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基于模型预测的插电式混合动力汽车控制策略研究

梁宏宇  
【摘要】:自二十一世纪以来,能源短缺与环境保护成为了世界探讨的热门议题。随着汽车工业的迅猛发展,世界范围内的主要国家和汽车厂商都已经意识到发展新能源汽车的必要性。在众多新能源汽车类型中,插电式混合动力汽车同时拥有纯电动汽车和传统汽车的优点,是目前新能源汽车中比较可行的方案。本文以插电式混合动力汽车的动力系统作为研究对象,以动力系统关键部件的参数匹配和能量管理策略的制定为文章的主题,从以下几个方面展开研究:1)根据插电式混合动力汽车的常用结构和整车设计指标确定了动力系统的基本结构并对动力系统的发动机、电机、电池等主要部件进行选型和参数匹配。基于Simulink/Matlab建立了插电式混合动力汽车的整车仿真模型,包括动力系统的主要部件模型和基于规则式的能量管理策略,最后验证了参数匹配的合理性。2)为避免动力参数匹配过程中造成的动力性和燃油经济性失衡的问题,利用多目标遗传算法对传动系统参数和能量管理参数进行了同步优化,保证了动力性与燃油经济性的综合优化。3)将能量管理策略的转矩分配问题作为一个多阶段决策最优化问题,基于贝尔曼原理求解了离线最优的转矩分配策略,建立了基于动态规划算法的全局能量管理策略。4)将动态规划的方法作为模型预测滚动优化的求解器,建立了基于模型预测的能量管理策略,研究了模型预测能量管理制定过程中的各种参数设定对燃油经济性的影响。建立了基于马尔科夫的模型预测能量管理策略,通过调整马尔科夫预测的形式降低了预测的累计误差,从而提升了模型预测能量管理策略的效果。利用逻辑门限修正了模型预测能量管理策略的发动机工作区,进一步优化了能量管理策略的燃油经济性。


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