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混合动力车辆建模及优化控制

发布时间:2019-12-02 12:42

  摘要

  在当今日益严峻的环境污染和资源紧缺的问题挑战下,由于混合动力汽车既具有传统汽车的动力优势又具有纯电动汽车的节能环保的功能,混合动力汽车便成了人们日益关注的焦点。混合动力汽车的研究离不开仿真建模和控制算法的制定。本文以优化发动机的工作区间和提高燃油性为目的,对混合动力汽车的建模以及控制策略的选择与制定展开了详细的研究。

  本文先是介绍了一些相关的基本理论,选择了本文所研究的混合动力汽车类型和选用的控制策略。其次,本文根据汽车各部件的工作特性曲线、万有特性曲线和各部件的实验数据,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,包括整车、发动机、电机、电池、变速箱和驾驶员的模型。再次,本文基于模糊控制理论的定义与特性,建立了一个由双模糊控制结构组成的模糊控制器,分别建立输入变量为电池荷电状态SOC和需求转矩,输出变量为油门开度的模糊控制器1和输入变量为油门开度和油门开度变化率,输出变量为转矩系数的模糊控制器2.并在发动机提供主要动力,电机辅助发动机驱动汽车的原则下,根据汽车在各情况的行驶状况和动力需求相应制定了各自的模糊规则库,用Fuzzy工具箱建立模糊控制器模型并加入到整车模型当中完成仿真,并对仿真结果进行分析,总结出本文制定的模糊控制算法能够有效的完成对混合动力汽车的优化控制。

  关键词:混合动力 模糊控制 仿真建模 能量管理

  第一章 绪论

  1.1 混合动力汽车发展的历史背景和意

  当今世界的可持续发展仍然面对着环境污染和资源紧缺的考验[1]。地球上的资源是有限的,但是人们资源的用量却是越来越大。随着科技的发展,汽车逐渐成为人们主要的交通工具,如图1-1所示汽车保有量[2]的逐年增加导致石油的用量也越来越大。然而减少汽车的使用显然是不现实的,不符合潮流的,于是许多国家便把目光转向研发纯电动汽车。但是目前的电池技术不够成熟,研发出电动汽车的性能满足不了人们的需求,短时间内电动汽车无法取代传统汽车,所以混合动力汽车便成了各国的研究重点。混合动力车辆的耗油量较于传统燃料汽车的耗油量能够降低10%-40%左右,并且排放出的污染物和二氧化碳的总量也大大减少,为实现交通领域的健康可持续发展做出了卓越的贡献。在混合动力汽车的研究中不断突破,开发出新的节能技术,不断探索出更加环境友好的新的交通工具,实现人与自然的和谐相处,将中国建立成一个新型的环保大国。

  图1-1近年来全国汽车保有量

  近年来国内混合动力车辆的销量节节攀升,混合动力汽车广为人们所认可,是现代汽车研究的热点和主流。它不仅仅是一种过渡性的产品,而是未来汽车产品的风向标。在这种潮流的引导下,国内的汽车产业也逐渐跟国外联系起来。中外合资汽车企业越来越多,并且面临着巨大的竞争。混合动力车辆正处于科研转向产业化的关键时刻,中国的混合动力汽车市场逐步进入快速发展阶段。

  1.2 混合动力汽车简介

  在当前的研究水平下,新能源汽车[3]可以分为两大类:第一种称为燃料电池电动汽车,是用其他燃料例如:天然气,甲醇,乙醇等代替石油作为汽车的主燃料;第二种称为纯电动汽车、混合动力汽车等新型动力驱动汽车。其中混合动力汽车既继承了传统内燃机的优势,又有电动汽车的节能减排、效率高的优点,是目前的研究热点。

  现在的混合动力汽车主要是指燃油和电池共同驱动的汽车,其中发动机提供主要驱动力,电机辅助发动机驱动,并在一定情况下会有电机单独提供驱动力,控制发动机始终处于最优工作状态。电机和电池的加入还能够使汽车更多的消耗电能,减少耗油量和污染气体排放。

  作为一种新能源汽车与传统汽车相比有以下好处:

  (1)采用复合动力后可以使汽车发动机始终工作在最优曲线,具有效率高、低油耗、排放小等优点。

  (2)汽车在电池的帮助下回收制动、下坡、怠速的能量变得十分方便,达到节能的目的。

  (3)在市区内可以关停内燃机,用电池单独驱动,达成环境友好的"零"排放目标。

  (4)电池可以始终保持优良工作状态,提高了利用效率,减小电池损耗,寿命得到了延长,降低了许多成本。

  (5)内燃机解决了空调、取暖、除霜能耗过大的问题,使乘坐的舒适性得到了很大的提升。

毕业论文:http://www.3lunwen.com/gc/qc/5366.html

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