并联混合动力汽车模糊控制策略的设计

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1、武汉理工大学硕士学位论文第1章绪论1.1研究背景和意义进入21世纪以来，随着国际局势的持续动荡，石油供应日趋紧缺再次引起世界上广泛的关注。与此同时，随着汽车保有量持续攀升，对石油资源的需求也越来越大，而传统的燃油发动机汽车在燃油利用率方面暴露出的弊端却越发凸显。权威机构调查结果表明，在全球80%以上的路况条件下，一辆普通的汽车仅仅利用了总动力潜能的40%，而在市区条件下，其利用率还不到25%。而从环保角度看，更为严峻的是，大量车辆尾气的排放造成严重的大气污染，这也是当前中国各地笼罩在雾霾天气之下的罪魁祸首之一。因此，在当前迫切需要以清洁能源代替传统污

2、染能源的形势下，发展新能源汽车已经成为汽车未来发展的趋势，逐步推动着传统汽车产业的转型。至上个世纪80年代以来，许多欧美发达国家开始重视新能源汽车技术的研发，而我国也将新能源汽车的研究作为“863计划”的重点攻关项目，投入了大量资金。在这种趋势下，各国纷纷将新能源汽车产业作为新型战略产业来培育，以破解传统汽车工业面临的能源与环境的制约[1]。然而，在当前经济发展条件下，虽然纯电动汽车这种完全意义上的新能源汽车具有低油耗、低排放等诸多优势，但是由于其仍未突破技术瓶颈，无法进行大规模生产，目前它还无法完全取代传统的燃油发动机汽车。而混合动力汽车的诞生正是

3、当前形势下的产物，它是我国目前最具有产业化和市场化前景的准新能源汽车，对缓解能源危机、治理大气污染问题有着及其重要的意义[2]。跟燃油汽车及纯电动汽车不太一样，混合动力汽车属于是介于两者之间的类型。它一般拥有电机及发动机两种动力源，可以有三种驱动模式进行选择，分别为：电机驱动模式、发动机驱动模式以及电机和发动机共同驱动模式[3]。整车控制策略是混合动力汽车的主要组成部分，对发动机和电机之间合理的控制，有效地提高混合动力汽车的燃油经济性，减少尾气的排放。虽然混合动力汽车具有诸多优点，但是由于它的控制系统比较复杂，目前还没比较合适的控制策略应用在实用阶段

4、，亟需进一步研究[4]。依据传统的动力传动系统结构，混合动力汽车主要可分为串联式、并联式1万方数据武汉理工大学硕士学位论文以及混联式。其中，由于串联混合动力汽车仅仅由电机单独驱动的，控制系统比较简单。在现实中混联式和并联式结构在混合动力汽车里应用较为普遍，而并联式混合动力汽车，和混联式结构相比，可以减少整车的重量及制造成本，将有着更好的发展前景。基于以上考虑，本文选取混动力汽车控制策略中某一热门的方向，即并联混合动力汽车模糊控制策略进行有关的研究。1.2混合动力汽车控制策略的研究状况混合动力汽车的控制策略的研究经过了几十年的发展，目前主要有以下数十种

5、:1）串联混合动力汽车，其发动机没直接与车轮有机械连接，只通过电动机单独驱动车辆。其控制策略主要分为两种：恒温器式控制策略[5]和功率跟随式策略[6]。2）并联混合动力汽车控制系统相对比较复杂。其控制策略的研究主要分为以下几种:①基于车速的控制策略，由UlterKL等人提出的，可根据车速变化对整车进行相应的控制，是最早研究的一种控制策略。②基于功率的控制策略，可根据功率变化对整车进行相应动态的控制，然而影响汽车性能的参数有很多，仅仅依靠单一的功率参数，存在着很大的局限性，根本无法实现整车系统的最优[7-8]。③优化控制策略,最早由法国DelpratS

6、等学者对并联式混合动力汽车的能量分配问题进行了相关的优化研究[9-10]。他们建立了在固定的循环工况下以最低燃油消耗为目标的约束，变速器档位和电动机转矩为优化变量的计算模型。接着，德国ZoelchU等学者[11]也针对含有CVT的并联混合动力系统的优化进行了相关的研究，而与此同时韩国起亚公司的Kim等学者则针对并联混合动力汽车的燃油消耗情况，而设计了燃油经济性优化控制策略[12]。④将燃油经济性和成本作为目标的控制策略，此控制策略的优点在于车辆只需安装较小的功率电机及小容量的电池组便可满足实际要求，从而大大降低了整车的自重和制造成本[13]。该策略虽

7、然可以求得真正意义上的全局最优解。然而，其弱点在于，它需要安装昂贵的高速运算芯片，来进行大量的浮点运算，因此相关的硬件成本比较高，且必须在行驶工况已知的前提条件下才能有效，也难以应用于实车。2万方数据武汉理工大学硕士学位论文⑤逻辑门限控制策略,该方法主要通过工程经验对参数初值进行设置，并依据条件的变化对这些参数不断的进行调整，以选取最恰当的值。虽然该控制策略具有一定的实用性，已经成功应用在混合动力汽车系统实用阶段,如本田的Insight以及雪铁龙XSARA。然而，其门限的参数一般都是通过经验获得的，而且这些参数具有很大的局限性，无法适应车辆在行驶过程

8、中的动态变化[14]。⑥模糊逻辑控制策略，这种控制策略主要通过设计的模糊控制器对输入输出的参数进行相应的模糊