增程式电动汽车参数匹配与能量管理策略优化研究

发布时间：2017-07-27 11:03

  本文关键词：增程式电动汽车参数匹配与能量管理策略优化研究

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【摘要】：增程式电动汽车是纯电动汽车的一种新型技术路线,其研发过程中的首要关键技术是匹配动力系统部件参数,而能量管理策略是整车的灵魂和技术核心。本文以降低制造成本、发动机油耗和减小增程器运行时间为目标,针对增程式电动汽车参数匹配和能量管策略两方面,运用多目标优化方法优化匹配参数和控制策略,研究内容有:首先,从动力结构、驱动方式、工作模式等角度分析了增程式电动汽车与同类车型的本质区别;细分增程式电动汽车纯电行驶、并行驱动、行车发电和制动能量回收四种工作模式;归纳出全文研究内容并提出研究意义和创新点。其次,完成了动力系统关键部件选型,以锂离子电池作为动力电池,永磁同步电机作为驱动电机,小型四缸四冲程汽油机与ISG永磁同步发电机组成增程器;针对上汽某原型车,提出整车动力设计要求,完成对驱动电机、动力电池和增程器发动机-发电机组的参数匹配,为整车性能仿真及匹配优化提供参数依据。再其次,提出了本课题能量管理策略思想。运用Matlab/Simulink建立能量管理控制策略模型,包括模式切换控制策略,确定发动机三工作点并建立发动机多工作点控制策略;采用矢量控制设计发电机控制策略,仿真验证了发电机转速迅速响应目标转速突变特性;基于Thevenin电路模型设计了动力电池控制策略。然后,利用AVL-Cruise软件搭建整车模型,在NEDC循环行驶工况下验证动力参数匹配和控制策略设计的准确性;仿真结果表明,该车达到最高车速、最大爬坡度和加速性能要求;增程模式下大大提高了续驶里程;行驶过程中排放低、燃油经济性好。最后,运用线性加权多目标遗传算法,以整车制造成本、汽车两种运行模式下等效油耗以及加速时间为目标优化原有参数匹配方案。结果表明,优化后的方案在考虑动力经济性基础上降低了整车制造成本;以电池SOC变化范围和行驶里程为约束,计算出在短途和长途行驶模式下SOC最优门限值,优化后增程器运行时间和启停次数减少,汽车纯电动里程占总里程的比例增加,发动机油耗和排放得到改善。
【关键词】：增程式电动汽车 参数匹配 能量管理 建模仿真 多目标优化
【学位授予单位】：上海工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 绪论12-22
• 1.1 论文选题背景及研究意义12-14
• 1.1.1 选题背景12-13
• 1.1.2 研究意义13-14
• 1.2 增程式电动汽车概述14-17
• 1.2.1 增程式电动汽车范畴14-15
• 1.2.2 增程式电动汽车工作模式15-17
• 1.3 增程式电动汽车参数匹配与能量管理策略研究现状17-19
• 1.3.1 增程式电动汽车参数匹配研究现状17-18
• 1.3.2 增程式电动汽车能量管理策略研究现状18-19
• 1.4 研究内容及创新点19-21
• 1.4.1 研究内容19-21
• 1.4.2 创新点21
• 1.5 本章小结21-22
• 第二章 增程式电动汽车参数匹配研究22-32
• 2.1 设计指标及整车参数22-23
• 2.2 驱动电机选型与参数匹配23-27
• 2.2.1 驱动电机选型23-24
• 2.2.2 驱动电机参数匹配24-27
• 2.3 动力电池选型与参数匹配27-29
• 2.3.1 动力电池选型27
• 2.3.2 动力电池参数匹配27-29
• 2.4 增程器选型与参数匹配29-31
• 2.4.1 增程器选型29-30
• 2.4.2 增程器参数匹配30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 增程式电动汽车能量管理策略研究32-44
• 3.1 E-REV能量管理策略设计思想32
• 3.2 模式切换控制策略32-35
• 3.3 发动机多工作点控制策略35-38
• 3.3.1 工作点选择依据35-36
• 3.3.2 工作点的确定36-37
• 3.3.3 发动机控制模型37-38
• 3.4 发电机控制策略38-42
• 3.4.1 发电机控制模型38-40
• 3.4.2 发电机仿真结果40-42
• 3.5 动力电池控制策略42-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章E-REV整车建模与性能仿真44-55
• 4.1 AVL-Cruise建模实现44-45
• 4.2 AVL-Cruise整车建模45-49
• 4.2.1 模型搭建45-47
• 4.2.2 模块参数设置47-48
• 4.2.3 信号连接48-49
• 4.3 仿真结果分析49-54
• 4.3.1 循环工况仿真结果49-50
• 4.3.2 动力部件仿真结果50-52
• 4.3.3 整车性能仿真结果52-54
• 4.4 本章小结54-55
• 第五章E-REV动力参数和增程器启停时刻优化55-68
• 5.1 动力系统参数优化设计55-58
• 5.1.1 目标函数确定55-57
• 5.1.2 优化参数和范围57-58
• 5.2 基于遗传算法的多目标优化58-61
• 5.2.1 多目标优化概念58
• 5.2.2 遗传算法概念58-59
• 5.2.3 遗传算法的适应度确定59-60
• 5.2.4 遗传算子60-61
• 5.2.5 算法求解61
• 5.3 优化结果及分析61-63
• 5.4 增程器启停时刻优化63-67
• 5.4.1 行驶里程计算63-65
• 5.4.2 短途模式优化65
• 5.4.3 长途模式优化65-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 总结与展望68-71
• 6.1 全文总结68-69
• 6.1.1 论文主要成果总结68-69
• 6.1.2 创新点69
• 6.1.3 课题应用背景69
• 6.2 研究展望与设想69-71
• 参考文献71-74
• 附录74-77
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果77-78
• 致谢78-79

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