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混合动力汽车能量管理系统的模糊控制与仿真研究

发布时间:2018-08-05 06:45:32  来源:大电流电感厂家   查看:



  从表1中可以看到第一条规则可以解释为:当ΔT为“负大”,且SOC值为过低,则输出K为1,表示发动机工作在目标转矩,多出来的能量用于给电池充电。如果用语言来表示则为:IF(ΔTis负大)and(SOCis过低)then K is 1。表中其它数值可以用类似语言来描述。

  反模糊

  反模糊化模块采用面积中心法作为反模糊策略。从多能源控制目标看,并联混合动力汽车的主要控制目标是发动机和电动机的转矩(或功率)分配问题,如何合理优化分配转矩是控制策略的重要内容。模糊逻辑是一种比较合适的控制策略,具有较好的鲁棒性,能实现非线性、多目标和多参数的控制。模糊逻辑控制,能将控制逻辑的隶属函数及参数权值进行优化,以得到更佳的结果。

  建模、仿真结果与分析

基于ADVISOR模型代码具有开放性,可以很容易对其内部模型进行研究。在研究与掌握ADVISOR车辆仿真系统结构组成的基础上,对它进行二次开发是可行的。在软件原有的并联式混合动力整车各模块基础上,对相关模块及对应参数加以修改,搭建新开发的虚拟样车系统结构,并修改它在MATLAB/SIMULINK下界面,使其更具可读性。

  混合动力汽车前向仿真模型,包括驾驶员模型、车辆控制器模型、发动机模型、电机模型、电池模型、离合器模型、变速器模型、主减速器和差速器模型、轮胎模型和车辆动力学模型。控制策略模型如图5所示。



  整车性能仿真结果与分析

  本文采用欧洲城市道路循环ECE_EUDC。仿真参数主要有:整车质量1800kg,风阻系数0.335,迎风面积2.1m2;发动机采用电喷汽油机,排量1.0L,功率41kW;电动机采用交流感应电机,峰值功率为25kW,额定电压144V,效率0.9;蓄电池系统由25块铅酸电池组成,容量为18Ah,质量为167kg,总行程10.93km,时间1225s,最大速度120km/h,行驶期间共计13次停车。

  仿真结果如图6、7、8所示。从图6中可以看出发动机的转速是伴随着车辆在道路循环上的状态而变化的,在道路循环的停车时间,发动机处于关闭状态,以降低油耗,在加速时由电动机提供辅助功率,在减速时电动机当作发电机应用回收能量。从图7中可以看出在道路循环要求汽车加速时,电机提供辅助驱动;减速、停车时,电机回收制动。从图8中可以看出SOC也是动态变化的,最大值为0.716,最小值为0.674,上下波动为0.042,可以看到波动比较小,同时最终SOC值为0.684,基本上实现了在一个循环内的充放电平衡。从发动机工作点和电池SOC的变化范围看,模糊逻辑控制策略模型能将发动机控制在最佳燃油线附近,并实现电池SOC变化在合理的范围内。



  结束语

  混合动力汽车是近年研究和开发的热点,如何实现能量的合理分配是解决问题的关键。由于在混合动力汽车控制中存在许多影响参数,这些参数的函数关系大多是非线性的,模糊策略具有较好的鲁棒性,能解决复杂的非线性问题,实现能量的合理分配。本文的仿真结果表明,在混合动力车中利用模糊控制器控制能量的流向及其在内燃机、电动机和电池组之间的分配关系,不仅满足减少油耗、降低排放的要求,而且提高了整个驱动系统的效率,为更先进的控制策略和混合动力系统的研究和开发提供了一些参考。

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