数据驱动的混联式混合动力汽车能量管理策略优化

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面对全球生态环境的突出问题,我国做出“力争在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和”的目标承诺,这对新能源汽车的发展提出了新的挑战,混合动力汽车是新能源汽车的重要组成部分,能量管理是混动汽车的核心关键和技术,其燃油经济性受到工况、驾驶风格、环境因素等各方面的影响。目前我国未完全推广普遍适用于国内交通环境的行驶工况,因此有必要构建符合我国道路行驶特征工况,为混动汽车能量管理策略的优化提供数据支持。本文以一款插电式混联式混合动力汽车为研究对象,针对构建道路工况开展能量管理策略优化这一关键问题,在合肥市区采集试验车日常行驶数据并对其进行分析,提出了基于数据包络分析(DEA)建立通行速度区间的方法,构建城市道路综合工况,建立能量管理策略并对其开展优化,从而提高车辆的燃油经济性。本文分析了混合动力总成构型实现的动力耦合形式,对整车常用的工作模式和实现方法进行阐述。结合整车参数和设计指标,对车辆的主要部件的参数进行了匹配和计算。本文采用车载监控终端采集实车在城市道路工况上的行驶数据,并对采集数据进行分析和处理,定义早高峰时段、晚高峰时段、正常时段、高速行驶等四种典型工况,对四种工况按照时间域进行划分,通过数据包络分析(DEA)建立通行速度区间,根据计算确定四种工况行驶的时间占比,在速度区间内随机选取代表性片段,通过合并和拼接构建城市道路行驶综合工况。根据参数匹配结果基于MATLAB/Simulink平台开展整车仿真模型的搭建。依据电机和发动机的工作曲线和区间逻辑门限值制定了基于规则的能量管理策略。将粒子群算法与MATLAB/Simulink整车模型结合,制定约束条件,将整车经济性确定为优化目标,采用模型在环的方式建立能量管理策略参数优化模型,选取了对目标函数密切相关的5个待优化参数。将合肥市城市道路行驶综合工况作为优化模型的输入工况,进行离线优化;利用优化参数建立基于粒子群算法优化的能量管理策略,并进行经济性对比。通过WLTC标准工况仿真验证优化的可靠性与普遍性。经过验证:本文优化的能量管理策略相对于基于规则的能量管理策略,其综合经济性有所提高,发动机工作更加高效。
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