文档介绍：并联式混合动力轿车动力系统性能匹配与优化研究
摘要
汽车采用混合动力驱动已成为国际公认的解决环境能源等可持续发展战
略问题的有效途径世界各国政府尤其是各大汽车公司都投入了巨额的人力
物力和财力开发混合动力汽车本文的研究工作就是在国家十五 863 计划
电动汽车重大专项 EQ7200HEV 混合动力轿车开发的资助下完成的
针对国内外混合动力汽车动力系统性能匹配与优化技术的发展现状本文
系统提出了一种高效的混合动力系统性能匹配与优化理论建模算法该算法可
以最大限度地模拟实际车辆在各种工况下的运行状态及整车的实际工程约束条
件在实验室条件下实现并联式混合动力汽车动力系统的性能匹配与优化由
于该算法流程是统一的并采用了模块化的建模方法因此能够很容易地推广
应用于其他类型混合动力汽车的开发与设计
本文首先针对传统的混合动力汽车动力系统性能匹配与优化过程存在的工
作量大重复耗时费力并很难找到最优匹配组合的缺点提出了应根据实
际工程限制条件设计要求和整车性能设计指标把混合动力系统的参数匹配与
控制系统优化有机组合起来进行系统优化的观点并联式混合动力轿车动力系
统性能匹配与优化的目的是实现整车动力性整车噪声燃油经济性和排放等
最优设计指标本文把求解上述问题归结为求解一个在规定区域上的非线性多
目标优化问题的 Pareto 最优解并建立了其数学模型
本文基于系统理论与实际工程应用相结合的基本思想建立了并联式混合动
力轿车动力系统子系统物理模型该模型是并联式混合动力轿车动力系统性能
匹配和优化的基础和前提直接关系到混合动力系统性能匹配与优化的精度和
效率本文建立了基于 map 图与数学模型相结合的发动机模型永磁同步电机
模型动力电池数据模型同时针对混合动力汽车的工作特性提出了混合动
力汽车用永磁同步电机和动力电池的工程化要求及设计准则给出了永磁同步
电机主要尺寸和恒功率区扩展系数的选择依据仿真及试验结果表明本文建
立的并联式混合动力轿车动力系统子系统模型理论上是正确的完全可以满足
实际开发工作要求
本文基于并联式混合动力轿车的运行工况模式确定了以发动机提供主要动
力电机作为辅助动力源的控制思想提出了最优曲线模糊控制策略并设计了
一种提高发动机燃油效率的模糊控制器在 Matlab/ Simulink 中编制了并联式混
合动力系统仿真程序并对设计的最优曲线模糊控制器进行了纯数字仿真和结
果分析仿真结果证明该控制策略有效合理通用性强并具有鲁棒性为并
联式混合动力轿车动力系统的性能匹配与优化奠定了基础
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在上述工作的基础上本文利用遗传算法对并联式混合动力轿车动力系统
进行了性能匹配与优化并与 ADVISOR 传统优化过程的优化仿真结果进行了
分析和比较仿真结果表明遗传算法应用于并联式混合动力轿车动力系统性
能匹配与优化是合理的并具有很强的实用性针对 EQ7200HEV 混合动力轿
车开发的实际工程问题确定了 EQ7200HEV 混合动力轿车的实际工程设计约
束测试条件和整车性能设计指标利用遗传算法对 EQ7200HEV 混合动力轿
车的动力系统进行了性能匹配与优化为试验验证奠定了基础
为对系统优化前与后的性能做个比较本文对混合动力轿车 EQ7200HEV-
A 和混合动力轿车 EQ7200HEV-B 进行了整车动力性和燃油经济性道路试验
试验结果表明应用本文提出的性能匹配与优化算法开发的混合动力轿车动
力系统不但能够完全满足实际工程约束条件而且基本能够实现整车的设计指
标
并联式混合动力轿车动力系统性能匹配与优化算法在实际工程开发设计中
的应用证明了在实验室内利用较短的时间对混合动力系统进行性能匹配与优
化是可行的节省了大量的时间人力物力和财力这不仅对我国混合动力
汽车的发展而且对企业的产品设计开发都具有重要的学术意义和应用价值
关键词并联式混合动力轿车, 动力系统优化, 燃油经济性遗传算法, 模糊控
制
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ABSTRACT
There are two serious problems facing challenges for sustainable development of
automotive industry. One is environmental pollution and the other is deficiency of
petroleum resources. Hybrid electric vehicles (HEVs) have been accepted world wide
as one of the most promising methods