基于效率优化的整车转矩分配方法的研究

摘要

由于混合动力汽车是由两种动力源共同工作，想要得到最优的效率和降低排放等特点，必须使电机和发动机这两套动力系统都工作在相对的高效区域。而针对不同的行驶工况，混合动力汽车能量管理策略应进行相应调整，使其跟随行驶工况的变化而自动调节两动力源之间的转矩分配关系，进一步达到能量优化的目的。
　　本文基于并联式混合动力汽车，以提高发动机效率和降低燃油消耗为目的，综合考虑发动机、电机和动力电池组以及传动系统效率，提出了基于发动机工作点优化的整车转矩分配方法。根据并联式混合动力汽车的整车动力学结构，结合整车多传感器采集的相关数据，在MATLAB/Simulink环境下，建立发动机、电机、蓄电池和整车的正向仿真模型。通过对混合动力汽车不同工作模式、不同的能量传递路径下的各部分动力总成部件进行效率分析，获得整车效率分析模型;为了达到效率最优的目标，本文采用自适应遗传算法，对发动机最优工作点进行优化;选用三层前馈神经网络对整车转矩进行分配，利用电机提供的辅助转矩“削峰填谷”调整发动机的实时工作点，将发动机和电机控制在最佳效率区工作，神经网络的权值利用时间差分法进行更新，实现系统的实时控制。由于汽车在运行过程中会受时间、环境变化和机械磨损等问题的影响，本文采用平行计算结构，将基于效率优化的神经网络整车转矩分配方法在工程中实现，提高系统的实时性。
　　最后，构建xPC Target硬件在环系统，选择常用的NEDC工况和城市综合工况进行仿真，将原始的控制策略和本文所提出的控制策略进行对比，证明本文所提出的转矩分配方法具有有效性。同时，本文提出的硬件在环系统仿真平台能有效的减少实车的试验次数，在节约费用和减少开发时间等方面具有很大的优势。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的来源及意义

1．2 混合动力汽车概述

1．2．1 混合动力汽车定义

1．2．2 混合动力汽车分类

1．2．3 混合动力汽车发展的关键问题和难点

1．3 混合动力汽车的发展现状

1．3．1 国外混合动力汽车的发展现状

1．3．2 国内混合动力汽车的发展现状

1．4 混合动力汽车能量管理策略简介

1．5 本文的主要研究内容

1．6 本章小结

第二章 混合动力汽车动力系统仿真建模

2．1 整车动力学结构

2．2 整车建模参数

2．3 整车正向仿真模型

2．3．1 发动机模型

2．3．2 电动机模型

2．3．3 蓄电池模型

2．3．4 整车正向仿真模型

2．4 本章小结

第三章 基于自适应遗传算法的发动机工作点优化

3．1 典型工作模式的能量传递

3．1．1 电机单独工作模式

3．1．2 发动机单独驱动工作模式

3．1．3 电动车和发电机同时工作模式

3．1．4 发动机单独工作并发电模式

3．1．5 再生制动工作模式

3．2 各动力总成效率分析

3．2．1 发动机效率分析

3．2．2 电机效率分析

3．2．3 电池效率分析

3．2．4 传动机构效率分析

3．3 基于自适应遗传算法的发动机工作点优化

3．4 本章小结

第四章 基于神经网络的转矩分配方法

4．1 混合动力汽车转矩分配系统设计

4．2 基于神经网络的整车转矩分配方法

4．3 基于TD算法的三层前馈神经网络权值更新

4．4 基于神经网络的转矩分配方法工程实现

4．5 本章小结

第五章 基于xPC Target硬件在环系统的仿真验证

5．1 xPC Target硬件在环系统仿真平台的构建

5．2 实验数据采集和仿真

5．2．1 NEDC工况下的仿真分析

5．2．2 我国城市综合工况下的仿真分析

5．3 本章小结

第六章 全文总结和展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间研究成果

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