典型混联混合动力客车节能分析与评价

发布时间：2017-09-13 12:20

  本文关键词：典型混联混合动力客车节能分析与评价

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【摘要】：随着混合动力技术的发展,各个客车生产企业都试图寻找节能潜力更好的混联混合动力系统构型方案。然而目前缺少对于混合动力系统节能分析方法的全面研究,制约了设计开发的脚步。针对这一现象,本文以国家“863”项目和国家自然基金项目为依托,建立混合动力客车节能分析与评价的体系,提出节能潜力研究方法和节能评价方法,以国内三种典型混联混合动力客车为研究对象,通过参数匹配方法与节能控制算法的深入研究,确定不同混联构型方案的混合动力客车最大节能潜力。并以节能潜力研究为基础,对构型方案的节能潜力以及参数匹配与控制策略方案的节能表现进行评价。理想参数匹配方案设计和最优控制策略开发是混联混合动力客车节能潜力研究的基础,本文提出基于功率、转矩和效率三参数的混联混合动力系统参数匹配方法。以总成在系统中的主次关系为匹配顺序,从功率、转矩和效率三个方面对混合动力系统总成进行匹配,作为参数匹配方案设计的核心,效率匹配中基于预设控制算法预测发动机和电机的目标工作点,设计发动机和电机的理想效率特性,完成理想参数匹配方案设计。最优控制策略开发中,本文对动态规划算法进行改进,以等效油耗为单步成本函数,同时采用割线法迭代计算最优油电转换等效系数即权系数。应用改进动态规划算法和遗传算法,建立基于动态规划优化规则的逻辑门限值最优控制策略。结合理想参数匹配方案和最优控制策略,通过联合仿真确定开关混联、单轴混联和行星混联混合动力客车的最大仿真节能潜力。混联混合动力客车节能评价方法作为节能分析与评价体系的核心,依据节能潜力研究基础和构型方案设计的技术需求,分为构型方案的节能潜力评价和节能方式的节能表现评价。基于节能潜力分析数据,采用功效系数法直观评价不同构型方案的节能潜力和各个节能方式的节能表现,分析不同构型方案节能表现差异的原因,总结采用不同构型方案的混联混合动力客车节能特点,以及受技术条件影响的变化趋势。以开关混联混合动力客车为例,应用节能评价方法对现有实车设计方案进行分析评价,确定实车方案中参数匹配方案和控制策略存在的问题,提出相应的改进意见,为企业生产和开发提供重要的指导和参考。
【关键词】：混联混合动力客车 节能潜力 参数匹配 动态规划算法 控制规则 遗传算法 节能评价方法
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 第1章 绪论12-28
• 1.1 混合动力技术发展背景及趋势12-13
• 1.2 混联混合动力客车节能潜力研究意义与现状13-23
• 1.2.1 本文的研究对象14-20
• 1.2.2 动力总成参数匹配20-21
• 1.2.3 混合动力汽车能量管理控制策略21-23
• 1.3 混联混合动力客车节能评价研究意义与现状23-25
• 1.4 主要研究内容25-28
• 第2章 目标循环工况统计分析28-40
• 2.1 整车参数与性能要求28
• 2.2 目标循环工况统计分析28-39
• 2.2.1 循环工况车速的数值特征分析29-31
• 2.2.2 循环工况转矩的数值特征分析31-35
• 2.2.3 循环工况功率的数值特征分析35-39
• 2.3 本章小结39-40
• 第3章 混合动力系统参数匹配方法研究40-88
• 3.1 混联混合动力系统参数匹配方法研究内容40-42
• 3.2 开关混联混合动力客车参数匹配42-65
• 3.2.1 开关混联混合动力系统功率匹配43-47
• 3.2.2 开关混联混合动力系统转矩匹配47-49
• 3.2.3 开关混联混合动力系统效率匹配49-62
• 3.2.4 电池参数匹配62-65
• 3.3 单轴混联混合动力客车参数匹配65-77
• 3.3.1 单轴混联混合动力系统功率匹配65-66
• 3.3.2 单轴混联混合动力系统转矩匹配66-67
• 3.3.3 单轴混联混合动力系统效率匹配67-76
• 3.3.4 电池参数匹配76-77
• 3.4 行星混联混合动力客车参数匹配77-85
• 3.4.1 发动机参数匹配77-79
• 3.4.2 前行星排参数匹配79-81
• 3.4.3 MG1电机参数匹配81-83
• 3.4.4 MG2电机与后行星排参数匹配83-84
• 3.4.5 电池参数匹配84-85
• 3.5 本章小结85-88
• 第4章 混联混合动力客车理论节能潜力分析88-110
• 4.1 混联混合动力客车节能机理的研究思想88-90
• 4.2 传统客车能量消耗分析90-92
• 4.3 开关混联混合动力客车理论节能潜力研究92-98
• 4.3.1 混合动力客车燃油与电能消耗分析92-96
• 4.3.2 混合动力客车节能潜力分析96-98
• 4.4 单轴混联混合动力客车理论节能潜力研究98-102
• 4.4.1 混合动力客车燃油与电能消耗分析98-101
• 4.4.2 混合动力客车节能潜力分析101-102
• 4.5 行星混联混合动力客车理论节能潜力研究102-108
• 4.5.1 混合动力客车燃油与电能消耗分析102-106
• 4.5.2 混合动力客车节能潜力分析106-108
• 4.6 本章小结108-110
• 第5章 动态规划控制算法研究110-134
• 5.1 动态规划控制算法研究现状110-111
• 5.2 混联混合动力系统模型的简化111-114
• 5.2.1 电池组建模111-112
• 5.2.2 传动系统建模112-114
• 5.3 动态规划算法的改进114-120
• 5.3.1 目标函数的确定114-117
• 5.3.2 反向递推求最优解117-118
• 5.3.3 权系数的计算118-120
• 5.4 动态规划算法的应用120-132
• 5.4.1 开关混联混合动力客车最优控制变量求解120-124
• 5.4.2 单轴混联混合动力客车最优控制变量求解124-128
• 5.4.3 行星混联混合动力客车最优控制变量求解128-132
• 5.5 本章小结132-134
• 第6章 控制策略优化与节能潜力计算134-150
• 6.1 行星混联混合动力客车的节能潜力仿真计算134-144
• 6.1.1 控制规则的提炼135-138
• 6.1.2 遗传算法控制规则的优化138-144
• 6.2 开关混联混合动力客车的节能潜力仿真计算144-146
• 6.3 单轴混联混合动力客车的节能潜力仿真计算146-149
• 6.4 本章小结149-150
• 第7章 混联混合动力客车节能评价方法研究150-192
• 7.1 混联混合动力客车节能评价方法的研究思想150-151
• 7.2 混联混合动力客车节能数据分析151-164
• 7.2.1 开关混联混合动力客车节能数据分析152-157
• 7.2.2 单轴混联混合动力客车节能数据分析157-161
• 7.2.3 行星混联混合动力客车节能数据分析161-164
• 7.3 不同构型方案节能分析与评价164-175
• 7.3.1 不同构型方案节能潜力评价164-165
• 7.3.2 节能方式的节能表现评价165-167
• 7.3.3 节能方式细化评价167-173
• 7.3.4 混联混合动力客车节能特点分析173-175
• 7.4 节能评价方法应用175-191
• 7.4.1 评价对象175-179
• 7.4.2 节能潜力实现程度评价179-180
• 7.4.3 节能方式的节能表现评价180-181
• 7.4.4 节能方式细化评价181-191
• 7.5 本章小结191-192
• 第8章 全文总结与研究展望192-196
• 8.1 全文总结192-193
• 8.2 论文创新点193-194
• 8.3 研究展望194-196
• 参考文献196-208
• 攻读博士学位期间的学术成果及科研工作208-210
• 致谢210

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本文编号：843688