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考虑车速规划的混合动力汽车能量管理策略
| 论文题名： | 考虑车速规划的混合动力汽车能量管理策略 |
| 关键词： | 混合动力汽车;能量管理;车速规划;模型预测控制 |
| 摘要： | 随着我国汽车保有量的激增，造成环境污染的同时加剧了交通拥堵，V2X技术与高精度地图的发展完善为混合动力汽车能量管理提供有利条件。本文以并联式混合动力汽车为研究对象，结合交通道路信息进行车速规划，以实现车辆经济性行驶并缓解交通拥堵为目标。采用分层式控制架构，上层车速规划层以模型预测控制为研究方法，下层能量管理层以自适应等效燃油消耗最小策略为研究方法。本文的主要研究工作如下： （1）介绍并联式混合动力汽车的工作模式以及能量流动路径，采用前向仿真建模的方法对主要动力部件、驾驶员模型、车辆纵向动力学模型进行搭建，并设计基于规则的能量管理对比策略。 （2）上层车速规划层中，搭建V2X的交通仿真场景，实现车辆之间以及车辆与红绿灯之间的实时通讯。为避免车辆遇到红灯而停车等待，采用交通信号灯正时模型分别设计考虑单个与同时考虑两个红绿灯的目标车速范围求解算法。随后在兼顾燃油消耗、目标车速跟随、安全跟车距离、加减速约束的前提下分别设计搭建单个车辆行驶场景与跟车场景下基于模型预测控制的车速规划算法。 （3）下层能量管理层中，阐述了等效燃油消耗最小策略的基本原理，搭建ECMS策略并分析其影响因素，为克服ECMS策略的弊端进一步搭建基于SOC反馈的A-ECMS策略算法并将其作为下层能量管理控制策略。将上层车速规划所得到的最优车速作为下层能量管理的输入，求解整车的需求功率并根据能量管理策略合理分配发动机与电动机功率。随后将考虑车速规划（考虑单个红绿灯）与未考虑车速规划的能量管理策略的控制效果进行对比分析，考虑车速规划的能量管理策略的道路通行效率更高，燃油消耗也相对减少了17.8%。进一步分析考虑单个与同时考虑两个红绿灯的车速规划能量管理策略，仿真结果显示，同时考虑两个红绿灯的车速规划能量管理策略的道路通行效率又得到了进一步的提升，燃油消耗也相对减少了7%。最后，搭建硬件在环仿真测试平台，验证了分层式能量管理策略的有效性和实时性。 |
| 作者： | 郑宇 |
| 专业： | 工程(车辆工程) |
| 导师： | 胡博 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆理工大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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