基于交通信息的插电式混合动力汽车能量管理策略实验研究

在节能、减排的双重压力下,发展新能源汽车成为国际社会的必然选择,插电式混合动力汽车(PHEV)具有油耗低、续驶里程长等特点,使其成为目前国家大力推广的新能源车型。能量管理策略是插电式混合动力汽车整车控制系统的核心,用以实现不同工况条件下的转矩分配及控制各部件工作状态;硬件在环实验(Hardware in the loop,HIL)可在实车路试之前对所提策略的有效性及可行性进行验证,提高了实验的安全性和可靠性。针对插电式混合动力汽车能量管理及实验方面存在的问题,本文开展了基于交通信息的插电式混合动力汽车能量管理策略的实验研究,主要包括以下内容:(1)在分析现有插电式混合动力传动系统构型及工作原理的基础上,确定了本文所采用的PHEV混合动力系统结构及工作原理。根据车辆动力性能指标对动力源动力性需求功率进行了计算,通过对出租车GPS大数据进行处理及分析获得了实车工况需求功率的分布特点,然后综合考虑动力性需求功率计算结果及实车工况需求功率分析结果对PHEV动力传动系统进行参数匹配。根据所匹配参数对PHEV动力传动系统进行建模及仿真,验证了所匹配参数的合理性。(2)根据等效燃油消耗最小能量管理策略(ECMS)控制原理构建其数学模型,分析了行驶距离、初始SOC及工况条件对等效因子选择的影响。提出了基于交通信息的自适应等效燃油消耗最小策略:通过遗传算法获得了“行驶距离-初始SOC-初始等效因子”MAP图,查表可获得所提策略初始等效因子;利用交通信息结合动态规划算法生成了参考SOC轨迹,以参考SOC为跟随目标,以等效因子为控制变量,利用PI控制算法实现了对初始等效因子的自适应修正。最后,通过VISSIM-MATLAB联合仿真的方式对所提能量管理策略进行了仿真验证。(3)目前已有HIL实验平台设计方案功能较为单一,无法满足所提策略实验需求,为此提出了基于虚拟场景的PHEV能量管理实验平台设计方案。根据实验室现有条件及实验需求,利用Prescan与VISSIM构建了虚拟场景,基于D2P控制器构建了整车控制系统,基于NI-PXI实时仿真器构建了实时仿真系统,利用NI-Veristand软件构建了数据监测系统,以实车的转向盘、油门踏板、制动踏板组等部件组建了驾驶员操作系统。然后,对各系统间数据交互方式进行了研究,对平台关键系统进行了集成,为能量管理策略实验研究奠定了基础。(4)根据所建能量管理实验平台特点,确定了具体实验流程,对“基于交通信息的A-ECMS策略”开展了实验研究。为了避免因实验场景变化及驾驶员状态差异导致后续实验结果出现误差,对实验平台进行了适当调整,在此基础上对“无交通信息的等效燃油消耗最小能量管理策略”进行了实验研究。最后,对两种策略的实验结果进行了对比分析,验证了所提策略的有效性。