【摘 要】
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随着我国汽车行业的发展,国内汽车保有量逐年递增,带来了石油资源大量消耗和环境污染等重大问题。为了应对这些问题,国家大力推广新能源汽车开发,相关研究成为行业热点。本文依托国家重点研发计划项目“高性能纯电动运动型多功能汽车(SUV)开发”,设计了一套新型的四驱SUV电液混合动力系统,完成了相关参数匹配和模型搭建工作,并以此为基础,针对整车经济性表现,重点研究了该系统的能量管理策略。具体工作内容如下:(
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随着我国汽车行业的发展,国内汽车保有量逐年递增,带来了石油资源大量消耗和环境污染等重大问题。为了应对这些问题,国家大力推广新能源汽车开发,相关研究成为行业热点。本文依托国家重点研发计划项目“高性能纯电动运动型多功能汽车(SUV)开发”,设计了一套新型的四驱SUV电液混合动力系统,完成了相关参数匹配和模型搭建工作,并以此为基础,针对整车经济性表现,重点研究了该系统的能量管理策略。具体工作内容如下:(1)基于前后双电机纯电动汽车(SUV)构型,设计了增加前电机与液压泵/马达并联的四驱SUV电液混合动力系统,分析了该系统的多种工作模式。并基于整车参数和性能指标,灵活运用理论计算法、循环工况综合分析法和优化匹配设计法对液压泵/马达、转矩耦合器传动比、蓄能器、前电机、后电机和电池等关键部件进行了参数匹配。(2)在MATLAB软件平台上,搭建了液压泵/马达、蓄能器、电机、电池等四驱SUV电液混合动力系统的关键部件模型及整车纵向动力学模型。并从最高车速、最大爬坡度和百公里加速时间等三个动力性能指标方面,进行动力学仿真,验证了参数匹配结果的正确性。(3)为获得全局最优仿真结果来作为其他实时能量管理策略的评价标准,提出了基于动态规划的全局最优能量管理策略,并在CLTC-P工况下进行了仿真,得到了全局最优仿真结果。(4)通过对动态规划全局最优能量管理策略局限性的分析,提出了在满足整车瞬时需求功率前提下的基于瞬时效率最优的能量管理策略:在驱动工况下,基于功率输出瞬时效率最优原则制定驱动控制策略;在制动工况下,在满足ECE制动法规和中、高制动强度下前、后轴制动力分配曲线尽量贴近I曲线的前提下,基于瞬时最高能量回收效率原则制定制动控制策略。为验证该策略的有效性,在多制动强度工况和CLTC-P工况下进行了仿真,仿真结果显示该策略具有良好的经济性表现,可以达到全局最优97.43%的效果。(5)通过对瞬时效率最优能量管理策略的分析,提出了基于模型预测控制的瞬时效率最优能量管理策略的优化方法。搭建了基于马尔科夫链的一步加速度预测模型、利用预测加速度与实际加速度的误差的反馈校正模型和利用动态规划算法求解预测域内最小能耗的滚动优化模型。在CLTC-P工况下,对优化后的策略进行了仿真验证,仿真结果显示通过模型预测控制的优化,瞬时效率最优能量管理策略的经济性提升了1.13%,可以达到全局最优效果的98.54%。
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