基于瞬时优化的混合动力汽车控制策略研究

混合动力汽车在传统汽车驱动系统基础上增加一套电驱动系统,为提高燃油经济性和降低尾气排放提供了广阔的整车设计和控制空间,是当前新能源汽车技术中最具产业化前景的技术。本文以国家“863”电动汽车重大专项为依托,对混合动力汽车开发中的行驶工况、参数匹配与优化和控制策略设计与优化等关键技术环节,以及这些环节之间的相互影响与作用进行研究。 汽车混合动力化使汽车具有提高燃油经济性和降低尾气排放的潜力,但是其节能和降低排放潜力的发挥相对于传统汽车则更加依赖于目标行驶工况的选取,总成参数的匹配与优化,以及能量管理控制策略的设计与参数优化。混合动力汽车技术这3个环节的相互关系,以及如何对各技术环节对整车性能的影响进行独立客观地评价,是认识混合动力汽车节能机理的本质和发挥其节能和降低排放的重要途径,这是本文的主要研究方向,也是本文的主要创新点。 本文提出一个以基于瞬时等效油耗最低控制策略(ECMS, Instantaneous Equivalent Consumption Minimization Strategy)的瞬时优化控制策略为核心的系统研究方法,对混合动力汽车参数匹配方案的节能潜力和控制策略对参数匹配方案节能潜力的发挥程度进行研究,并根据获得的瞬时优化控制策略的控制规则建立新的实时控制策略。 首先,以瞬时优化控制策略为评价策略,获得参数匹配方案在目标行驶工况下的最高燃油经济性,将其作为该参数匹配方案在目标行驶工况下能够获得的节能潜力。然后,对相同的目标行驶工况和参数匹配方案采用逻辑门限控制策略,研究采用逻辑门限控制策略能够获得的最佳燃油经济性,将其作为控制策略对参数匹配方案节能潜力的发挥,即以参数匹配方案节能潜力发挥度对控制策略的控制效能进行评价。最后,根据获得的瞬时优化控制策略的控制规则开发一种新的能够应用于实车控制的实时控制策略,并对其控制效能进行验证。 本文的研究内容是混合动力汽车理论研究和方案设计的重要理论基础,对认识混合动力汽车技术的机理,发挥混合动力汽车的技术优势,将会具有重要的指导意义。