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文献详细Journal detailed

一种混联式混合动力客车能量管理及模式切换协调控制研究
Research on Energy Management Strategy and Mode Transition Control for a Series-parallel Hybrid Electric Bus

导  师: 殷承良;张勇

学科专业: 080204

授予学位: 博士

作  者: ;

机构地区: 上海交通大学

摘  要: 混合动力客车整车能量管理策略及行驶模式切换协调控制是提高混合动力客车能量转换效率及车辆驾驶性能的关键。因此,针对混合动力客车在实际循环工况中多个动力源的能量分配和效率优化及行驶模式切换动态过程中多个动力源的协调控制的研究对于实现混合动力客车的高效、平稳运行具有重要意义。 本文针对一种动力系统结构和零部件参数确定的混联式混合动力客车,在整车能量管理策略及动力系统模式切换协调控制方面,以提高混合动力客车的燃油经济性和保证车辆的驾驶性能为目标,进行了整车动力学建模、纯电动至并联驱动模式切换过程中的驾驶性能分析、整车控制系统设计、硬件在环仿真试验及实车道路试验等方面的研究。 根据混合动力客车整车能量管理策略有效性验证及模式切换动态过程中驾驶性能分析的需求,针对混合动力客车的动力系统结构和能量流动方向,以Matlab//Simulink为平台,建立了适用于混合动力客车整车能量管理策略及模式切换协调控制研究的混合动力客车整车动力学模型。模型基于理论建模和试验建模相结合的方法,充分反映了柴油发动机和电控自动离合器的动态性能,能较好地描述混合动力系统对整车控制器设定值的动态响应特性。 对于混合动力客车多个动力源的能量分配和效率优化问题,基于迭代动态规划方法和Elman动态神经网络,设计了混合动力客车的实时次优能量管理策略。由于城市公交客车通常在固定的线路上运行,其道路循环工况相对确定。本文首先以最小燃油消耗为目标,采用迭代动态规划方法求解了混合动力客车在给定循环工况下的最优控制律;然后通过构建Elman动态神经网络,将采用迭代动态规划方法计算出的最优控制律从一组随时间变化的序列转化为一组随 Energy management strategy and coordinated control during drive mode transition fora series-parallel hybrid electric bus are key technologies to improve energy conversionefficiency and drivability of the hybrid bus. Therefore, research on energy distributionbetween multiple power sources and efficiency optimization under a given drive cycle, aswell as coordinated control of the hybrid powertrain during the dynamic process of modetransition for the series-parallel hybrid electric bus are of important significance inachieving efficient and smooth operation of the hybrid bus. For the series-parallel hybrid electric bus with predetermined powertrainconfiguration and components, research including vehicle dynamic modeling, drivabilityanalysis during the transition from pure electric mode to parallel mode, vehicle controlsystem design, hardware-in-the-loop /(HIL/) simulation experiment, and road test in thefield of energy management strategy and coordinated control for powertrain areaccomplished in this dissertation, for the purpose of improving the fuel economy anddrivability for the hybrid bus. Considering the requirements on the validation of the effectiveness for the proposedcontrol strategy and the analysis of drivability during mode transition, a dynamic model ofthe hybrid bus is built in Matlab//Simulink based on the powertrain configuration andenergy flow direction of the hybrid bus. The vehicle dynamic model is built usingtheoretical modeling approach combined with empirical modeling approach, and canadequately reflect the dynamic performance of the diesel engine and the electronicallycontrolled clutch. Thus, the dynamic response characteristics of the hybrid powertrain forthe set-points by the hybrid control unit /(HCU/) can be accurately described. For the energy distribution between multiple power sources and efficiencyoptimization of the hybrid bus, a real-time suboptimal energy management strategy isdeveloped based on iterative dynamic programming /(IDP/) approach and Elman neuralnetwork /(NN/

关 键 词: 混联式混合动力客车 能量管理策略 模式切换 转矩协调控制 迭代动态规划 自适应模糊滑模控制

领  域: [机械工程] [交通运输工程] [交通运输工程]

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