基于巡航速度优化的混合动力车辆能量管理

发布时间：2017-07-26 06:25

  本文关键词：基于巡航速度优化的混合动力车辆能量管理

  更多相关文章： 能量管理 巡航速度优化 混合动力 燃油经济性 滚动优化

【摘要】：现阶段人们所面临的能源危机与环境污染问题日益严重,大力发展新能源汽车已经成为缓解节能减排压力的有效途径。混合动力汽车由于具有高效低排放的特点成为汽车研发的一个重要发展方向。相比较传统车辆而言,由于混合动力车辆有两个或两个以上的动力源(发动机和电机),因此其控制问题更加复杂。为了满足人们对安全性、舒适性以及燃油经济性日益增长的需求,就需要制定合理的能量管理策略(能量管理模式和换挡规律),解决动力源之间的扭矩分配问题,提高混合动力车辆动力源的工作效率。此外,随着巡航控制系统在各类车型上的普及,如何优化车辆的巡航速度实现经济性巡航也是现阶段主要的研究问题之一。为了进一步提高车辆的燃油经济性,本文对基于巡航速度优化的混合动力车辆能量管理策略进行了研究。本文首先在Simulink环境下搭建了混合动力车辆的整车模型,之后搭建了基于规则的能量管理策略并对所搭建的整车模型进行了功能性验证,为后续能量管理策略的设计奠定了基础。紧接着对混合动力车辆巡航过程中的速度轨迹以及能量管理策略进行了优化设计。本文分别从上层车辆的巡航速度优化以及下层混合动力车辆的能量管理策略优化这两方面出发,分别优化混合动力巡航的速度轨迹以及能量管理策略。对于上层车辆的巡航速度优化而言,本文首先借助车载导航系统采集前车的速度,在保证行车安全性和舒适性等各类约束的基础上,优化采集的速度轨迹,控制车辆巡航的纵向速度,实现混合动力车辆经济性巡航的目的。对于下层能量管理策略而言,本文根据优化得到的速度轨迹,结合车辆的状态信息,利用动态规划算法制定出最优的能量管理策略,在模型预测控制的框架下实现能量管理策略的滚动优化,从而提高车辆动力源的工作效率,改善车辆的燃油经济性。最后对上述优化的巡航速度以及能量管理策略的有效性进行了仿真验证。给定固定的循环工况作为巡航车辆采集的速度信息,验证优化得到的速度轨迹和能量管理策略是否合理。仿真结果表明,优化得到的车辆速度轨迹在保证安全和舒适的情况下,能够使得车辆的燃油经济性提高4.23%,同时优化得到的能量管理策略能够使得发动机和电机的工作点落均在各自的高效区域,从而保证了动力源的工作效率,提高了车辆燃油经济性。
【关键词】：能量管理 巡航速度优化 混合动力 燃油经济性 滚动优化
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 前言4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 第1章 绪绪论14-26
• 1.1 课题提出背景14-17
• 1.2 课题研究现状及关键问题17-24
• 1.2.1 巡航速度优化17-19
• 1.2.2 能量管理策略19-24
• 1.3 本文研究内容24-26
• 第2章 HEV动动力系统建模26-46
• 2.1 并联式混合动力的工作原理26-27
• 2.2 整车动力学建模27-36
• 2.2.1 发动机模型29-32
• 2.2.2 电动机/发电机模型32-34
• 2.2.3 电池模型34-36
• 2.3 整车模型功能验证以及性能分析36-43
• 2.3.1 能量管理策略功能验证36-39
• 2.3.2 整车模型性能分析39-43
• 2.4 本章小结43-46
• 第3章 巡巡航速度优化46-58
• 3.1 优化算法介绍47-50
• 3.1.1 模型预测控制47-49
• 3.1.2 动态规划49-50
• 3.2 巡航速度优化50-54
• 3.2.1 速度优化问题描述52-53
• 3.2.2 速度优化问题求解53-54
• 3.3 巡航速度优化算法仿真验证与分析54-56
• 3.3.1 高速巡航工况54-55
• 3.3.2 频繁启停工况55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第4章 基基于优化速度的混合动力车辆能量管理58-72
• 4.1 能量管理58-63
• 4.1.1 能量管理问题描述60-61
• 4.1.2 能量管理问题求解61-63
• 4.2 能量管理策略优化算法验证与分析63-65
• 4.3 集成巡航速度优化算法的整体仿真验证分析65-71
• 4.3.1 基于规则的仿真结果66-68
• 4.3.2 基于优化的仿真结果68-71
• 4.4 本章小结71-72
• 第5章 全全文总结与展望72-74
• 5.1 全文总结72-73
• 5.2 未来工作展望73-74
• 参考文献74-82
• 作作者简介及研究成果82-84
• 致谢84

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本文编号：575092