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基于CAN总线的混合动力汽车辅助动力单元系统与控制策略研究

曹珊  
【摘要】: 城市公共交通拥挤,客车时走时停,行车速度慢,污染极其严重。在这种情况下,传统的内燃机汽车油耗和排放都很差,而混合动力系统正可以发挥其优势。 我国有关部门把混合动力列为“863”计划电动车专项主攻技术之一。天津市科委负责,由吉林大学和天津市清源电动车有限公司承担了“混合动力公交客车研究与开发”项目,本文即围绕此项目进行研究工作。并对混合动力汽车控制策略进行了进一步的研究。 首先,确定和构建了混合动力客车的整个结构和控制网络拓扑结构,提出了基于CAN总线的网络控制系统的设计思想,并制定了混合动力汽车CAN总线应用层协议。并且进行CAN总线的智能节点的设计,该智能节点已经在柴油发电机组上实现,并在与其它控制器的台架实验中取得了良好的通信效果。实验结果表明,该智能节点具有实时性好、扩展性能好、可靠性高、抗干扰能力强等特点,初步达到较高的性能指标。 其次,在对混合动力城市公交车驱动系统的选型设计的基础上,设计了基于CAN总线的混合动力城市公交车APU控制系统。设计了辅助动力电控单元的硬件系统和控制软件。采用16位微处理器及外围子系统,控制程序的分层式模块化设计使各功能模块可根据需要灵活变动,便于调试。由于电动汽车存在的特殊的电磁兼容问题,为了保证动力辅助动力单元控制器的可靠性,从形成电磁干扰的途径出发,在硬件和软件中分别采用了不同的抗干扰措施,提高了APU运行的可靠性和稳定性。经台架实验表明,在APU的控制下发动机运行平稳,并达到了节能和低排放的目的。 第三,对串联式混合动力控制策略进行了深入研究,以电池充放电平衡和发动机燃油经济性为目标,提出了模糊逻辑控制策略和与分形相结合的分形模糊控制策略,同时对基于分形模糊神经网络控制策略进行了探讨性研究。并应用ADVISOR 2002仿真软件建立控制模型,通过多种道路循环和不同的控制策略进行仿真分析。仿真结果表明,模糊控制策略和分形模糊控制策略相对于功率跟随控制策略,混合动力车燃油经济性和排放性都得到了提高,并保持电池SOC的变化在误差范围内。模糊逻辑控制策略得到了比其他现有控制算法更好的控制目标。


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