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ISG型混合动力客车动力系统设计及能量管理策略的研究

曹竞辉  
【摘要】:本文依托企业“ISG型混合动力系统2.0”项目,以ISG(Integrated Starter Generator)型混合动力系统为研究对象,完成了整车动力系统方案的设计,包括了对动力系统关键零部件的匹配选型及能量管理策略的优化设计,并进行了实车试验。具体研究内容如下:首先,结合城市公交特点以及典型中国城市循环工况的功率需求,提出了整车系统方案的设计目标。并通过对ISG型混合动力系统构型及工作模式的分析,初步得到整车对动力总成系统关键零部件的设计原则和最低要求。以此为基础,对关键零部件进行了详细的参数计算及匹配。根据“福工”现有供应商的产品,对关键零部件进行了型号选择。其次,利用Matlab仿真平台,通过试验法和理论法对关键零部件进行建模,包括发动机、电机、电池、整车模型、驾驶员等模型。最终得到了ISG型混合动力客车整车仿真平台,基本确定了整车的动力性能,为之后的仿真和试验建立了基础。再次,为了获得可实际应用于工程的优秀的能量管理策略算法,建立了基于DP(Dynamic Programming,DP)优化的混合动力客车模糊能量管理策略。根据客车的行驶特点,选择了输入输出变量。通过把给定的中国典型城市循环工况离散化,变量网格化,加入约束函数,设定了可达状态集和容许控制集,并建立了加入离合器和发动机启停多目标的代价函数。通过建立的动态规划算法模型,依托Matlab/Simulink平台,求解出了不同SOC初始值下,以CTDCBC工况为基础的理论最优化的客车工作模式分布和发动机工作点分布图。以此作为参考,提取设计参数,建立了混联式混合动力客车的模糊控制器。最后,在Matlab/Simulink中,采取中国典型城市循环工况进行仿真,得出仿真结果,满足整车动力性以及经济性设计要求,说明了本文设计的整车系统的正确性。以“福工”12m试验车为改装对象,选择厦门324国道进行了实车试验。得到的整车性能试验结果与仿真结果相近,误差范围很小,属于正常现象。试验结果表明设计的整车动力系统有良好的动力性和经济性表现,达到了最初的设计要求,进一步证明了本文设计的混合动力系统的正确性。


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