基于工況與駕駛風格識別的混合動力汽車能量管理策略研究.pdf

1、混合動力汽車的動力系統(tǒng)由多個動力源組成，通過能量管理策略可以實現(xiàn)需求功率在多個動力源之間的合理分配以及動力系統(tǒng)各部件之間的協(xié)調控制，從而達到在保持良好動力性的前提下，提高整車燃油經(jīng)濟性的目的。但是目前已有的能量管理策略在如何將行駛工況識別方法更有效地應用于實車控制器以及行駛工況對駕駛風格識別的影響的研究存在不足，因此深入研究基于工況識別與駕駛風格識別的混合動力汽車實時能量管理策略具有重要的應用價值和理論意義。
　　本文針對某單電機

2、ISG(Integrated Starter and Generator)混合動力汽車，以提高能耗經(jīng)濟性為研究目標，開展了基于工況識別與駕駛風格識別的混合動力汽車實時能量管理策略研究，具體研究內容如下：
　　(1)本文以某城市為例，通過實車采集大量該城市的行駛工況數(shù)據(jù)，并應用濾波函數(shù)對其進行了降噪處理，綜合分析各特征參數(shù)之間的相關性、各特征參數(shù)與油耗的相關性，對用于 K-均值聚類分析的行駛工況特征參數(shù)進行降維；對工況數(shù)據(jù)進行聚類分

3、析后，運用距離聚類中心越近越能代表簇特征的原則，選取代表性工況塊，構建了該城市典型工況，通過與其它行駛工況對比分析，可以發(fā)現(xiàn)所構建的CHCQ工況能夠反應該城市交通特點，因此本文提出的行駛工況構建方法合理；所采集的行駛工況數(shù)據(jù)和所構建的該城市典型工況為后文中的混合動力汽車參數(shù)優(yōu)化和能量管理策略的制定提供了數(shù)據(jù)支撐。
　　(2)將某款單電機ISG混合動力汽車作為基礎車型，提出基于多工況的混合動力汽車參數(shù)優(yōu)化方法，將降低整車的燃油消耗量

4、作為優(yōu)化的目標函數(shù)，以原型車參數(shù)及國內外車輛動力性能指標確定了動力性約束條件，以動力系統(tǒng)參數(shù)和能量管理策略相關參數(shù)為優(yōu)化對象，將多個典型工況組合形成復合工況，尋求各典型工況下的最優(yōu)和次優(yōu)參數(shù)優(yōu)化解集，從這些解集中確定一個適用于各典型工況的參數(shù)交集，該參數(shù)交集使車輛在各典型工況下均有良好的經(jīng)濟性，從而實現(xiàn)了基于多工況的混合動力汽車參數(shù)優(yōu)化。并與基于單一工況的混合動力汽車參數(shù)優(yōu)化結果進行對比，結果表明本文所提出的方法能使優(yōu)化參數(shù)有更強的工況

5、適應性，能使混合動力汽車有更好的燃油經(jīng)濟性。在獲取動力系統(tǒng)部件優(yōu)化參數(shù)的基礎上，對動力系統(tǒng)部件進行實驗和理論建模，獲得了發(fā)動機、ISG電機、電池、CVT(Continuously Variable Transmission)變速箱數(shù)值模型。
　　(3)綜合考慮各特征參數(shù)之間的相關性、各特征參數(shù)同油耗的相關性、以及各特征參數(shù)隨工況變化的靈敏度，對工況識別的特征參數(shù)進行了優(yōu)化。將優(yōu)化后的特征參數(shù)用于所提出的兩種工況識別算法(基于遺傳優(yōu)

6、化K-均值聚類的工況識別算法、基于概率統(tǒng)計的工況識別算法)，比較兩種識別算法的精度和適用性，選擇前者作為本文工況識別算法。然后將工況類型分為擁堵工況、城區(qū)工況、郊區(qū)工況和高速路工況，應用等效燃油最小能量管理策略得到不同類型工況等效燃油系數(shù)與油耗之間的關系，進一步計算獲取不同類型工況所對應的需求功率優(yōu)化分配方式，將其與工況識別算法相結合，從而得到了基于遺傳優(yōu)化K-均值聚類算法工況識別的能量管理策略，仿真結果表明所提出的能量管理策略相比于等

7、效燃油最小能量管理策略燃油消耗降低了6.84％。
　　(4)本文在對駕駛操作產生的沖擊度進行分析的基礎上，考慮不同類型的行駛工況對駕駛風格識別的影響，引入包含行駛工況類型影響因子的駕駛風格識別系數(shù)，通過該系數(shù)和基于 K-均值聚類的行駛工況識別算法相結合，得到了計及行駛工況影響的駕駛風格識別方法。通過遺傳算法對等效燃油最小能量管理策略中的電池SOC(State of Charge)懲罰函數(shù)以及充放電系數(shù)進行優(yōu)化，得到了基于遺傳優(yōu)化的

8、等效燃油最小能量管理策略。獲取不同駕駛風格的車速信息，應用遺傳優(yōu)化的等效燃油最小能量管理策略得到不同駕駛風格需求功率的優(yōu)化分配方式，將其與駕駛風格識別方法相結合，從而建立了計及工況類型影響的駕駛風格識別實時能量管理策略，仿真結果表明該能量管理策略相比于等效燃油最小能量管理策略，能使整車燃油消耗降低8.49%。
　　(5)應用轉鼓試驗臺架和排氣分析設備對所構建的CHCQ工況與其它典型行駛工況的油耗和排放進行對比分析，驗證了所提出的行