混联混合动力客车动力系统参数匹配

以一种离合器动力耦合、双电机强混合动力构型为研究对象,该构型取消了自动变速器,避开了国内无法自主生产自动变速器这一难题,并且改善了现有匹配方法中对循环工况和高效区欠缺考虑的缺点。根据整车动力性要求、中国典型城市循环工况功率需求及高效区匹配三方面要求提出了合理的匹配方法,结合控制策略,对发动机、电机、电池等动力总成参数进行匹配。应用CRUISE/MATLAB/SIMULINK仿真软件进行仿真分析。结果表明,所匹配的整车参数能够实现整车性能目标,整车的燃油经济性提高了37.6%。     

基于路面激励的动力总成受振特性分析及评价

为探求路面激励下车辆动力总成的受振特性,以动力总成质心振动加速度和相对振动位移为评价指标,建立了包含有6自由度动力总成模型的13自由度整车模型.以某等级道路轮廓和发动机自身振动为激励,分别进行了车速为60、45和30km/h的动力总成受振状态数值计算,分析了不同车速下动力总成的受振特点,并在振动加速度分析时提出了采用全程平均振动加速度的分析方法.研究结果表明：在同一路面轮廓下,车速越高则动力总成的质心振动加速度和相对振动位移越大,而各车速下动力总成偏转角度差别不大.     

混联式混合动力汽车动力系统参数匹配的研究

混合动力汽车动力总成参数的合理匹配是混合动力汽车产品开发的重要前提和基础性工作.在对混联式混合动力汽车动力总成结构和整车控制策略分析的基础上,分别进行发动机、电动机和蓄电池等动力总成部件的选型和参数设计,并对传动系统进行参数设计.针对发动机、永磁同步电动机和镍氢蓄电池的工作特性建立模型,并基于NEBC工况进行仿真,得出发动机扭矩、电动机扭矩和蓄电池荷电状态的变化曲线.结果表明,混联式混合动力汽车动力系统的参数匹配合理.     

辅助混合动力电动汽车技术研究(Ⅴ)——系统建模与仿真

为给辅助混合动力电动汽车的性能和分析提供一种新的手段,采用理论分析和试验数据相结合的建模方法,基于图形化建模仿真工具Matlab/Simulink建立了辅助混合动力电动汽车的仿真模型以及相应的控制器模型,并用该模型进行了一次充电续驶里程的仿真和分析,对该车在发动机运转和关闭2种状态下的仿真结果进行比较．结果表明,建立的仿真模型能很好跟踪循环工况,从而验证了仿真模型的正确性和有效性,也为进一步研究该车的设计和控制策略、完成性能的优化匹配、提高整车性能奠定了基础．     

Investigation on hierarchical control for driving stability and safety of intelligent HEV during car-following and lane-change process

The longitudinal and lateral coordinated control for autonomous vehicles is fundamental to achieve safe and comfortable driving performance. Aiming at this for hybrid electric vehicles (HEV) during the car-following (CF) and lane-change (LC) process while accelerating, a hierarchical control strategy for vehicle stability control is proposed. This new approach is different from the conventional hierarchical control. On the basis of model predictive control (MPC) theory, a two-layer MPC controller is designed at the top level of the control structure. The upper layer is a linear time-varying MPC (LTV-MPC), while the lower layer is a hybrid MPC (HMPC). For the LTV-MPC controller, a control-oriented linear discrete model for HEV is established, which integrates the dynamic model with three degrees of freedom (DOF) and the car-following model. The lower-layer HMPC controller is designed on the basis of the analysis for HEV hybrid characteristics and the modelling for the mixed logic dynamic (MLD) model of the HEV powertrain. As for the bottom level, a control plant including the HEV powertrain model and the 7 DOF nonlinear dynamics of the vehicle body is established. In addition, the system stability is proven. A deep fusion of vehicle dynamics control and energy management is achieved. Compared with LC-ACC control and conventional ACC control, the simulation and the hardware-in-the-loop (HIL) test results under different driving scenarios show that the proposed hierarchical control strategy can effectively maintain lateral stability and safety under severe driving conditions. Additionally, the HEV powertrain output torque and the gear-shift point are coordinated and controlled by the HMPC controller.

     

利用三参数自动换挡策略的轮式装载机传动系建模与遗传算法优化

将液压系统负载的分流系数作为动态参数引入换挡策略,提出了以油门开度、车速、液压系统负载分流系数为控制参数的装载机三参数自动换挡策略,避免了传统换挡策略将液压系统负载作为常值而产生的不良换挡行为。建立了传动系动力学仿真模型,通过分析油耗特性和传动系载荷信号验证了仿真模型的合理性。在此基础上构建了基于遗传算法的传动性能优化模型,结果表明:利用本文建立的仿真模型和三参数换挡曲面得到的优化解可以使传动系在满足动力性能要求的情况下燃油消耗更低。     

某大型客车变速器壳体动态特性与强度分析

变速器壳体是汽车动力传动系统的主要噪声辐射件之一,其动态特性影响到变速器的结构振动,并产生噪声.对壳体进行模态分析有利于改进结构,而结构强度分析可以进一步验证壳体结构设计的合理性.文章以某大型客车变速器壳体为研究对象,通过建立壳体三维模型,运用有限元软件完成壳体的模态分析与其特定工况的强度分析,分析结果表明：该变速器壳体的结构设计具有良好的动态特性,同时在特定工况下能够满足设计强度的要求.     

混合动力汽车发动机起停控制策略

应用PSAT前向仿真软件,对自主开发的双离合器并联混合动力车建立了整车仿真模型。并利用该模型对其发动机起停控制策略进行了仿真优化研究。结果表明:对于该混合动力车型,当发动机起动控制功率为10 kW/1200 r.min-1、停止控制功率为4 kW/800 r.min-1时,整车经济性能最佳,且在该起停功率下发动机、电机工作协调,动力总成工作模式切换平顺;将优化仿真结果应用到实车,验证了该控制策略的实用性。     

ECVT型混合动力城市客车动力系统设计与验证

针对传统客车集成启动/发电机一体化(integrated starter/generator, ISG)混合动力系统节油效果不理想的问题,选用电控无极自动变速(electronic continuously variable transmission, ECVT)混合动力系统方案,在插电式混合动力城市客车上应用并验证。在单行星排运动学特性的等效杠杆分析基础上,对某插电式ECVT动力系统关键部件进行参数匹配与计算;根据标定试验数据,采用Matlab/Simulink软件建立发动机仿真模型、驱动电机仿真模型和发电机仿真模型,搭建整车仿真模型;在中国典型城市公交循环工况下,研究目标车型的燃油经济性、动力性、纯电最大续航特性,完成经济性、动力性等道路测试试验。结果表明,本研究设计的ECVT混合动力系统汽车相较于传统汽车节油率达到57.47%,相较于ISG混合动力系统汽车节油率提高了24.12%。因此,插电式混合动力城市客车采用ECVT混合动力系统方案是可行有效的,且节油效果明显。     

串联混合动力汽车控制策略

为了提高串联混合动力汽车的燃油经济性和排放性,延长动力系统部件的寿命,对串联混合动力汽车控制策略进行了研究。仿真分析了动力系统控制策略对整车性能的影响。结果表明:作者所采用的功率跟随+恒温器的控制策略充分利用了发动机和电池的高效区,既减少了蓄电池的过度循环和大电流放电,又避免了发动机的频繁起停,同时发动机的工作点主要集中在经济性和排放性较好的区域,使动力系统达到整体效率最高。     

Development and experimental validation of a novel hybrid powertrain with dual planetary gear sets for transit bus applications

Given that energy conservation and environmental protection are two important goals for the automotive industry, the application of a hybrid electric powertrain can improve vehicle energy efficiency while decreasing fuel consumption and engine emissions. Planetary gear-based power-split hybrid powertrains have become widely used in passenger vehicles, but remain rarely employed on transit buses. This study proposes a novel hybrid powertrain based on two planetary gear sets(CHS) and presents its operating principles along with development of a control strategy for the powertrain. The CHS hybrid powertrain operates in electric mode when the driving power demand is low, and changes to a hybrid electric mode according to the power-split principle of the planetary gear set. To validate the feasibility of the designed CHS hybrid powertrain, a prototype transit bus equipped with the designed hybrid powertrain system was built, and the operating characteristics of the system were analyzed through a performance test conducted on a chassis dynamometer. Compared with a conventional powertrain, the CHS hybrid powertrain can reduce fuel consumption by 39%. Thus, the CHS hybrid powertrain is a good solution for heavy-duty applications such as hybrid transit buses because of its simple structure and excellent fuel efficiency.     

基于ADVISOR二次开发的复杂混合动力汽车仿真系统

基于ADVIOSR软件,对混合动力汽车仿真系统进行二次开发,建立某特定布置形式的复杂混合动力汽车整车仿真模型和相关控制策略模型,并通过循环工况仿真分析汽车的燃油经济性和动力性。     

通过增压器匹配提高发动机瞬态性能

应用GT-Power和Simulink软件建立了发动机瞬态过程仿真平台,并应用此平台对发动机瞬变过程进行模拟分析,提出了改善发动机瞬态性能的增压器改进方案。通过试验对模拟计算结果进行了验证,发动机定转速增转矩的瞬变过程所用的时间缩短31%,整车起步换挡加速到60km/h所用的时间缩短了8.7%。试验结果与模拟计算结果在趋势上吻合较好,验证了用模拟计算方法进行发动机瞬态性能预测的可行性。应用这种模拟分析方法,可以在性能设计初期对发动机和整车的瞬态性能进行分析评价,指导发动机增压器匹配方案选择。     

某电动汽车动力总成悬置系统优化设计

定义电机动力总成质心坐标系,并系统地阐述动力总成悬置系统解耦及优化设计的基本理论,在此基础上,针对某电动汽车动力总成悬置系统,运用能量解耦法分析六自由度悬置系统的振动耦合特性,根据悬置系统振动耦合影响因素提出基于扭矩轴理论和遗传算法对悬置位置、悬置刚度进行优化设计的方法,最后在整车上对悬置系统的解耦和隔振性能进行仿真验...     

用发动机台架试验研究轻型车排放

研究了用发动机稳态台架模拟试验评价轻型车整车排放性能的可行性。以南京依维柯A30 1 0轻型面包车为例进行了汽车动力性模拟计算 ,得出了可用发动机台架稳态 1 2工况排放试验代替整车市区 1 5工况加市郊 1 3工况测试循环。实验证明怠速工况和中低速、中低负荷工况的加权系数达 0 9以上 ,是轻型车发动机排放控制的重点工况。     

考虑排放约束的汽车动力传动系匹配

采用加权因子法提出了综合汽车动力性、经济性与排放性于一体的汽车动力传动系合理匹配的综合评价指标,并给出了各参数因子的确定方法及权系数确定原则。利用Advisor软件建立了汽车动力传动系仿真模型,结合Matlab优化工具箱编制了汽车动力传动系优化程序。通过试验验证了仿真模型的准确性,在此基础上考虑排放特性约束对某轿车的动力传动系进行了优化匹配。     

Simulation Research on the Effect of 2-Stroke Engine Exhaust Resonance on Aspiration

Exhaust resonance effect on the 2-stroke engine aspiration is investigated via one-dimensional simulation on GT-Power. Result shows that exhaust resonance is established when the number of oscillation periods per engine cycle derived from the engine speed and exhaust length is an integer. Exhaust resonance may raise or lower the trapping ratio, and the specific effect depends on the value of the number of oscillation periods per engine cycle. There is a liner regression relationship between the trapping ratio and average after back pressure. The primary way to improve the trapping ratio with the exhaust resonance is to increase the average after back pressure. The optimum exhaust resonance state is the one that suits the port timings so that the peak of exhaust pressure lies within the after charging period, raising the average after back pressure. For the case where the exhaust duration is 184℃A and the scavenge duration is 111℃A, the optimum number of oscillation periods per engine cycle is 3.     

基于系统效率最优的新型混合动力汽车控制策略

为了充分发挥混合动力汽车节省燃油和降低排放的控制效果,研究了一种基于行星齿轮机构的新型混合动力汽车动力传动系统方案.在对其驱动系统关键零部件性能实验与数值建模的基础上,综合考虑发动机、ISG电机和动力电池组以及传动系统效率,分析了系统相关典型工作模式下的纵向动力学方程,推导出系统效率模型,提出了基于系统效率最优的全工况整车控制策略,制定了整车的工作模式切换规则与换档控制策略.在MATLAB/Simulink环境下,建立了整车性能仿真模型,结果表明,采用该控制策略能使整车动力性与燃油经济性较传统车明显提高,最后通过台架试验对该方案进行了验证.     

基于行驶工况的纯电动城市客车动力系统参数匹配优化

利用GPS设备对西安城市公交典型线路的行驶工况数据进行实时采集,用聚类分析法和多目标优化法构建出瞬态工况和模态工况。基于已构建工况,通过分析实际道路需求功率和样车参数,完成电机和电池选型,并合理匹配出电机、电池和传动系参数。以传动系参数为优化变量,整车经济性为优化目标建立数学模型,运用模拟退火粒子群优化算法对传动系速比进行优化计算。运用CRUISE软件建立整车仿真模型,设计动力性和经济性计算任务进行仿真分析。仿真结果表明优化前后车辆动力性均满足设计要求,优化后循环工况下续驶里程增加了1.71 km。     

金属带式无级变速传动系统与发动机的匹配及其控制策略

建立了发动机燃油经济性模型,并在此基础上研究了发动机与无级变速传动系统的匹配策略,确定了发动机的目标转速与车速的关系。以实现汽车瞬态过程的动力性和稳态过程的经济性为依据,确定了综合控制策略。改进后的综合控制策略弥补了最佳燃油经济性控制策略的不足,提高了瞬态工况的动力性能,同时保持了稳定状态下系统的燃油经济性,改善了系统的性能。