基于道路工况自学习的混合动力城市客车控制策略动态优化

在混合动力控制策略开发过程中通常采用国外开发的典型道路工况,而这些道路工况与国内的实际道路工况存在较大的差异,这种差异会导致开发的控制策略并不能使混合动力车辆在实际工况下达到最佳燃油经济性。针对这一问题,结合城市公交车线路固定、周期性强等特点,建立道路工况自学习系统。利用该系统可以生成针对固定线路的运行工况,试验结果表明该工况真实地反映车辆实际运行的线路特点。以生成的道路工况为基础,利用动态规划方法,对控制策略进行优化仿真研究。目标车辆在采集得到的道路工况上,按动态规划分配的功率值运行,仿真结果得到的百公里燃油消耗比采用功率跟随控制策略的混合动力公交车的实际燃油消耗降低10.2%。真正实现混合动力客车的"一线一策略"的要求,提高混合动力城市客车的适应性。     

并联混合动力城市客车驱动系统建模与仿真

通过对混合动力城市客车驱动系统动力学的研究,在ADVISOR上建立了该车驱动系统仿真模型.在典型的循环行驶工况ECE_EUDC下对车辆模型进行动力性仿真分析,仿真结果与实车测量结果一致,表明模型可运用于该并联混合动力城市客车的动力性研究.     

基于ADVISOR的混合动力汽车燃油经济性分析

燃油经济性是衡量混合动力汽车节油减排的重要指标之一.通过ADVISOR对混合动力汽车燃油经济性进行分析评价,得出混合动力汽车在UDDS城市循环工况下的燃油消耗量.并通过对仿真数据的进一步分析,研究混合动力汽车的经济性能.     

串联式混合动力客车前向建模研究

在分析了混合动力汽车的2种基本建模方法的基础上,建立了串联式混合动力客车的前向仿真模型,详细介绍了模型的各个子模块.并以某串联式混合动力客车参数为基准,在中国典型城市工况下得到了一些重要的特性曲线和动力性经济性仿真数据,与同车试验值相对比,偏差基本在允许范围内,说明了本前向仿真模型的正确性和实用性.     

一种具有主副箱结构的混合动力系统及仿真分析

以提高混合动力城市客车燃油经济性为目标,解决换挡过程中的动力中断问题,提出了一种带有副箱的新型混合动力系统。对原有车型重新进行电机、发动机等关键部件的参数匹配,介绍了混合动力变速装置具体的换挡过程。在Matlab/Simulink环境下,对电动汽车仿真软件ADVISOR进行二次开发,构建并联式混合动力城市客车整车模型,并与原型客车进行仿真对比分析;采用AMEsim软件对新型混合动力系统建模,进行换挡品质仿真分析。仿真结果表明,提出的新型混合动力变速系统在C-WTVC和UDDS工况下燃油消耗率降低均超过18%,动力性符合设计要求,换挡过程较为平顺,冲击度较小,并且实现了无动力中断换挡。     

基于工况识别的混联式混合动力客车控制策略研究

为进一步提高新型混联式混合动力客车燃油经济性,根据城市循环工况的特点选定了四种典型的城市工况,采用学习向量量化(LVQ)神经网络模型对各工况特征参数进行训练学习以进行实时工况识别,结合基于动态规划的全局优化结果来提取功率均衡控制规则并存储于控制模块中以供不同工况选择,制定了基于工况识别的控制策略。以MATLAB/Simulink为平台建立基于工况识别的控制策略整车前向仿真模型,仿真结果表明,与普通控制策略相比,采用基于工况识别的控制策略的燃油经济性提高7%。     

并联式混合动力车动力系统设计及仿真

基于CYC-ECE-EUDC循环工况,在保证整车动力性和经济性的前提下,对并联式混合动力轿车发动机、电机、蓄电池及变速器参数进行选取.在ADVISOR2002车辆仿真软件中建立仿真模型,得到此并联式混合动力车的动力性、燃油经济性、排放等性能曲线图.仿真结果显示整个设计满足标准.     

混合动力电动汽车综合能量流模型仿真

随着电动汽车技术的发展和综合性能要求的提高,辅助能量系统(Auxiliary power units,APUs,例如,空调系统、动力转向系统、制动系统、发动机冷却系统等)在混合动力汽车中发挥着愈来愈重要的作用.研究辅助能量系统在车辆行驶过程中的能量流变化,可进一步完善整车的综合能量流管理.分析APUs的工作特点,提出基于能耗map图的仿真思路,通过对ADVISOR软件的二次开发,设计APUs的仿真模型,分别建立传统公交车、串联混合动力和并联混合动力城市公交车的综合能量流模型,完善了传统汽车及HEV的仿真模型.在此基础上对APUs对整车经济性的影响进行仿真研究,仿真研究结果表明,电动汽车附件系统在整车能耗上占有相当的比重,在美国城市循环、ECE循环工况和武汉城市公交车循环工况下,公交车辅助能量附件系统能耗比例最大为10%、最小为6.1%.     

液驱混合动力车辆动力源储能元件匹配优化研究

以串联式液驱混合动力传动系统为对象, 从燃油经济性改善率观点出发,根据动力源运行规则假设及优化,分析蓄能器容积大小对液驱混合动力车辆燃油经济性改善率的影响,并通过城市和公路循环工况对使用不同容积蓄能器的燃油经济性进行仿真计算。仿真结果表明：在满足功率流和回收制动能量的前提下,匹配较小容积蓄能器的液驱混合动力车辆具有较好的燃油经济性改善率和节能效果,其燃油经济性改善率达25%~39%。     

燃料电池城市客车动力系统匹配与仿真研究

以某款城市客车为参考,开发燃料电池城市客车,依据整车性能设计指标,对燃料电池城市客车驱动电机、燃料电池系统及蓄电池组进行选择、计算与匹配。利用ADVISOR搭建燃料电池城市客车模型、建立中国典型城市道路循环工况,对整车动力性、纯电动驱动模式下经济性和动力系统各部件性能进行仿真,结果表明,所选动力系统各部件能够满足整车功率需求,整车动力性能良好,蓄电池组SOC在理想区间变化,纯电动模式下的续驶里程满足设计要求。     

面向公交客车应用的插电式混合动力实时优化策略研究

插电式混合动力汽车随着电功率比的逐渐提升实现了机电耦合系统的能量深度混合。然而在应对复杂瞬变的城市公交工况时,如何通过设计实时高效的能量管理策略实现插电式混合动力客车全工况能量消耗最优已成为学术界的研究热点。考虑城市公交工况路况信息对能量分配的影响以及同轴并联式系统构型的自身特点,提出等效坡道在线估计及相应的电池荷电状态(State of charge, SOC)轨线修正方法,在此基础上利用等效油耗最小策略(Equivalent consumption minimization strategy, ECMS)设计一种实时优化能量管理策略,将整条公交线路的能量需求进行合理分配,另外对发动机起停的约束条件保证了发动机的合理高效运行。仿真结果表明所提出的实时优化能量管理策略与实际中应用的规则策略相比,对整车燃油经济性的提升更为显著,且可以更好地匹配公交工况与动力系统构型。实车试验结果也验证了所提出方法的有效性。因此所提出方法为基于优化理论的实车控制策略应用提供了理论依据     

City-Bus-Route Demand-based Efficient Coupling Driving Control for Parallel Plug-in Hybrid Electric Bus

Recently,plug?in hybrid electric bus has been one of the energy?e cient solutions for urban transportation. However,the current vehicle e ciency is far from optimum,because the unpredicted external driving conditions are di cult to be obtained in advance. How to further explore its fuel?saving potential under the complicated city bus driving cycles through an e cient control strategy is still a hot research issue in both academic and engineering area. To realize an e cient coupling driving operation of the hybrid powertrain,a novel coupling driving control strategy for plug?in hybrid electric bus is presented. Combined with the typical feature of a city?bus?route,the fuzzy logic inference is employed to quantify the driving intention,and then to determine the coupling driving mode and the gear?shifting strategy. Considering the response deviation problem in the execution layer,an adaptive robust controller for electric machine is designed to respond to the transient torque demand,and instantaneously compensate the response delay and the engine torque fluctuation. The simulations and hard?in?loop tests with the actual data of two typical driving conditions from the real?world city?bus?route are carried out,and the results demonstrate that the pro?posed method could guarantee the hybrid powertrain to track the actual torque demand with 10.4% fuel economy improvement. The optimal fuel economy can be obtained through the optimal combination of working modes. The fuel economy of plug?in hybrid electric bus can be significantly improved by the proposed control scheme without loss of drivability.     

串联混合动力客车参数设计与优化

以某传统客车为原型,对串联混合动力客车动力传动系统各部件进行了参数匹配设计,重点阐述了驱动电机参数的设计方法。在保证动力性的前提下,按照均一性的原则分析了发动机功率,电池功率和驱动电机功率的变化对车辆燃油经济性的影响,并对所采用的功率跟随控制策略的参数进行了分段寻优,仿真结果表明:优化后的串联混合动力客车的燃油经济性和动力性都得到了进一步的提高,在控制参数优化后的控制策略下,电池的SOC能迅速回到0.7附近,并保持稳定。     

基于CAN总线的混合动力公交客车控制系统设计

针对混合动力公交客车,本文提出一种依据系统功率，确保柴油发动机转速、运行工况相对稳定,兼顾柴油发动机经济性、排放性的串联式控制系统的控制策略．确定选用CAN总线作为其控制网络。对控制网络结构进行了总体设计，在此基础上提出了一种网络冗余的设计方案，保证了数据传输的可靠性，并进行了应用层程序的设计,实现了网络冗余、自检、数据收发的功能。     

Study on powertrain system for CNG-electric hybrid city bus

In order to obtain better economy and power performances of compressed natural gas (CNG) and electric hybrid city bus, the powertrain system is designed and studied in this paper. Based on manufacturing technology, operation cost and dynamic property, economy is regarded as the main optimization goal for CNG-electric hybrid city bus, which determines the structure of powertrain system of CNG-electric hybrid city bus. Vehicle control strategy is established by working conditions. Some key component parameters are matched and designed. Work model of motor/generator is established, and torque characteristic curve of motor/generator is obtained. Full vehicle model of CNG-electric hybrid city bus is established by ADVISOR software. Comparison with tradition natural gas city bus, the maximum gradability rises by 69.8%, the maximum gradability of 20 km/h is 25.4%, the maximum speed rises by 8.6%, and the acceleration performance of 0～50 km/h rises by 21.9%. The fuel consumption reduces by 23.3% in the BC-CTC cycle working condition, and the fuel consumption reduces by 25.1% in the ECE+EUDC cycle working condition. So, the performances of power and economy have been obviously improved, compared with traditional CNG city bus, which indicates that this method can be used to study the powertrain system of CNG-electric hybrid city bus.     

并联式液压混合动力公交车能量管理控制策略研究

针对城市公交车存在燃油经济性较差且排放污染高的问题,基于复合蓄能器的并联式液压混合动力公交车构型,提出了一种基于逻辑门限值的能量管理控制策略,实现工作模式的动态切换,并完成整车参数匹配,基于AMESim与MATLAB,搭建联合仿真平台,利用AMESim软件搭建整车液压系统模型,在MATLAB/Simulink/Stateflow环境下基于整车运行状况、高低压蓄能器压力与整车需求转矩搭建整车控制策略模型。在中国典型城市公交循环下对车辆经济性以及尾气排放情况进行仿真验证,仿真结果表明:在中国典型城市公交循环工况下,并联式液压混合动力公交车燃油消耗量为19.79 L/100 km,相比传统燃油公交车减少了31.2%,使车辆燃油经济性得到提高,并减少了排放,尾气中碳氧化合物、碳氢化合物、氮氧化合物的排放量分别减少了47.7%,34.9%,22.3%。     

基于模糊自适应滑模方法的混联式混合动力客车模式切换协调控制

在混联式混合动力汽车纯电动至并联驱动模式切换过程中,由于发动机、电动机及离合器瞬态特性的影响,可能导致动力系统输出转矩的突变从而使车辆产生较大的纵向冲击。以混联式混合动力客车为研究对象,考虑发动机和电动机瞬态响应特性的显著不同,针对离合器在结合过程中的运行状态,以提高驾驶性能为目标设计出混合动力客车纯电动至并联驱动模式切换协调控制策略。协调控制采用模糊自适应滑模方法,其中模糊自适应系统用于估计系统参数不确定性引起的偏差以及发动机实际输出转矩与目标转矩的偏差,估计出的偏差值用于调整滑模控制器的控制量,从而提高控制系统的控制精度和鲁棒性。通过仿真及实车试验验证控制策略的有效性。结果表明,设计的控制策略在模式切换过程中满足驾驶员动力需求的前提下使动力系统输出转矩的波动范围和最大冲击度分别下降85%和78%,从而显著提高了混合动力客车的驾驶性能。     

Power-balancing instantaneous optimization energy management for a novel series-parallel hybrid electric bus

Energy management(EM) is a core technique of hybrid electric bus(HEB) in order to advance fuel economy performance optimization and is unique for the corresponding configuration. There are existing algorithms of control strategy seldom take battery power management into account with international combustion engine power management. In this paper, a type of power-balancing instantaneous optimization(PBIO) energy management control strategy is proposed for a novel series-parallel hybrid electric bus. According to the characteristic of the novel series-parallel architecture, the switching boundary condition between series and parallel mode as well as the control rules of the power-balancing strategy are developed. The equivalent fuel model of battery is implemented and combined with the fuel of engine to constitute the objective function which is to minimize the fuel consumption at each sampled time and to coordinate the power distribution in real-time between the engine and battery. To validate the proposed strategy effective and reasonable, a forward model is built based on Matlab/Simulink for the simulation and the dSPACE autobox is applied to act as a controller for hardware in-the-loop integrated with bench test. Both the results of simulation and hardware-in-the-loop demonstrate that the proposed strategy not only enable to sustain the battery SOC within its operational range and keep the engine operation point locating the peak efficiency region, but also the fuel economy of series-parallel hybrid electric bus(SPHEB) dramatically advanced up to 30.73% via comparing with the prototype bus and a similar improvement for PBIO strategy relative to rule-based strategy, the reduction of fuel consumption is up to 12.38%. The proposed research ensures the algorithm of PBIO is real-time applicability, improves the efficiency of SPHEB system, as well as suite to complicated configuration perfectly.     

混合动力城市客车制动能量回收系统道路试验

为提高制动能量回收系统性能,针对某型串联式混合动力城市客车,选用一种串联式制动能量回收装置进行道路试验研究.针对研究对象,设计出串联、并联等多种制动力分配策略;开发出一套道路试验测试系统,适用于中国典型城市公交循环等多种工况条件下进行道路试验;利用dSPACE硬件平台快速成型一个包含控制算法的控制单元,替代实际的整车控制器. 将所搭建的控制单元应用到实际的目标车辆上,利用自己设计的制动能量回收道路试验系统对目标车辆进行制动性能试验以及制动能量回收经济性试验等;重点研究不同策略下的制动能量回收的经济性及整车的制动舒适性,以及影响制动经济性与舒适性的因素.试验结果表明,所研发的制动能量回收装置能够实现不同的制动力分配策略,串联式制动能量回收策略能够在保证驾驶员制动感觉的前提下回收较多的制动能量,是多种方案中相对较好的选择.