XH2纯电动汽车动力系统匹配与多目标优化研究

发布时间：2017-08-27 22:12

  本文关键词：XH2纯电动汽车动力系统匹配与多目标优化研究

  更多相关文章： 纯电动汽车 动力系统 参数匹配及优化 多目标优化 非支配排序遗传算法

【摘要】：随着能源与环境问题的恶化,国家高度重视电动汽车的发展,期望电动汽车的发展能缓解能源与环境问题。而电动汽车的性能提升却是缓慢的,电动汽车在满足广大人民群众的切实需求上存在着很大的距离。目前电动汽车性能提升主要受限于关键零部件核心技术尚无革命性突破,在已有的零部件条件下,进行高效匹配是提升电动汽车动力性与经济性的重要手段之一。结合我校研发XH2型纯电动汽车项目,对该车动力系统关键部件进行匹配选型与优化。以满足行业标准为基本要求,为发挥部件最大效用,实现整车动力性与经济性最佳为目标进行研究。主要研究内容如下:1)通过对电动汽车行业标准以及对标车型整车参数的研究,设定了XH2纯电动汽车基本目标性能参数,根据基本目标参数进行了主要部件选型研究。通过选型匹配,确定了以动力系统传动比为可优化变量。2)对匹配优化算法进行了深入研究。其中主要为标准遗传算法的研究,以及针对多目标问题的非支配排序遗传算法(NSGAⅡ)的分析研究。3)对动力系统优化数学模型的研究。主要为目标函数与优化约束条件的数学模型研究。4)对目标函数求解的研究。主要为百公里电耗求解,通过动力系统仿真建模求解。仿真模型中主要包括了汽车循环工况、电机效率与整车控制策略、以及II档变速器换挡策略。5)对约束条件的求解研究。对基于NSGAⅡ遗传算法的非线性约束条件处理方式进行了对比研究。主要为罚函数方式与基因修复方式的对比研究。通过匹配选型研究得到了电机、电池的选型参数;通过多目标优化研究,最终得到了XH2纯电动汽车的最佳传动比组合方案集。
【关键词】：纯电动汽车 动力系统 参数匹配及优化 多目标优化 非支配排序遗传算法
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.72
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-17
• 1.1 课题背景与意义8-10
• 1.2 国内外电动汽车发展现状及趋势10-12
• 1.2.1 国外电动汽车发展现状10-11
• 1.2.2 国内电动汽车的发展11-12
• 1.3 纯电动汽车优化技术研究现状12-14
• 1.3.1 动力系统匹配及优化技术研究现状12-14
• 1.4 本文研究内容及结构安排14-17
• 1.4.1 主要研究内容14-15
• 1.4.2 论文结构安排15-17
• 2 电动车动力系统匹配选型17-24
• 2.1 整车性能目标参数17-18
• 2.2 电机选型与计算18-20
• 2.2.1 电机需求功率计算18-20
• 2.3 电池参数选型计算20-21
• 2.3.1 动力电池能量20
• 2.3.2 电池组容量20-21
• 2.3.3 电池组额定/峰值放电电流21
• 2.3.4 电池组持续/短时放电率21
• 2.4 传动装置参数匹配21-22
• 2.4.1 传动比上限21
• 2.4.2 传动比下限21-22
• 2.5 匹配结果22
• 2.6 本章小结22-24
• 3 多目优化与多目标遗传算法原理24-34
• 3.1 多目标优化概念24-25
• 3.1.1 帕雷托(Pareto)最优24
• 3.1.2 最佳动力性与最佳经济性概念24-25
• 3.2 标准遗传算法25-27
• 3.2.1 GA数学模型26
• 3.2.2 GA基本遗传算子(Genetic Operator)26-27
• 3.3 非支配排序遗传算法(NSGA)及NSGA-Ⅱ27-33
• 3.3.1 Pareto支配关系28
• 3.3.2 基本原理28-29
• 3.3.3 一般流程29
• 3.3.4 带精英策略的非支配排序的遗传算法(NSGA-Ⅱ)29-30
• 3.3.5 快速非支配排序方法30-31
• 3.3.6 拥挤度计算31-32
• 3.3.7 拥挤度比较算子32
• 3.3.8 NSGA-Ⅱ算法主流程32-33
• 3.4 本章小结33-34
• 4 多目标动力系统优化数学模型34-45
• 4.1 目标函数34-42
• 4.1.1 最高车速34-35
• 4.1.2 0-80km/h加速时间35-38
• 4.1.3 等速百公里电耗38-39
• 4.1.4 循环工况百公里电耗39-42
• 4.2 约束条件42-44
• 4.2.1 爬坡约束条件42
• 4.2.2 最高车速约束42
• 4.2.3 加速时间约束42-43
• 4.2.4 换挡条件约束43-44
• 4.2.5 其他约束44
• 4.2.6 约束总结44
• 4.3 本章小结44-45
• 5 目标函数仿真建模与非线性约束求解45-74
• 5.1 经济性目标仿真建模45-58
• 5.1.1 工况模型46-47
• 5.1.2 整车动力学模型47-49
• 5.1.3 电机与整车控制策略模型49-52
• 5.1.4 电池模块52-54
• 5.1.5 变速器控制策略模块54-56
• 5.1.6 仿真模型验证56-58
• 5.2 各目标函数计算分析验证58-65
• 5.2.1 最高车速分析验证59
• 5.2.2 加速时间分析验证59-61
• 5.2.3 等速百公里电耗分析验证61-63
• 5.2.4 循环工况百公里电耗验证分析63-65
• 5.3 非线性求解方式对比分析65-73
• 5.3.1 非线性约束条件求解65-72
• 5.3.2 非线性约束条件求解方式总结与选择72-73
• 5.4 本章小结73-74
• 6 优化结果与分析74-81
• 6.1 最优解集方案74-78
• 6.2 结果对比分析78-80
• 6.3 本章小结80-81
• 7 全文总结与展望81-83
• 7.1 总结81
• 7.2 展望81-83
• 参考文献83-85
• 致谢85-86

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