基于工况循环与驾驶行为优化的混合动力“经济模式”研究

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1、基于工况循环与驾驶行为优化的混合动力“经济模式”研究(申请清华大学工学硕士学位论文)培养单位汽车工程系：学科动力工程及工程热物理：研究生杜：嘉恩指导教师杨：福源教授二○一七年五月ResearchonEco-ModeofHybridPowertrainbasedonWorkingCyclesandDrivers’OperatingTypesThesisSubmittedtoTsinghuaUniversityinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofScienceInMechanica

2、lEngineeringByDuJiaenThesisSupervisor:ProfessorYangFuyuanMay,2017摘要摘要混合动力系统通过电机与储能系统的介入，使发动机的工作点得到大幅优化，在保证车辆动力性能的同时，有效优化了车辆的油耗与排放性能。然而，混合动力汽车在实际运行过程中，能否发挥系统节油的最大潜力，很大程度上取决于对出行工况与外部信息的掌握程度。如何在可获取信息的基础上，优化混合动力系统的能量管理策略，以获取更好的燃油经济性表现，是一个具有实际价值的研究课题。本文以株洲市61路在运营的插电式混合动力城市公交车为研究对象，围绕着“

3、工况循环”与“驾驶行为”两个因素，对混合动力系统的能量管理策略进行了优化研究，并构建了一种“经济模式”能量管理控制算法，有效降低了不同司机驾驶在特定工况下的燃油消耗量。首先，本文采集了研究对象61路公交车1个月的车辆运行数据，以此作为基础开展了全文的研究工作。针对公交车在其运行路线上的出行工况具有高度相似性的特点，本文采用特征值分析方法，构建了61路公交车的典型工况循环，并验证了构建循环与原始数据统计特征值的一致性。以此循环作为工况条件，本文对该混合动力系统的能量最优分配问题进行了求解。通过对求解结果的分析计算，本文提出了基于工况优化的能量管理策略。该策略

4、对车辆的循环燃油经济性提升9.3%。其次，针对不同司机之间循环油耗差异大的问题，本文通过聚类分析，构建了一种以车速信号和加速踏板信号及其统计特征值作为判断条件的“司机驾驶模式”分类的方法。在不同的司机驾驶模式之间，司机对于加速踏板的操作习惯及车速的特征，均有明显的差异，其相应的油耗水平也有很大差别。针对不同的司机驾驶模式，本文构建了相应的能量管理算法，将各类型驾驶模式下混合动力系统的燃油经济性平均提升了4.5%。最后，本文构建了一种基于工况循环与驾驶行为的混合动力“经济模式”控制算法。算法可通过司机对踏板和车速的操纵数据，在线识别出当前司机所属的司机驾驶模

5、式，并对混合动力系统的功率分配进行调整，以达到优化系统燃油经济性的目标。本文将此算法应用在了61路公交车的MATLAB/Simulink仿真模型中，实现了对同一司机驾驶循环油耗的优化，平均优化比例17.9%；同时，还有效降低了不同司机驾驶的循环油耗之间的差异。关键词：混合动力系统；能量管理策略；经济驾驶模式；工况循环；驾驶行为IAbstractAbstractThehybridpowertraintechnologyhasbeenacknowledgedasaneffectivemethodtoimprovevehiclefueleconomyanddec

6、reaseemissionswhilenotsacrificingitsdynamicperformance,duetotheinvolvementofelectricmotorsandenergystoragesystem.However,whendrivingintherealworld,theleveloffuelconsumptionthatthehybridsystemisabletosaveisrelatedtotheleveloffutureroadandcycleinformationthatcanbeacquired.Howtohelpt

7、hehybridsystemachieveitsmaximumefficiencywiththeinformationthatcanbeacquiredbyourcurrenttechnology,isatopicworthstudying.TheworkofthispaperisbasedonaPlug-inHybridElectricBususedinthecityofZhuzhou,Hunan.Thispaperstudiedtheuseoftwokindsofinformationintheenergymanagementsystem,toimpr

8、ovethehybridsystemefficiencyandde