基于V2X的48V混合动力汽车预测性能量管理策略研究

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随着汽车节能需求与油耗法规的日益严苛,发展电动化、智能化的新型驱动系统已成为不可避免的趋势,48V混合动力系统作为一种高性价比的节能方案具有诸多优势。同时车联网技术的应用已逐步得到推进,V2X提供的实时道路交通信息为混合动力汽车能量管理策略提供了进一步的优化空间。本文以48V P2构型混合动力汽车为研究平台,围绕基于实时优化的转矩分配策略以及融合道路交通信息的发动机启停控制与滑行制动能量回收策略展开了详细的研究。首先,根据性能设计目标以及制动能量回收能力进行了48V电机及电池参数匹配与建模。采用实际实验数据对电池模型进行了参数辨识及验证。并对48V HEV进行性能仿真实验。结果表明,所构建的MATLAB/Simulink的48V HEV仿真平台较好地满足了设计目标需求,为后文控制策略的研究奠定了基础。其次,为探究基于优化的能量管理策略对48V HEV的节油效果,基于48V HEV仿真平台建立了基于规则的策略以及等效消耗最小化策略。通过车速跟随仿真实验,验证了策略的准确性。对比分析各类型策略的特点及燃油经济性的提升能力。结果表明,搭载基于优化的转矩分配策略较基于规则的策略节油率仅提升约1%;48V HEV主要依靠制动能量回收以及发动机启停模式进行节油。随后,为充分利用减速及停车工况进行停机节油并且避免无效启停,针对车辆遇交通信号灯交叉口以及交通拥堵工况,提出融合实时道路交通信息的预测性启停策略,利用交通信号灯配时及前车信息进行减速停车意图识别以及怠速总时间预测。采用Wiedemann跟驰模型对减速意图识别策略参数进行了标定。联合VISSIM交通场景以及MATLAB/Simulink仿真平台进行了仿真验证及分析。结果表明,所提出的预测性启停策略在本文所设定的各工况下,较目前最节能的BOSCH滑行停机策略仍能够实现0.8%~5.1%的节油率,且可以避免无效启停。最后,为实现更优的滑行制动能量回收率以及更好地满足驾驶员期望滑行距离需求。针对城市道路车辆遇交通信号灯交叉口工况,提出融合实时道路交通信息的预测性滑行制动能量回收策略。通过滑行制动意图识别及期望滑行制动距离预测,实时求解满足需求的电机制动转矩。基于前文所建立的交通场景以及整车平台进行仿真验证及分析。结果表明,所提出的预测性滑行制动能量回收策略较固定值滑行制动回收策略能更好地满足驾驶员滑行制动需求且具有更高的经济性。
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