并联混合动力汽车转矩协调控制策略仿真研究

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随着社会的发展和进步,环境污染和能源枯竭问题日益严重,新能源汽车成为了汽车行业发展的重点。混合动力汽车作为一种结合了传统燃油汽车和纯电动汽车两者优点的新能源汽车,既具有传统燃油汽车续航里程长的优点,同时又兼备了纯电动汽车的低排放性能,是一种最具有发展前景的新能源汽车。但由于混合动力汽车同时拥有发动机和电机,这使混合动力汽车具有多种运行模式,从而使控制策略更为复杂,混合动力汽车控制策略的研究对提高整车性能具有重要的作用,是目前研究的重点。本文以东风新疆汽车有限公司正在研发中的试制样车为原型,针对并联式混合动力汽车(Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV)传统控制策略在复杂工况下整车需求转矩不能最优的分配给发动机和电机驱动车辆行驶的问题,以提高PHEV的燃油经济性和尾气排放性能为目标,对PHEV转矩协调控制策略展开研究。具体研究内容如下:(1)通过对混合动力汽车三种基本结构,即串联式、并联式、混联式驱动系统的分析,选择PHEV作为研究对象。根据PHEV不同运行模式下的能量流动方向,确定了汽车在不同运行模式下转矩和功率的分配方式。根据所研究试制样车的整车基本参数和性能指标,对PHEV驱动系统主要部件(发动机、电机、蓄电池等)进行参数匹配参数和建模分析。(2)针对PHEV转矩协调分配的问题,首先对PHEV常用的电机辅助控制策略的原理进行了分析。其次,根据模糊控制原理提出了模糊控制策略,并基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建模糊控制策略仿真模型。(3)通过ADVISOR2002汽车仿真软件的再开发过程,把两种控制策略的仿真模型分别嵌入到软件的整车仿真模型中。根据设计的仿真参数和选择的循环工况在ADVISOR2002软件中进行仿真。仿真结果对比分析表明:模糊控制策略相较于电机辅助控制策略下的PHEV,发动机和电机具有更加高效的平均工作效率,更好的燃油经济性和尾气排放性能。(4)针对模糊控制策略的不足,采用粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法进一步优化模糊控制策略,应用PSO算法对模糊控制器的隶属度和控制规则权值进行优化,把优化后的模糊控制策略重新嵌入到ADVISOR2002软件的整车仿真模型中,并在相同的仿真参数下进行仿真,仿真结果表明:优化后的模糊控制策略具有更好的控制效果。
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