混合动力系统瞬时最优能量控制策略的研究

发布时间：2017-10-06 23:19

  本文关键词：混合动力系统瞬时最优能量控制策略的研究

  更多相关文章： 混合动力 等效因子 等效燃油最小控制策略 最优控制

【摘要】：在能源问题日益严峻的大背景下,混合动力汽车因兼具传统汽车的续航能力和电动汽车的节能优势而受到广泛地关注。与传统汽车不同,混合动力汽车一般包含发动机和电机两种动力源,故而需要依靠合理的能量控制策略对两种动力源的工作状态进行协调与控制,以保证车辆在满足功率需求的基础上,实现混合动力系统的节能优势。因此,本文以某单轴并联式混合动力汽车为研究对象,以进一步提高混合动力系统的燃油经济性为目标,对并联式混合动力系统的能量控制策略展开了研究。首先,本文利用ADVISOR软件搭建了某单轴并联式混合动力汽车的仿真模型,并对其发动机、电机／发电机、电池等主要部件的建模过程以及系统所面临的能量控制问题进行了介绍；然后,本文引入动态规划算法作为获取能量控制问题最优解的方法；并在算法的运用过程中,充分考虑了混合动力系统的自身特性,对系统在每一时刻所能达到的状态区间进行了限定,极大的减少了离散点的数量,进而提高了最优控制结果的求解速度。随后,本文在对等效燃油最小控制策略(ECMS策略)进行研究的基础上,探究了等效因子的数值大小对ECMS策略控制效果的影响规律,确定了等效因子的有效变化区间；紧接着,本文结合动态规划算法,设计了一种最优等效因子的提取方案,即利用动态规划算法获得车辆在给定循环工况下的最优控制结果,并假设此结果可由ECMS策略获得,据此求得在每一瞬时最优等效因子的数值。通过对最优等效因子的分析,本文获得了最优等效因子随系统需求转矩或需求功率的变化规律,并对最优等效因子在循环工况上的均值与SOC维持水平之间的关系进行了函数拟合。同时,本文通过探究混合动力系统的燃油经济性在不同SOC维持水平下的变化规律,确定了SOC值的最佳维持区间。最后,根据等效因子的有效变化区间、最优等效因子均值随SOC维持水平的变化规律以及SOC的最佳维持区间等已经获得的结论,本文设计了一种新型的自适应等效燃油最小控制策略(A-ECMS策略)。在该策略中,等效因子能够根据SOC值偏离最佳维持区间的程度做出不同程度的调整。通过仿真计算证明,在该策略的控制下,车辆不仅能够获得近似最优的控制效果,而且对不同的循环工况均具有良好的适应能力。
【关键词】：混合动力 等效因子 等效燃油最小控制策略 最优控制
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 主要符号说明12-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 选题背景及意义13
• 1.2 混合动力汽车概述13-15
• 1.2.1 混合动力汽车的分类13-14
• 1.2.2 混合动力系统的工作模式14-15
• 1.3 能量控制策略的研究现状15-18
• 1.3.1 基于规则的能量控制策略15-16
• 1.3.2 基于最优化的能量控制策略16-18
• 1.4 本文的主要内容与结构18-21
• 第2章 混合动力系统的建模与分析21-33
• 2.1 混合动力系统的建模方法21-22
• 2.2 混合动力系统的模型搭建22-30
• 2.2.1 整车动力学模型22-24
• 2.2.2 发动机模型24-26
• 2.2.3 电机/发电机模型26-28
• 2.2.4 电池模型28-30
• 2.3 能量控制问题的描述30-31
• 2.4 本章小结31-33
• 第3章 动态规划算法的应用33-41
• 3.1 动态规划算法的引入33-34
• 3.2 动态规划算法的求解34-37
• 3.2.1 逆向求解过程35-36
• 3.2.2 正向求解过程36-37
• 3.3 动态规划算法的降维方法37-39
• 3.3.1 动态规划算法的维数灾37
• 3.3.2 能量控制问题的降维方法37-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 ECMS策略等效因子的分析41-51
• 4.1 等效燃油最小控制策略41-42
• 4.2 等效因子的含义及分类42-45
• 4.2.1 等效因子的含义42-43
• 4.2.2 恒定值等效因子43
• 4.2.3 自适应等效因子43-45
• 4.3 最优等效因子的提取45-47
• 4.3.1 等效因子的有效区间45-46
• 4.3.2 瞬时最优等效因子的提取方法46-47
• 4.4 提取结果及规律分析47-50
• 4.4.1 最优等效因子的分布规律47-48
• 4.4.2 最优等效因子随SOC的变化规律48-50
• 4.5 本章小结50-51
• 第5章 新型A-ECMS策略的设计与验证51-61
• 5.1 电池SOC最佳维持区间的探索51-53
• 5.2 新型A-ECMS策略的设计53
• 5.3 新型A-ECMS策略的仿真验证53-59
• 5.3.1 电量维持特性的验证54-56
• 5.3.2 控制效果最优性的评估56-58
• 5.3.3 控制效果的工况适应性58-59
• 5.4 本章小结59-61
• 第6章 总结与展望61-63
• 6.1 全文总结61
• 6.2 本文展望61-63
• 参考文献63-69
• 致谢69-70
• 学位论文评阅及答辩情况70

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本文编号：985589