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并联混合动力电动汽车的动态控制研究

作　者: 严运兵
导　师: 颜伏伍
学　校: 武汉理工大学
专　业: 车辆工程
关键词: 并联混合动力汽车能量预分配策略发动机转矩估计动态控制
分类号: U469.72
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
下　载: 1312次
引　用: 8次
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内容摘要

并联混合动力汽车在发动机和电动机工作过程中,需要根据路况进行能量分配和工作模式的切换。能量分配的研究已经有大量成果,而工作模式切换控制的研究还不多见。混合动力工作模式的切换实际上是一个过渡过程,动态控制的目的就是希望汽车在切换过渡过程中,保持平稳运行,使整车在模式切换前后的动力性、经济性、排放、舒适性不发生大的波动。本文针对这一问题,遵循“文献分析”——“整车建模”——“前期试验”——“算法仿真研究”——“验证试验”的技术路线,完成了对混合动力系统的动态控制研究。根据动态控制的目的,本文对并联混合动力系统进行了动力学理论建模。建模过程中,基于内燃机的热力学过程,首次建立了图形化的发动机伪键合图模型;根据杠杆法,建立了AL4自动变速系统的动力学模型;并构建了多能源动力总成控制体系结构。鉴于伪键合图发动机模型在实际控制上的缺陷,本文对发动机的稳态和动态特性进行了试验研究。得出了发动机动态特性随发动机节气门开度、节气门开度变化率、转速这三个因素而变化的规律;以试验数据为基础,利用神经网络的预测功能,分别建立了发动机的稳态和动态转矩估计模型。论文以并联混合动力汽车在状态切换过程中总转矩不发生大的波动为控制目标,提出了“转矩预分配+发动机调速+发动机转矩估计+电动机转矩补偿控制”的动态控制策略。以Matlab/Simulink为仿真平台,搭建了基于整车动态控制的仿真模型,进行了循环工况仿真研究,验证了仿真模型的正确性。在此基础上,进一步对上述基本控制算法进行了定工况和全工况仿真验证。通过搭建试验台架,借助dSPACE快速控制原型工具,对动态控制算法进行了试验验证。结果表明,在各种状态切换过程中,动态控制算法能有效控制混合动力系统的转矩波动,保证动力传递的平稳性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-25
  1.1 课题背景及意义  10-14
  1.2 文献综述  14-23
  1.3 本文研究的主要内容和方法  23-24
  1.4 本文结构  24-25
第2章并联混合动力汽车系统建模  25-46
  2.1 并联混合动力汽车仿真方法分类  25-27
  2.2 并联混合动力系统仿真模型的建立  27-43
  2.3 多能源动力总成控制系统模型  43-45
  2.4 本章小结  45-46
第3章基于神经网络的发动机转矩估计  46-64
  3.1 发动机稳态和动态特性测试试验  46-49
  3.2 发动机特性数据分析  49-53
  3.3 发动机转矩神经网络估计的实现  53-63
  3.4 本章小结  63-64
第4章并联混合动力系统的动态控制策略  64-80
  4.1 并联混合动力系统动态控制算法的构成  64-67
  4.2 动态控制中的转矩预分配策略  67-74
  4.3 电动机转矩补偿控制策略  74-79
  4.4 本章小结  79-80
第5章并联混合动力系统动态控制仿真研究  80-100
  5.1 整车控制仿真模型的构成  80-81
  5.2 基于NEDC循环工况的整车模型正确性验证  81-85
  5.3 定工况仿真  85-92
  5.4 全工况仿真  92-99
  5.5 本章小结  99-100
第6章动态控制算法的台架试验验证  100-123
  6.1 试验系统  100-104
  6.2 发动机的调速控制  104-107
  6.3 验证试验方案  107-108
  6.4 台架验证试验结果及分析  108-122
  6.5 本章小结  122-123
第7章结束语  123-126
  7.1 全文总结  123-125
  7.2 主要创新点  125
  7.3 展望  125-126
参考文献  126-133
致谢  133-134
附录A 发动机的键合图模型  134-143
附录B 攻读博士期间发表的论文与其他研究成果  143

并联混合动力电动汽车的动态控制研究

内容摘要

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