基于系统瞬时最优的功率分流式混合动力汽车控制算法开发

【摘要】能源危机和环境污染已然成为了当今时代的众多主题之一，因此人们也在不断寻找能源新的解决方案；汽车作为人类重要的交通工具，已经伴随人类度过了百年的时光，同时也给环境和能源积压了很大压力。电动汽车很有可能成为汽车发展的最终方向，但是由于电池技术、电机技术的限制，电动汽车在性能和价位上始终还是不能和传统汽车相比拟。而混合动力汽车作为传统汽车向电动汽车过度的中间形式，目前仍然具有十分重要的研究价值。控制算法是混合动力汽车的核心部分，本文主要针对功率分流式构型做算法优化研究。由于功率分流式混合动力汽车能够实现发动机和车轮之间的转速和转矩双解耦，因此目前研究的最多的算法是基于发动机最优曲线控制算法；虽然此算法能够保证发动机这一单一动力源瞬时的效率处于最优，而对于由发动机、电机、行星齿轮传动系组成的系统而言，瞬时效率并不一定最高。对于任何整车瞬时状态，必然存在一个系统最高效的点，此时燃油经济性最好。本文引入最佳分离因子这一状态变量来寻找系统瞬时最优点，并且开发基于系统瞬时最优的控制算法。据此，本文主要做了以下几个部分的研究内容：1，选择一款功率分流式混合汽车仿真模型，基于机电一体化开发软件AMESim搭建整车仿真物理模型。模型主要包括发动机、电机MG1、电机MG2、行星传动系、汽车动力学等模块。2，在SIMULINK软件之上开发出基于发动机最优曲线整车能量管理算法，利用simulink-AMESim联合仿真平台进行联合仿真。算法主要包括整车模式切换、不同模式下的各个动力源扭矩管理，能量回收策略等等。3，依据分离因子理论，结合汽车参数，开发最佳分离因子的确定方法，依据此方法开发出寻找最佳分离因子的算法。并离线计算得到整车不同状态下的最佳分离因子数表，以此即可作为系统瞬时最优控制算法的控制依据。4，开发基于系统瞬时最优控制策略，对基于发动机最优曲线控制算法进行优化；此算法基于最佳分离因子数表开发。然后做SIMULINK-AMESim联合仿真，得到仿真结果。对比基于发动机最优曲线控制算法和基于瞬时系统最优控制算法的仿真结果，验证基于瞬时最优控制算法在性能上的提到效果。
【作者】王文；
【导师】王庆年；
【作者基本信息】吉林大学，车辆工程，2014，硕士
【关键词】功率分流式混合动力汽车；最佳分离因子；发动机最优曲线；能量管理；算法优化；

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