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1、大连海事大学毕业论文二o年六月混合动力汽车能量分配控制专业班级：自动化07-2班 姓 名：张小伍 指导教师：郭 戈信息科学技术学院摘 要混合动力汽车是介于传统内燃机汽车与纯电动汽车Z间，是典型的过渡型汽车。它 秉承了两者的优点，但有两个动力源，也就注定它的控制更复杂。本论文以某型并联混 合动力汽车为设计对象，采用模糊控制方法来设计控制器，以此来提高燃油经济性和减 少污染排放。模糊控制器通过对引擎和电机的期望转矩进行分配，实现整个循环工况电池荷电状 态SOC平衡，且使发动机丁作于高效率区。为了验证能量分配控制策略的有效性，在 ADVISOR平台上进行仿真，并与电力辅助控制策略下的混合动力汽车进行
2、比较，表现 在燃油性、发动机效率、荷电状态SOC值的变化范围以及污染排放物等方而的比较， 分析结果表明模糊控制下的混合动力汽车在各方面都有很好的改善。再生制动是混合动力汽车控制系统中不可或缺的一部分，所以最后，乂对混合动力 汽车的再生制动控制进行介绍，并设计了再生制动控制策略。关键词：混合动力；模糊控制；电力辅助控制；转矩分配AbstractHybrid electric vehicle is between the traditional internal combustion engine vehicles and pure electric vehicles, and is the ty
3、pical transition of cars. It inherits the advantages of both, but there are two sources of power, and means that it is more complex. In this thesis, a certain type of parallel hybrid electric vehicle design object, the fuzzy control method to design the controller, in order to improve fuel economy a
4、nd reduce pollution emissions.Fuzzy controller on the expectations of the engine and motor torque distribution, the entire driving cycle the battery state of charge SOC balance, and make the engine work in high efficiency area. In order to verify the effectiveness of control strategies of energy all
5、ocation in the ADVISOR simulation platform, and with the power assist control strategy of hybrid vehicles to compare the performance of fuel sexual, engine efficiency, state of charge SOC value range, and pollution emission, and other aspects of comparison, comparative analysis results show that fuz
6、zy hybrid vehicles under the control of various aspects in a very good improvement.Hybrid electric vehicle regenerative braking is an integral part of the control system, therefore, in the final of the hybrid electric vehicle by the regenerative braking control are introduced, and regenerative braki
7、ng control strategy designedKeywords: hybrid electric vehicle, fuzzy control, power assist control, torque distribution目录第1章绪论11. 1概述11.1.1 混合动力汽车概念11.1.2混合动力电动汽车的特点11.1.3混合动力汽车分类21.2混合动力汽车的关键问题与发展前景4121混合动力汽车需要解决的问题和关键技术41.2.2 混合动力汽车的发展前景51. 3本章彳、结5第2章混合动力汽车整车建模62混合动力汽车仿真平台软件ADVISOR介绍62.2汽车动力学模型72.
8、3发动机模型82.4电动机模型92.5蓄电池模型102.6传动系模型112.6.1离合器模型112.6.2变速器模型132.6.3驱动桥模型132.7本章小结14第3章并联式混合动力汽车能量管理策略的设计153. 1控制策略简单介绍153.1.1 电力辅助控制策略153.1.2 实时控制策略173.1.3 模糊控制策略173.2模糊控制策略的设计183.2.1 设计思想183.2.2模糊转矩控制器设计183.2.2.1 隶属度函数183.2.2.2 规则库193.3 整车性能仿真与实验验证213.3.1仿真的参数及测试条件213.3.2 模糊控制器在ADVISOR中的实现223.3.3仿真结果
9、及分析233.3.4模糊控制策略与电力辅助控制策略进行比较2534 本章小结26第4章 再生制动时的能量控制策略274. 1 再生制动影响因素274.2混合动力汽车再生制动分配274. 3混合动力汽车再生制动控制策略284. 4 本章小结31全文总结32参考文献33致 谢35混合动力汽车能量分配控制绪论1.1概述1.1.1混合动力汽车概念混合动力汽车英文缩写为HEV （Hybrid Electric Vehicle）,根据国际电工委 员会电动汽车技术委员会的建议，对混合动力汽车的定义为：多于一种能量转换 器來提供驱动动力的混合型电动汽车。另外，也可将HEV做以下简单定义，即 将电力驱动和辅助动
10、力单元APU Auxiliary Power Unit合用到一俩车上。它继承了 电动汽车低排放的优点乂发扬了石油燃料高的比能量和比功率的长处，显著改善 了传统内燃机汽车的排放和燃油经济性增加了电动汽车的续驶里。耍制造低能耗、低污染的新型混合动力汽车，就必须对内燃机和电机的相互 配合工作进行相应合理的控制，因此，需要良好的能量分配策略。1.1.2混合动力电动汽车的特点混合动力汽车具备多个动力源（主要是内燃机和电动机），并根据情况将儿个 动力源，同时或单个使用以驱动机动车辆，是当今最具实际开发意义的低排放和 低油耗汽车。混合动力电动汽车的优点是：（1）采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的
11、最大功率，内燃机 功率不足时，由电池來补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内 燃机可持续工作，电池乂可以不断得到充电。因此，续驶里程和动力性可达到内 燃机汽车的水平。（2）与纯内燃机相比，混合动力汽车采用了高功率的储能装置（飞轮、超级 电容器或蓄电池等）向汽车提供瞬时能量。因有储能装置，可以方便地凹收制动 时、下坡时、怠速时的能量。在繁华市区，可关停内燃机，由电机单独驱动，实 现“零”排放。因此，经济性和排放性明显改善。（3）与纯电动车相比，空调、真空助力、转向助力及其它辅助电器，借助原 动机动力，无需消耗电池组有限电能，从而保证了乘坐的舒适性。（4）混合动力汽车技术难度相对较小，
12、成本相对较低。易丁满足未来排放标 准和节能，且冃标市场接受度高。混合动力汽车的缺点：(1) 由于有多个动力源而成本提高，如何实现多个动力源的配合丁作成为混合 动力车耍解决的关键问题。(2) 由于有多个动力源，增加了质量和所必需的装载空间，这就降低了混合动 力汽车的有效负载能力。1.1.3混合动力汽车分类混合动力汽车的分类方法很多，一般最常见的是根拯动力传动系统布置形式 以及按照混合度来进行分类。按照传动系统布置形式，可以分成串联式、并联式 和混联式。近年来，随着混合动力技术的发展，除了串联式、并联式和混联式的 结构以外，越来越多其他型式的混合驱动系统正在被开发出來。除按照动力系统 各部件的布置
13、方式来分类外，按照“混合度”来对混合动力汽车系统进行分类的 方法也被广泛采用。虽然到冃前为止，尚没有统一明确的关丁“混合度”的定义，但通常混合度 可表示为：(1.1)其中，0为混合度，W电动机为电机功率，W发动机为发动机功率。根据混合度来分类，混合动力汽车可以分为弱混、中混和强混。一般而言， 弱混可实现怠速停机、快速启动发动机、再生制动和电机助力功能，而强混除了 上述功能以外还可以实现纯电动行驶功能。按照动力系统各部件的布置方式來分类，串联式、并联式、混联式。简单介 绍如下：1.串联式混合动力汽车串联式混合动力汽车的驱动系统和纯电动汽车相类似，它主耍是由发动机、 发电机、莆电池、电动机和控制器
14、等部件以串联方式连接组成。由发动机带动发 电机所产生的电能和莆电池等储能装豊输出的电能，共同输岀到电动机来驱动汽 车行驶。因发动机与驱动桥无直接的机械连接，只有电动机与具驱动桥有机械连 接，所以电力驱动是唯一的驱动模式。串联式混合动力汽车的结构形式较为简单, 典型结构如图1所示：图1.1串联式驱动系统原理简图2. 并联式混合动力汽车并联式结构混合动力汽车，其原理驱动系统原理简图如图1.2所示。发动机与 电动机并联，可以同时或单独驱动车轮。由于发动机的机械能可直接输出到汽车 驱动桥，中间没有能量的转换，所以系统效率较高，燃油消耗也较少。但发动机 与驱动桥Z间的机械连接，使得发动机不都是在最住工况
15、点附近运行，其耍受到 汽车具体行驶工况的影响。并联式HEV也可以在比较复杂的T况下使用，应用范围 比较广，但是对内燃机工作状态的优化和对能量系统的管理，则提出了更高的要 求。机械连接图1.2并联式驱动系统原理简图3. 混联式混合动力汽车机械连接图1.3混联式驱动系统原理简图混联式驱动系统原理简图如图1.3所示，其驱动系统是利用发动机与电动机驱 动汽车。冃前的混联式结构，一般以行星齿轮作为动力复合装置的基本构架。将 发动机的动力分成两份，一部分机械能通过机械传动输送给驱动桥，而另一部分 通过发电机发电输送给电动机或对蓄电池充电。在汽车低速行驶时，驱动系统主 要以串联方式工作；当汽车高速稳定行驶时，则以并联工作方式为主。混联式混 合动力系统，充分发挥了串联式和并联式的优点。但混联式结构复杂、控制繁杂 困难、成本高。1.2混合动力汽车的关键问题与发展前景1.2.1混合动力汽车需要解决的问题和关键技术简单描述，如下方面也叫(1) 因混合动力有多种动力源，如何实现两种动力的最优分配控制是关键问 题也是症结所在。即，发动机工作在最佳工况区域、油耗和排污最低、电动机发 挥其最大优点、延长蕃电池的使用寿命。(2)
