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插电式混合动力SUV动力匹配与能量管理策略研究

杨娇娇  
【摘要】:由于化石能源储备日益紧缺和环境污染形势逐渐加重,节能与新能源汽车成为当下的研究热点。混合动力汽车的动力不仅源于内燃机,并且兼容了驱动电机,汽车运行过程中能够减少污染物排放以及进行有效的能量回收,有利于提高车辆节能性能。插电式混合动力汽车能够通过外部电网对动力电池组进行充电,进一步降低了了车辆对化石燃料的依赖性,降低了成本,并延长了汽车的续航里程,因此获得了相关行业和科研机构的普遍关注。在插电式混动车辆研发过程中,对驱动控制系统的主要参数进行匹配有利于综合动力性能的提升,通过智能算法优化整车能量管理系统有助于提高车辆的节油和排放性能。本文通过分析世界范围内混合动力汽车近年来的发展状况,确定以并联插电式混和动力SUV的参数匹配和能量管理策略设计作为主要研究内容。首先,在进行混合动力SUV系统参数匹配时以车辆动力性为目标,参考国内外相关资料,对驱动电机的峰值扭矩,峰值功率和最高车速,蓄电池组的总电量,输出功率进行参数设计。其次,对混合动力系统内的发动机、电机、电池等主要动力元件的驱动性能特点进行详细分析。通过对常见的电机和电池的优缺点进行比对,选择永磁同步电机作为混合动力SUV的驱动电机,以锂离子电池作为车辆的储能装置。基于实验台架对选定的动力部件性能曲线进行标定,以便于车辆动力系统的仿真设计。最后,在advisor仿真软件中,根据动力匹配分析结果,建立了典型的油电混合动力SUV的综合仿真模型,并建立了混合动力系统的模糊逻辑(Fuzzy Logic,FL)能量管理策略。以车辆的等效燃油消耗量为适应度函数,使用遗传算法对模糊控制规则进行优化。在典型工况下对车辆的动力输出品质和燃油经济性能进行综合仿真分析,结果表明:相较于采用传统的功率跟随策略的混合动力SUV,模糊控制能量管理策略下整车的各动力输出元件均能工作在更高效的工作区间,并且对复杂工况的适应性更好,因此模糊控制算法有利于提高混动车辆的节油性能,提高其低碳减排效果。


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