并联型混合动力牵引车动力系统参数匹配与优化

论文摘要

混合动力电动汽车是解决当前能源短缺与环境污染问题的最切实有效的技术之一,它充分利用两种动力源之间进行的动力优化分配,从而提高整个混合动力系统的效率。目前,国内外的混合动力技术主要应用在混合动力轿车、混合动力客车上。本文以开发“混合动力场地货运牵引车”项目为研究对象来开展工作的,主要包括混合动力牵引车的控制策略、动力总成匹配设计和混合动力系统优化的研究,旨在开发出一款适合于特定场地从事货运业务的混合动力牵引车。主要研究内容如下:(1)首先对目前在混合动力系统优化方面的研究成果和现状进行概括,得出通过采用合理优化算法对混合动力系统进行优化将极大地改善整车的动力性、经济性和排放性能,并指出混合动力系统优化是一个值得深入研究的课题。同时,文章对混合动力场地货运牵引车潜在的市场需求进行了充分的调研,得出在专用牵引车上应用混合动力技术的重要性和可行性。(2)对混合动力牵引车的动力系统工作模式进行分析,搭建符合本课题研究的控制策略模块;结合对其整车动力性的基本要求,进行混合动力系统动力总成的各元件参数匹配和选型。(3)根据混合动力系统多目标多变量优化所要解决的问题,对其建立带约束非线性的数学模型;并根据对整车动力性和经济性的影响重要程度来选取待优化参数。在明确了优化参数和遗传算法理论的基础上,分别就权重系数法、并联选择法和共享函数法构建合理的混合动力系统参数优化函数,并应用于混合动力牵引车的动力参数和控制参数优化中。(4)三种算法优化的结果都极大地改善了整车的经济性和排放性能,通过对其寻优过程和优化结果进行对比分析,得出最适于混合动力系统参数优化的方法,并给出混合动力牵引车的多目标多变量优化的Pareto最优解集合。综上所述,本文对混合动力牵引车控制策略、动力总成参数匹配设计和混合动力系统优化的研究为进一步的动力总成实验与样车设计提供了理论指导,对混合动力牵引车的开发具有很高的现实意义;尤其是基于遗传算法的混合动力系统优化的方法对其它车辆的动力系统优化具有广泛的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 选题的背景和意义
• 1.2 混合动力系统优化的研究概况
• 1.3 论文研究相关内容
• 1.3.1 混合动力牵引车的需求状况
• 1.3.2 本论文的主要研究内容
• 第2章 混合动力牵引车布置与控制方案
• 2.1 混合动力系统布置方案的确定
• 2.2 ISG型混合动力系统结构的选择
• 2.3 混合动力系统工作模式分析
• 2.4 控制系统设计
• 2.4.1 控制系统结构方案
• 2.4.2 限制发动机工作区间的控制策略
• 2.4.3 控制策略模块
• 2.5 本章小结
• 第3章 动力总成模型建立和参数匹配设计
• 3.1 发动机参数设计
• 3.1.1 发动机单独驱动的功率需求
• 3.1.2 发动机功率对整车动力性的影响
• 3.2 电机参数设计
• 3.2.1 电机的峰值功率
• 3.2.2 电机转速和连续功率
• 3.3 电池参数设计
• 3.3.1 电池充放电功率
• 3.3.2 动力电池组选择
• 3.4 传动系统设计
• 3.5 仿真结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 混合动力系统参数优化
• 4.1 遗传算法介绍
• 4.2 PHEV参数优化问题
• 4.2.1 多目标优化的数学问题
• 4.2.2 Pareto最优解概念
• 4.2.3 查找一组非劣解的过程
• 4.2.4 PHEV整车参数的集成优化问题
• 4.2.5 优化参数的选取
• 4.2.6 约束条件
• 4.3 遗传算法的构造
• 4.3.1 约束条件处理
• 4.3.2 权重系数法
• 4.3.3 并列选择法
• 4.3.4 共享函数法
• 4.4 仿真分析
• 4.4.1 权重系数法的优化结果
• 4.4.2 并列选择法的优化结果
• 4.4.3 共享函数法的优化结果
• 4.4.4 对比分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 全文总结及展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 论文创新点
• 5.3 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文