混合电动汽车的智能控制方法研究

【摘要】：混合电动汽车是一种新型环保车辆。它由发动机和电机混合提供动力，通过优化控制发动机和电机的能量分配，使发动机一直工作在高效区内，实现减少油耗和降低排放的目的。混合电动汽车对电池容量的要求不高，不需要另建配套设施，容易实现产业化。因此，混合电动汽车及其控制成为当前汽车工业的热门研究课题之一。本文紧密围绕湖南省“十五”科技计划重大专项“混合电动轻型越野车攻关项目”(项目计划编号：02GKY1003)，结合中德国际合作项目“多能源电动汽车的智能控制系统”(项目计划编号：CHN01-602)，重点研究混合电动汽车中的智能控制方法，以提升混合电动汽车的整体性能。论文的主要研究内容包括： (1)确定了所设计的CFA6470HEV型混合电动汽车的总体设计方案与目标。CFA6470HEV是一种能适用于多种复杂路况的轻型越野车，总体的设计目标是采用四缸发动机加电机驱动的方式，来实现六缸发动机车辆的性能，然而油耗却要求比普通四缸燃油车低30％以上，排放至少在欧洲Ⅱ号排放标准的基础上再下降30％。以此设计目标为前提，论文给出了CFA6470HEV型混合动力电动汽车的总体设计方案。对驱动结构选型、部件选型及布局、控制方案等进行了详细的设计，分析和研究了整车各功能部件的信号量，建立了整车信息流图，并设计了基于CAN总线的整车控制网络。 (2)能源总成控制技术是混合电动汽车中的核心技术，直接影响到混合电动汽车的动力性能和环保性能。论文设计了一种混合电动汽车能源总成智能控制系统，介绍了其工作原理，研究了其能源分配策略。该能源分配策略能根据司机命令(扭矩需求)、电池电量和车辆行驶情况，针对系统的四种控制状态：启停控制状态、充电控制状态、助力控制状态和能量回收控制状态，通过合理分配发动机、驱动电机、启动电机的出力，优化能量的分配和储存，实现提高汽车动力和降低排放的目的。为了延长电池的使用寿命，论文在能源总成控制的设计中，提出了一种基于模糊能量分配策略的充电控制方法，来提高电池的使用效率。对于所设计的能源总成智能控制方法，论文采用TMS320LF2407A型DSP具体实现控制系统的软、硬件。 (3)为了提高混合电动汽车中电机驱动系统的控制性能，论文对其智能控制方法进行了研究。首先介绍了电机的直接转矩控制方法；然后，提出了一种智能直接转矩控制方法，该方法采用自组织学习算法的小波神经网络定子电阻估计器，来弥补电机低速运转时定子电阻变化给直接转矩控制系统带来的不利影响。