基于路况自学习的混合动力公交车多模式控制策略研究

控制策略是决定混合动力汽车燃油经济性、排放、动力性和平顺性的关键。现有控制策略一般采用典型工况，通过研究稳态转矩分配控制来提高整车燃油经济性，常忽视影响车辆行驶动力性及平顺性的瞬态下各部件动态协调控制，而典型工况与实际路况存在较大差异，使混合动力汽车在实际道路上不能达到最佳性能。因此，本项目以并联混合动力公交车为对象，全面分析所有可能的稳态及瞬态工作模式，制定多模式控制规则；提出基于效率模型优化的转矩分配思想和双同步无冲击换挡思想，研究稳态下转矩分配控制算法和瞬态下动态协调控制算法，形成稳态与瞬态相结合的多模式控制策略；提出具有路况自学习能力的控制策略优化思想，以自主开发的信息采集系统为基础，分析实际路况特征参数对控制策略的影响规律，研究充分考虑路况特征的控制策略优化方法，探索出基于智能信息系统的整车控制策略研究新思路，实现混合动力公交车"一线一策略"的目标。

本项目分别从瞬态下各部件动态协调控制和稳态转矩分配控制两个方面出发，充分考虑实际路况特征的影响，对混合动力公交车控制策略进行了深入研究，已达到预期目标，并取得了丰硕的研究成果。. 在瞬态协调控制研究方面，首先综合分析发动机、电机、离合器及变速箱的工作状态，确定并联混合动力公交车所有可能的工作模式，确定模式切换条件，制定了多模式控制规则；然后，以发动机和电机总转矩波动最小为控制目标，研究通过电机转矩补偿的控制方法，实现发动机和电机的动态协调控制，提出一种基于MAP图的车用驱动电机前馈矢量控制方法，根据给定的目标转矩和电机实际转速，直接控制定子电压空间矢量的幅值和相位角，从而控制电机实际输出转矩和转速；最后，通过分析混合动力汽车换挡过程和车辆动力学特性，探索各阶段交叉同步进行的时序控制优化方法，提出了双同步换挡控制方法，减小了换挡过程的动力中断时间及离合器的磨损，平稳实现混合动力汽车换挡过程，提高了整车舒适性和动力性。. 在稳态转矩分配控制研究方面，首先构建各模式下的效率评估方程，提出一种基于系统效率最优的混合动力汽车瞬时优化控制方法，根据需求扭矩的大小和蓄电池荷电状态SOC值范围确定可能的工作模式，分别计算出不同工作模式下的系统效率，优化求解不同工作模式下混合动力系统的最高效率，并确定相应的发动机转矩和电机转矩分配值，控制发动机和电机输出相应转矩，从而减少系统功率损失，降低整车的燃油消耗。然后，深入研究了基于路况自学习的控制策略，构建车辆实际运行的四种典型行驶工况，并提出一种模糊工况识别算法对车辆实际行驶的工况进行在线识别，根据工况识别结果对传统的逻辑门限控制策略中的发动机关断扭矩系数和纯电动模式车速上限两个参数进行自适应优化，提升了车辆的燃油经济性。最后，在行驶工况识别的基础上，选取不同的充放电等效因子，对最小等效燃油消耗控制策略进行了自学习优化，实时计算相应工况下最优的发动机和电池控制参数，提高了控制策略对行驶工况的适应能力。. 在本项目的支持下，已发表学术论文18篇，其中SCI检索7篇，EI检索4篇，另外录用待发4篇，授权或公开国家发明专利20项。