动能量回收效率,这仍是一个亟需解决的问题。本文以配备机械式自动变速器（Automated Mechanical Transmission,AMT）的混合动力公交车（Hybrid Electric Bus,HEB）为研究对象,设计了一种结合降挡的再生制动策略。首先以混动公交车为研究对象,建立了一个三自由度的整车纵向模型,分析同轴并联混合动力系统特性,并以MATLAB/Simulink为基础建立了车辆关键零部件的仿真模型。其次,分析了制动过程中降挡对于电机工作点效率的提升,并设计了基于规则的实时降档策略与基于动态规划算法的全局降档策略,用来分析换挡过程对于制动能量回收的影响。对于配备有自动手动变速箱的混合动力汽车,制动期间的降档可有效提高制动节能的效率。但是,换档过程中会出现动力中断,这可能会导致一些再生能量的损失。因此,制动期间降档点的选择对能量回收效率具有重要影响。本研究利用了...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-2串联式混合驱动系统结构图
-5-的驱动功率在输出的过程中需经过两次损耗，对于燃油经济性来说并不友好，其较大的尺寸同时也增加了车辆的质量和成本。图1-2串联式混合驱动系统结构图1.2.2并联式混合驱动系统此类驱动系统有多种驱动方式，既可以由燃油机单独驱动车辆运行，也可以由电动机单独单独驱动，还可以通过两者共同输出扭矩的方式来提供车辆需要的扭矩需求，可实现驱动力的叠加，每种驱动方式都可以在特定的条件下满足驾驶员的操作需求。并联式混合驱动结构如图1-3所示。并联式混合动力系统优点有：发动机输出的能量损失小；两个驱动机可以共同来驱动整车运行，在电机上有更多的选择，例如可采用小功率电机，这样可以使得成本更低，而且整车结构设计时附加质量尺寸小，整车的经济性可以得到较好的提升；其缺点有：由于发动机通过机械结构和驱动轮直接相连，导致发动机无法长时间工作在最高效的转矩区间，燃油经济性上会有所下降，其效率发挥不能完全。1.2.3混联式混合驱动系统此类驱动系统为了综合上述所提到的驱动系统的优点。混联式系统在协调发动机的功率输出和电机的运行状态上有着更大的可选择性以及更强的安全性，理论上可实现更佳的动力性与经济性；但由于增加的机图1-3并联式混合驱动系统结构图
-6-械结构需要在原有的车辆架构上进行改装，并且不能破环通常的车辆形态，这将带来机械结构设计和布置上的复杂化，同时被控对象的增加也带来了软件控制上的难题。因此，此混合动力系统实现复杂，成本高。必要时，发动机能量既可以全部用来驱动车辆，也可以全部转化为电能或液压能。在混联式混合驱动系统中，至少存在三次能量的复合或分解，这一过程使得混联式驱动系统在结构与控制上极具挑战性，已发发展成为一种高综合性的复杂机电/液装备系统，增加了系统集成难度与制造成成本，一定程度上代表着工业的发展水平。结构如图1-4所示。图1-4混联式混合驱动系统结构1.3国外研究现状对于HEV，一般都将控制策略分为两大类:(1)基于规则的控制策略;(2)基于优化的控制策略。在第一大类控制策略中，又分为基于特定规则的控制策略[15,16]和模糊规则控制策略[17,18]。而在第二大类控制策略中，又分为全局优化[19-21]和实时优化策略[22-24]。为了回收更多制动能量的同时满足汽车的稳定性，TKBera考虑了制动过程中的滑移率同时协调了ABS和再生制动[25]。王俊敏对于四轮驱动的轮毂电机电动车辆的制动策略提出了非线性模型预测控制来解决未知工况的随机性问题[26]，Kanarachos研发了一种利用基于状态的Riccati方程控制算法集成控制器来解决前驱电动汽车制动能量回收困难的问题[27]。此外，Kim在电机制动和液压制动的制动力分配最优问题上，运用基于遗传算法的来设计合理的控制策略来[28]。另外，在工况预知的条件下，数值优化方法或解析优化方法可用来进行获取全局优化控制解，例如动态规划（DP,DynamicProgramming）、数值搜索方法及线性规划算法。由于实际工况的随机性，这些方法更多地用于控制策略评价和优化。为了弥补该不足，模型预測
【参考文献】：
期刊论文
[1]同轴并联混合动力系统模式切换控制研究[J]. 杨超,李亮,焦晓红,张渊博,陈征,宋健. 中国科学:技术科学. 2016(01)
[2]国内外电动汽车发展现状、趋势及其对车用燃料的影响[J]. 罗艳托,汤湘华,胡爱君,陈剑锋. 国际石油经济. 2014(05)
[3]电动汽车复合制动预测模型[J]. 郭洪强,何洪文,卢兵. 吉林大学学报(工学版). 2015(03)
[4]基于ABS的汽车能量再生制动集成控制研究[J]. 陈庆樟,何仁,商高高. 汽车工程. 2008(04)
[5]混合动力电动汽车模糊逻辑控制策略的研究与仿真[J]. 陈健,李彦,吴亚祥,廖荣福. 汽车工程. 2006(04)
[6]混合动力汽车能量管理策略的四步骤设计方法[J]. 朱元,田光宇,陈全世,吴昊. 机械工程学报. 2004(08)
[7]并联式混合动力汽车控制算法的实时仿真研究[J]. 童毅,欧阳明高,张俊智. 机械工程学报. 2003(10)
博士论文
[1]面向公交客车应用的混合动力系统机电耦合控制研究[D]. 杨超.燕山大学 2015
硕士论文
[1]基于随机预测控制插电式混合动力客车能量管理策略研究[D]. 游思雄.清华大学 2017
[2]基于动态规划算法的插电式混合动力客车能量管理策略研究[D]. 陈伟强.东北大学 2013
[3]并联式混合动力汽车控制策略的研究[D]. 张平平.合肥工业大学 2009
本文编号：3433908
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1-2串联式混合驱动系统结构图
-5-的驱动功率在输出的过程中需经过两次损耗，对于燃油经济性来说并不友好，其较大的尺寸同时也增加了车辆的质量和成本。图1-2串联式混合驱动系统结构图1.2.2并联式混合驱动系统此类驱动系统有多种驱动方式，既可以由燃油机单独驱动车辆运行，也可以由电动机单独单独驱动，还可以通过两者共同输出扭矩的方式来提供车辆需要的扭矩需求，可实现驱动力的叠加，每种驱动方式都可以在特定的条件下满足驾驶员的操作需求。并联式混合驱动结构如图1-3所示。并联式混合动力系统优点有：发动机输出的能量损失小；两个驱动机可以共同来驱动整车运行，在电机上有更多的选择，例如可采用小功率电机，这样可以使得成本更低，而且整车结构设计时附加质量尺寸小，整车的经济性可以得到较好的提升；其缺点有：由于发动机通过机械结构和驱动轮直接相连，导致发动机无法长时间工作在最高效的转矩区间，燃油经济性上会有所下降，其效率发挥不能完全。1.2.3混联式混合驱动系统此类驱动系统为了综合上述所提到的驱动系统的优点。混联式系统在协调发动机的功率输出和电机的运行状态上有着更大的可选择性以及更强的安全性，理论上可实现更佳的动力性与经济性；但由于增加的机图1-3并联式混合驱动系统结构图
-6-械结构需要在原有的车辆架构上进行改装，并且不能破环通常的车辆形态，这将带来机械结构设计和布置上的复杂化，同时被控对象的增加也带来了软件控制上的难题。因此，此混合动力系统实现复杂，成本高。必要时，发动机能量既可以全部用来驱动车辆，也可以全部转化为电能或液压能。在混联式混合驱动系统中，至少存在三次能量的复合或分解，这一过程使得混联式驱动系统在结构与控制上极具挑战性，已发发展成为一种高综合性的复杂机电/液装备系统，增加了系统集成难度与制造成成本，一定程度上代表着工业的发展水平。结构如图1-4所示。图1-4混联式混合驱动系统结构1.3国外研究现状对于HEV，一般都将控制策略分为两大类:(1)基于规则的控制策略;(2)基于优化的控制策略。在第一大类控制策略中，又分为基于特定规则的控制策略[15,16]和模糊规则控制策略[17,18]。而在第二大类控制策略中，又分为全局优化[19-21]和实时优化策略[22-24]。为了回收更多制动能量的同时满足汽车的稳定性，TKBera考虑了制动过程中的滑移率同时协调了ABS和再生制动[25]。王俊敏对于四轮驱动的轮毂电机电动车辆的制动策略提出了非线性模型预测控制来解决未知工况的随机性问题[26]，Kanarachos研发了一种利用基于状态的Riccati方程控制算法集成控制器来解决前驱电动汽车制动能量回收困难的问题[27]。此外，Kim在电机制动和液压制动的制动力分配最优问题上，运用基于遗传算法的来设计合理的控制策略来[28]。另外，在工况预知的条件下，数值优化方法或解析优化方法可用来进行获取全局优化控制解，例如动态规划（DP,DynamicProgramming）、数值搜索方法及线性规划算法。由于实际工况的随机性，这些方法更多地用于控制策略评价和优化。为了弥补该不足，模型预測
【参考文献】：
期刊论文
[1]同轴并联混合动力系统模式切换控制研究[J]. 杨超,李亮,焦晓红,张渊博,陈征,宋健. 中国科学:技术科学. 2016(01)
[2]国内外电动汽车发展现状、趋势及其对车用燃料的影响[J]. 罗艳托,汤湘华,胡爱君,陈剑锋. 国际石油经济. 2014(05)
[3]电动汽车复合制动预测模型[J]. 郭洪强,何洪文,卢兵. 吉林大学学报(工学版). 2015(03)
[4]基于ABS的汽车能量再生制动集成控制研究[J]. 陈庆樟,何仁,商高高. 汽车工程. 2008(04)
[5]混合动力电动汽车模糊逻辑控制策略的研究与仿真[J]. 陈健,李彦,吴亚祥,廖荣福. 汽车工程. 2006(04)
[6]混合动力汽车能量管理策略的四步骤设计方法[J]. 朱元,田光宇,陈全世,吴昊. 机械工程学报. 2004(08)
[7]并联式混合动力汽车控制算法的实时仿真研究[J]. 童毅,欧阳明高,张俊智. 机械工程学报. 2003(10)
博士论文
[1]面向公交客车应用的混合动力系统机电耦合控制研究[D]. 杨超.燕山大学 2015
硕士论文
[1]基于随机预测控制插电式混合动力客车能量管理策略研究[D]. 游思雄.清华大学 2017
[2]基于动态规划算法的插电式混合动力客车能量管理策略研究[D]. 陈伟强.东北大学 2013
[3]并联式混合动力汽车控制策略的研究[D]. 张平平.合肥工业大学 2009
本文编号：3433908
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