混合动力汽车多目标综合性能评价仿真平台研究

混合动力汽车一般是指油电混合的新型汽车产物,由辅助动力装置、电动机和能量储存装置等组成。混合动力汽车具有合理的系统结构和控制优化算法来优化各个部件的运行效率,并能够实现制动能量回馈,所以混合动力汽车能够降低油耗和改善排放,是目前最具开发研究意义的新能源汽车。目前的能量管理控制策略研究很多都侧重于改善燃油经济性,而对于车辆其它性能指标如排放性、驾驶性等,尽管对能量管理影响不小,却几乎很少关注。为了更全面更准确的评价能量管理,必须基于一个全面准确的整车模型来考虑这些性能的影响,因此建立整车综合性能评价仿真平台对此有重要的研究意义。本文以某并联混合动力汽车为研究对象,基于MATLAB软件建立能够实现整车综合性能评价仿真研究平台,主要的研究工作如下:(1)建立瞬态燃油经济性评价模型。基于传统的发动机均值模型,结合能量守恒定律和热力学第一定律,建立包括由冷却液动力学模型和修正因子模型构成的发动机热力学模型;由于混合动力汽车模式切换过程或者突然加速过程可能引起发动机节气门开度变化率较大的情况,这将使发动机动态油耗增加,因此建立节气门动态协调控制策略,并以综合油耗为评价指标构建瞬态燃油经济性评价模型。(2)建立瞬态排放性评价模型。主要分析冷启动过程的燃油分布和燃油传递以及HC、CO产生的机理,建立冷启动排放模型;并利用传热学原理和集总热电容传递函数法分析TWC(Three Way Catalyst)温度的变化过程,建立了包括温度模型、储氧模型和排放转换效率模型在内的TWC动力学模型,构成排放后处理系统模型,并联立发动机冷起动排放模型,构建适合于在线实时能量管理控制的排气管排放瞬态动力学模型。(3)对发动机启动过程、AMT换挡过程和转矩动态协调过程进行动力学过程分析和制定相应的控制策略,以冲击度、纵向加速度波动量和发动机转速波动量为评价指标建立驾驶性能评价模型。(4)建立多目标综合性评价仿真平台,对车辆的综合性能进行仿真评价。根据前述的燃油经济性模型和排放模型对其在NEDC循环工况进行仿真分析,得到瞬态燃油消耗率和HC、CO和NOX的瞬态排放率;并综合节气门动态协调和转矩动态协调控制策略得到燃油消耗特性曲线和发动机工作点分布图;对发动机启动过程和AMT换挡过程进行仿真分析,得到相关参数的变化曲线图,验证所建立的综合性能评价仿真平台的准确性。