插电式混合动力公交车能量优化分配策略的研究与应用

发布时间：2017-07-16 12:16

  本文关键词：插电式混合动力公交车能量优化分配策略的研究与应用

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【摘要】：整车控制器作为混合动力汽车能量管理的核心部件之一,其控制策略的好坏,将直接影响到发动机与电机功率的分配,对整车燃油经济性及驾驶性能产生重要影响。本文分别针对基于AMT同轴并联式与同轴混联式混合动力系统的插电式公交车为研究对象,结合不同系统构型的特点,研究其不同动力源能量最优分配问题。首先,分别以同轴并联构型的快充插电式气/电混合动力公交车重庆恒通CKZ-6116PHEV和同轴混联构型的插电式气/电混合公交车海格KLQ6108GC为研究对象,研究不同构型的系统特性,建立相应的面向控制的仿真模型。其次,考虑到城市公交车运行线路固定,每天循环往复运行,具有强统计规律性的特点,提出采用一种基于大量的历史数据的随机动态规划算法以优化同轴并联混合动力系统的能量分配,该算法在优化过程中可依据统计规律随机产生大量工况,最终的所获得的优化结果是针对大量运行工况的“平均意义上的最优”;另一方面,城市公交车在不同时段、不同路段的交通状况及道路状况复杂多变,不同驾驶员驾驶习惯差异巨大,基于大量历史统计规律的随机优化算法,并不能很好的实时反映驾驶员驾驶意图的变化,因此结合AMT动力性与经济性换挡规律,在随机动态规划优化结果的基础上,构建一个可实时反映驾驶员驾驶意图的自适应因子,运行过程中,根据驾驶员驾驶意图,动态调整AMT换挡点,实现动力性与经济性驾驶之间的协调。最后,针对基于AMT的同轴混联混合动力系统的构型特点,提出两步法优化其能量分配。第一步,将两个驱动电机视为等效电机,根据系统不同工作模式下能量分配方式,预优化不同模式下的最优分配;第二步,利用随机动态规划优化该混联系统最优的工作模式及发动机和等效电机间的最优分配,利用该步最优结果查寻第一步预优化的不同工作模式下的最优分配,最终实现混联系统发动机和两个电机之间的最优分配。最终搭建了xPC硬件在环测试平台,并借助自动代码生成技术验证了所提方法的实时性能。
【关键词】：插电式混合动力公交车 同轴并(混)联 能量管理 随机动态规划 历史工况
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题的背景及研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-16
• 1.2.1 混合动力客车研究现状11-12
• 1.2.2 混合动力系统构型研究现状12-13
• 1.2.3 整车能量管理策略研究现状13-16
• 1.3 课题研究内容16-18
• 第2章 同轴并（混）联混合动力系统分析与建模18-30
• 2.1 同轴并（混）联混合动力系统特性分析18-22
• 2.2 PHEB混合动力系统建模22-29
• 2.2.1 驾驶员模型22-23
• 2.2.2 发动机模型23
• 2.2.3 电机模型23-24
• 2.2.4 动力电池模型24-26
• 2.2.5 AMT换挡策略26-27
• 2.2.6 PHEB纵向动力学建模27-29
• 2.3 本章小结29-30
• 第3章 面向应用的插电式同轴并联混合动力公交车随机能量管理策略30-46
• 3.1 引言30-31
• 3.2 随机动态规划及优化问题的形成31-36
• 3.2.1 随机驾驶员需求模型31-33
• 3.2.2 随机优化问题的形成33-35
• 3.2.3 随机优化问题的求解35-36
• 3.3 自适应换挡因子36-38
• 3.4 仿真分析38-45
• 3.4.1 仿真工况及SDP优化结果38-40
• 3.4.2 坡道和负载变化对自适应因子的影响40-42
• 3.4.3 与不同控制策略的对比分析42-45
• 3.4.4 关于所提算法应用性的讨论45
• 3.5 本章小结45-46
• 第4章 针对同轴混联构型的两步能量优化法46-67
• 4.1 引言46-47
• 4.2 第一步：功率分配预优化47-52
• 4.2.1 基本工作模式划分47-48
• 4.2.2 功率分配预优化48-52
• 4.3 第二步：随机优化52-57
• 4.3.1 驾驶员需求建模52-53
• 4.3.2 随机优化问题的形成53-55
• 4.3.3 随机优化问题的求解55-57
• 4.4 优化结果与仿真分析57-64
• 4.4.1 第一步的预优化控制策略57-58
• 4.4.2 惩罚因子对优化结果的影响分析58-60
• 4.4.3 第二步优化的控制策略60-61
• 4.4.4 仿真分析61-64
• 4.5 硬件在环测试64-66
• 4.6 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-74
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果74-75
• 致谢75

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本文编号：548624