基于多指标正交实验的并联混合动力汽车控制策略参数分析

第一篇：基于多指标正交实验的并联混合动力汽车控制策略参数分析

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基于多指标正交实验的并联混合动力汽车控制策略参数分析

作者：杨观赐 李少波 唐向红 璩晶磊 钟勇

来源：《计算机应用》2012年第11期

摘要：针对并联式混合动力汽车电辅助控制策略的参数优化问题，基于多指标正交优化设计理论，以混合动力汽车的燃油消耗、CO排放量、HC和的总排放量为实验指标，设计了正交优化实验表。运用直观分析法分析了18组实验结果，量化研究了控制策略参数对并联式混合动力汽车整车性能的影响，找出了各个指标的显著性影响因素。

关键词：正交实验；混合动力汽车；多目标进化算法；控制策略

中图分类号： TP18；U469.72

第二篇：并联混合动力汽车动力系统参数与控制策略设计及仿真

并联混合动力汽车动力系统参数与控制策略设计及仿真

中文摘要: 随着石油资源的匮乏和大气环境的恶化,人们对节能和环保的呼声越来越高。为此各种各样的电动汽车(EV)脱颖而出。但是由于电池技术在提高其储能量方面没有实质性的突破,使得由蓄电池驱动的纯电动汽车的实用性受到了很大的限制。以氢为燃料的燃料电池汽车可能是未来高效清洁汽车的解决方案之一,但目前离实用还有很大的距离。而融合了传统内燃机(ICE,汽油机或柴油机)汽车和纯电动汽车优点的混合动力电动汽车(HEV)成为了缓解能源和环境危机的途径,是解决当前节能和环保问题切实可行的过渡方案。混合动力汽车配备了两套动力系统,即传统内燃机和电机—蓄电池系统。理论和实践证明,设计合理、控制精确的混合动力汽车可以大幅度提高汽车的燃油经济性和降低汽车的环境污染排放物,同时不牺牲汽车的动力性。但混合动力汽车的双动力源型式的结构大为复杂,特别是需要一套传统汽车所没有的控制系统。传统的汽车理论和设计方法不能适用于混合动力汽车。因此,急需发展一套完备的混合动力汽车的设计和控制方法,以支持混合动力汽车的产品开发。混合动力系统设计有机构参数匹配设计及控制策略设计两大关键性问题。设计的合理与否直接关系到能否满足混合动力汽车的...英文摘要: With the pinch of petroleum resources and deterioration of atmospheric environment, we pay more and more attention to energy sources and environment.Therefore kinds of electric vehicles(EV)are talent showing themselves.But there isn’t material breakthrough to heighten the energy storage of battery technology, which greatly restricts the practicability of electric vehicles driven by accumulator.The fuel battery vehicle using hydrogen may be one of the solutions of intending cleanness vehicle, but presen...目录:摘要 4-5

Abstract 5-6

第一章 绪论 9-14

1.1 项目提出的背景及意义 9-10

1.2 混合动力汽车概述 10-11

1.2.1 混合动力系统的概念 10

1.2.2 混合动力汽车节油原理 10-11

1.3 混合动力汽车的发展概述 11-13

1.4 本论文的主要研究内容及研究方法 13-14

第二章 混合动力系统概述及元件选型 14-28

2.1 混合动力系统的工作模式 14-15

2.2 混合动力系统的结构型式 15-22

2.2.1 串联混合动力驱动系统 15-17

2.2.2 并联混合动力驱动系统 17-22

2.3 混合动力驱动系统的元件选型 22-27

2.3.1 发动机选型 22-24

2.3.2 电机选型 24-25

2.3.3 储能元件选型 25-26

2.3.4 变速机构选型 26-27

2.4 本章小结 27-28

第三章 并联式混合动力系统参数设计 28-44

3.1 SC7130 主要技术参数及动力性要求 28-29

3.2 并联式混合动力系统参数设计 29-41

3.2.1 发动机参数 30-33

3.2.2 传动系参数 33-35

3.2.3 电机参数 35-37

3.2.4 储能元件参数 37-41

3.3 整车质量组成及机构参数校正 41-43

3.4 本章小结 43-44

第四章 并联混合动力汽车控制策略设计 44-59

4.1 控制策略概述 44-45

4.2 整车控制系统的构成 45-46

4.3 电池SOC 最大化控制策略 46-50

4.4 模糊逻辑控制策略 50-54

4.4.1 模糊逻辑控制策略思想 50-51

4.4.2 模糊控制器设计 51-54

4.5 再生制动控制策略 54-58

4.6 本章小结 58-59

第五章 并联混合动力系统建模与仿真 59-82

5.1 混合动力系统建模与仿真方法 59-60

5.2 混合动力系统主要机构建模 60-70

5.2.1 整车阻力模块 61-63

5.2.2 车轮/车轴模块 63-64

5.2.3 传动机构模块 64-66

5.2.4 发动机模块 66-67

5.2.5 电机模块 67-68

5.2.6 电池模块 68-70

5.3 并联混合动力汽车仿真 70-80

5.3.1 并联混合动力汽车整车仿真模型 70-72

5.3.2 并联混合动力汽车仿真分析 72-80

5.4 本章小结 80-82

第六章 总结 82-84

致谢 84-85

参考文献 85-88

附录

第三篇：国外混合动力汽车发展现状分析

国外混合动力汽车发展现状分析

当前，全球汽车工业正面临着金融危机和能源环境问题的巨大挑战。发展新能源汽车，实现汽车动力系统的新能源化，推动传统汽车产业的战略转型，在国际上已经形成广泛共识。在这种形势下，美国、日本、欧洲等发达国家和地区，不约而同地将新能源为代表的低碳产业作为国家战略选择，都希望通过新能源产业与传统汽车产业的结合，破解汽车工业能源环境制约，培育新型战略性产业，提升产业核心竞争力，发展低碳经济，实现新一轮经济增长。在太阳能、电能等替代能源真正进入实用阶段之前，混合动力汽车因其低油耗、低排放的优势越来越受到人们的关注。

混合动力汽车分类及技术特点

目前，混合动力汽车分为串联式混合动力汽车、并联式混合动力电动汽车、混联式（串、并联式）混合动力汽车和外接充电式（Plug-In）混合动力汽车四大类。

串联式混合动力汽车（SHEV）是由发动机、发电机和驱动电动机三大动力总成组成，发动机、发电机和驱动电动机采用“串联”的方式组成驱动系统。串联式混合动力汽车用发动机－发电机组均衡发电，电能供应驱动电动机或动力电池组，使串联式混合动力汽车的行驶里程得到延长。

并联式混合动力电动汽车（PHEV）是由发动机、电动/发电机或驱动电动机两大动力总成组成，发动机、电动/发电机或驱动电动机采用“并联”的方式组成驱动系统。并联式混合动力电动汽车的驱动力组合有发动机轴动力组合式、动力组合器动力组合式和驱动轮动力组合式三种不同的组合模式。

混联式混合动力电动汽车（PSHEV）是上述两种混合动力汽车的结构特点组成的，是由发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成组成。并联式混合动力电动汽车的驱动力组合有动力组合器动力组合式和驱动轮动力组合式两种组合模式。混联式混合动力电动汽车兼有串联式混合动力汽车和并联式混合动力电动汽车的优点，可以组合成更多种形式的混合驱动的驱动模式。

外接充电式混合动力汽车（PHEV）是最新的一代混合动力汽车类型，即在混合动力汽车上增加了纯电动行驶工况，并且加大了动力电池容量，使PHEV采用纯电动工况可行驶一定里程，超过该里程就启动内燃机，采用混合驱动模式。

混合动力汽车的特点

混合动力汽车具有油、电发动机的互补工作模式，具有省油、节能的优势。同时，混合动力系统在同等条件下相对于汽油车和柴油车来说，汽车尾气排放少，从而减少对空气的污染。因此，混合动力汽车具有环保、污染小的优点。

近年来，美、日、德等汽车工业强国先后发布了关于推动包括混合动力汽车在内的新能源汽车产业发展的国家计划。美国奥巴马政府实施绿色新政，计划到2015年普及100万辆插电式混合动力电动汽车（PHEV）。日本把发展新能源汽车作为“低碳革命”的核心内容，并计划到2020年普及包括混合动力汽车在内的“下一代汽车”达到1350万辆,为完成这一目标,日本到2020年计划开发出至少38款混合动力车、17款纯电动汽车。德国政府在08年11月提出未来10年普及100万辆插电式混合动力汽车和纯电动汽车，并宣称该计划的实施，标志德国将进入新能源汽车时代。

动力电池成为各国政府在电动汽车领域支持的重中之重。美国总统奥巴马09年8月宣布安排24亿美元支持PHEV的研发与产业化，其中20亿美元用来支持先进动力电池的研发和产业化。日本政府提出“谁控制了电池，谁就控制了电动汽车”，并组织实施国家专项计划，在2011年以前将投入400多亿日元用于先进动力电池技术研究，2010年左右新型锂电池将规模应用于下一代新能源汽车。德国从今年起启动了一项4.2亿欧元的车用锂电池开发计划，几乎所有德国汽车和能源巨头均携资加入。国家的大量投入，充分调动了企业的积极性，目前国际主要汽车制造商不断加强与电池企业的合作，以动力电池突破为核心目标的强强联合与产业联盟不断涌现，动力电池技术研发和产业化进程明显加快。

各国政府加大了政策支持力度，全力推进包括混合动力汽车在内的新能源汽车产业化。美国对PHEV实施税收优惠，减税额度在2500美元和15000美元之间，同时美国政府对电动汽车生产予以贷款资助。09年6月23日，福特、日产北美公司和Tesla汽车公司获得80亿美元的贷款，主要用于混合动力和纯电动汽车的生产。日本从09年４月１日起实施新的“绿色税制”，对包括混合动力车、纯电动汽车等低排放且燃油消耗量低的车辆给予税赋优惠，一年的减税规模约为2100亿日元，是现行优惠办法减税额的10倍。法国对购买低排放汽车的消费者给予最高5000欧元的奖励，对高排放汽车进行最高2600欧元的惩罚。此外，欧盟计划在2009年上半年发放70亿欧元贷款，支持汽车制造商发展新能源汽车；此外，美国新的汽车燃油经济性法规和欧盟新车平均二氧化碳排放法规，对汽车的技术要求大幅提高，如果不发展新能源汽车技术，汽车制造商将很难达到新法规的要求。

从1995年起，包括日本丰田与美国三大汽车公司在内的世界各大汽车生产厂商陆续投入混合动力汽车的研究开发。经过多年发展，混合动力汽车在商用化、产业化进程上的发展已经较为迅速。特别是2004 年全球各大汽车制造商继续加大环保车型的开发力度，混合动力车型成为各大公司的战略重点，逐渐突破了小型车的限制越来越多的应用在中大型车上，技术竞争愈演愈烈。2009年世界汽车市场混合动力汽车销量估计已经超过70万辆，据预测，2010 年将达100万辆，2015年将在世界汽车市场占15%，2020年占25%。

在日本，1997年，日本丰田推出了世界上第一款批量生产的混合动力汽车，其后又在2001年相继推出了混合动力面包车和皇冠轿车，运用了先进的混合动力系统（THS）电子

控制装置与电动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统，在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面处于世界前沿。以丰田为代表的日系企业，正是在10多年前的精确判断，才最终以混合动力这种过度的新能源技术傲力如今的世界汽车市场。丰田普锐斯轿车2009年的销量达20.89万辆，同比增长达290%，成为包含微型车在内的新车销量排行榜榜首。

在美国，美国三大汽车公司通用、福特和戴姆勒-克莱斯勒在2004年就组建了生产混合动力汽车和燃料电池汽车所用电池联合开发公司——USABC，投资460万美元开发新一代环保型双动力汽车所需要的高性能锂聚合物电池。2005年9月，通用汽车、戴姆勒•克莱斯勒集团与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟，以共同开发混合动力推进系统的合作备忘录，共享各自在混合动力推进系统方面领先的技术能力及丰富的科技资源，并把发展“双模”完全混合动力系统作为首要目标。2009年美国混合动力汽车销量达到29.03万辆，占美国汽车市场份额达2.8%,虽然份额还较小，但却从2005年的1.2%开始呈逐年上升之势。预计美美混和动力汽车的销量2013年将达到87.2万辆，市场占有率将达到5%。