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.     

基于城市循环工况的混合动力客车经济性仿真及试验研究

混合动力客车的传动结构、动力系统参数匹配、能量管理和换挡策略是影响混合动力客车经济性的重要因素.同时,具有不同特点的城市循环工况等也会直接影响整车经济性能的评价.本文开发了上海城市道路循环工况,以申沃SWB6116HEV型客车为平台,利用Cruise软件建立混合动力客车整个模型,针对上海市和曼哈顿道路循环工况进行模拟仿真分析,并通过城市循环工况的道路实车实验进行了对比和验证.仿真和试验结果表明,混合动力客车的经济性得到有效的改善.     

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%。     

新型混合动力汽车工作模式分析与参数匹配设计

为降低制造成本,并实现混合动力汽车节省燃油和降低排放,提出了一种采用行星齿轮机构的新型混合动力汽车动力传动系统方案,进行了该系统方案的工作模式分析和参数匹配设计。在MATLAB/Simulink环境下利用整车动力学理论建模与关键零部件(如发动机、ISG电机、电池、变速器以及行星齿轮)数值建模相结合的方法,建立了基于该系统方案和设计参数的混合动力汽车整车性能分析模型,进行了整车动力性能和ECE_EUDC循环工况下的燃油经济性仿真计算分析。结果表明所设计的新型混合动力汽车参数设计合理,具有良好的动力性,燃油消耗较传统车下降36.8%,这为该系统方案的实施提供了理论依据。     

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     

燃料电池混合动力系统建模及能量管理算法仿真

燃料电池混合动力系统包括燃料电池发动机、直流直流变换器(Direct current to direct current converter, DCDC)、镍氢动力电池和电动机等部件.根据台架试验数据建立燃料电池混合动力系统模型.模型考虑燃料电池性能衰减、总线电压对电动机转矩和效率的影响、DCDC效率和动态过程以及动力电池充放电内阻特性.燃料电池因长时间运行而造成的性能衰减将导致能量管理算法失效.DCDC效率在公交工况下变化不大,其动态过程可以用一阶延迟环节近似.动力电池充放电内阻影响等效氢气消耗量的计算.总线电压对电动机效率与转矩的影响可以用修正系数代替考虑.能量管理算法采用动力电池荷电状态(State of charge, SOC)稳态平衡和燃料电池动态功率补偿相结合的方法,以保持动力电池SOC水平,并在加载过程中防止燃料电池功率突变.仿真结果表明,所建立的模型能反映实际工况中的功率分配情况,动力电池SOC维持在预定区域,燃料电池功率加载速率得到限制.进一步分析表明,随着燃料电池性能衰减,通过调整稳态平衡算法,可以维持SOC水平,保证整车动力性、经济性.     

CNG-电混动公交车道路行驶工况与排放特性研究

CNG-电公交车以天然气作为发动机燃料,辅以电机共同驱动的混合动力车辆,车辆行驶速度低、启动频繁等特性,发动机实际运行工况与型式检验工况具有较大差异。为研究其实际行驶工况与排放特性,选取4辆国V排放标准的CNG-电混合动力公交车,往返于市区与城郊,使用PEMS(portable emission measurement system)实时收集车辆行驶及NO_X排放数据。结果表明,发动机运行工况集中于中低功率段,与型式检验工况差异较大,污染物排放集中于发动机切入车辆传动系统的临界车速附近。     

新型行星混联式混合动力系统匹配与优化

以一种新型行星混联式混合动力系统作为研究对象,通过对电机、离合器与发动机的协调控制,可方便地实现高低速状态下的纯电驱动、发动机直驱、混合驱动及制动能量回收4种工作模式的切换.为了评估其燃油经济性和动力性,参照国内某品牌混合动力客车性能参数,对发动机、ISG电机、发电机和双行星排齿轮机构的基本性能参数进行匹配.通过集成了...     

一种新型混合动力城市客车的开发

针对城市公交客车的实际运行工况需要,开发出一种新型混合动力总成装置,用于混合动力城市公交客车。混合动力总成具有高低速双电机模式,能充分发挥串联式和并联式优点。混合动力客车具有纯电、混联、驻车发电和电网充电4种工作模式,使发动机、发电机、电机等部件更优化地匹配工作,在结构上保证了在复杂的工况下系统工作在最优状态,达到更高的节能和减排目标。     

基于Advisor仿真软件的二次开发及其在液压混合动力车上的应用

建立了液压泵马达和液压蓄能器数学模型,替换了Advisor中的电机模型和电池模型,二次开发了适用于液压混合动力车的Advisor仿真软件。以宇通ZK6126HG公交车为试验车,对二次开发的Advisor软件进行了仿真应用,分别对传统公交车与液压混合动力车进行了仿真;结果表明：液压混合动力车的燃油经济性与排放性比传统车辆明显提高,二次开发的仿真软件能够成功应用于液压混合动力车的设计开发与性能分析,为进一步研究液压混合动力车提供了仿真平台。     

增程式电动车参数匹配与分析

针对增程式电动车研发中动力系统的参数匹配问题,以整车动力性和续航里程为设计目标,从电驱动系统、动力电池系统、内燃式增程器系统等方面出发,设计了增程式电动车动力系统参数,并以软件AVL CRUISE为仿真平台,采用增程器恒功率控制策略搭建了整车模型,验证了所设计的增程式电动车的整车动力性和续航里程。研究结果表明,车辆的最高车速、加速性能和爬坡性能满足车辆动力性能要求;车辆在10 km/h和15 km/h匀速工况下纯电动续航里程和增程模式的续航里程也满足车辆续航里程要求。     

OPTIMIZATION APPROACH FOR HYBRID ELECTRIC VEHICLE POWERTRAIN DESIGN

According to bench test results of fuel economy and engine emission for the real power-train system of EQ7200HEV car, a 3-D performance map oriented quasi-linear model is developed for the configuration of the powertrain components such as internal combustion engine, traction electric motor, transmission, main retarder and energy storage unit. A genetic algorithm based on optimization procedure is proposed and applied for parametric optimization of the key components by consideration of requirements of some driving cycles. Through comparison of numerical results obtained by the genetic algorithm with those by traditional optimization methods, it is shown that the present approach is quite effective and efficient in emission reduction and fuel economy for the design of the hybrid electric car powertrain.     

新型功率分流式混合动力传动系统工作模式分析与参数设计

提出一种基于金属带式无级变速传动(Continuously variable transmission, CVT)与行星齿轮机构的新型功率分流式混合动力汽车动力传动系统方案,分析该系统所具有的各种工作模式,并针对长安某车型参数完成了动力系统和传动系的参数匹配设计.在MatLab/Simulink环境下建立基于该系统的整车性能仿真模型,进行整车动力性能及UDDS/10～15循环工况下的燃油经济性仿真计算分析,结果表明所提出的新型混合动力传动系统百公里加速时间仅为9.65 s,UDDS和10～15循环工况下的等效百公里油耗分别为4.32、3.74 L.     

基于遗传算法的商用车传动系的参数优化

研究了综合考虑动力性和燃油经济性指标的汽车动力传动系数学模型。以燃油经济性最佳为优化目标以及整车动力性作为约束条件,根据指定柴油机和整车参数,运用遗传算法对某商用货车的传动系参数进行优化计算。结果显示,优化后的传动系参数,使得整车在原地起步加速时间基本不变的情况下最高车速提高了2.98%,使得整车混合百公里油耗降低了0.67%。表明优化参数使整车的动力性和燃油经济性得到了不同程度的改善。     

基于等效BSFC和电池SOC平衡的插入式混合动力汽车分段式能量分配策略研究

基于所提出的插入式并联混合动力汽车系统结构,对整车动力/传动系统(包括发动机、电机、电池、离合器、变速箱等子系统)进行了动态精确建模,模拟了行车换挡过程中同步器切换、离合器接合/分离等瞬态过程。根据电池SOC值分段采用最大用电策略或效率优先策略,提出了基于等效BSFC和电池SOC平衡的分段式能量分配策略,兼顾了发动机BSFC和电机充/放电效率,实现了系统在当前转速和输入轴需求转矩下的最佳转矩分配。结果表明,所提出的能量分配策略在不牺牲汽车各项性能的前提下,提高了动力系统工作效率和整车燃油经济性。     

混合动力汽车动力性和经济性道路试验

结合混合动力汽车的特点,根据传统汽车试验标准并参考SAE J1711混合动力轿车试验方法对EQ7200HEV第一轮样车进行了道路试验。试验包括0～100 km/h加速试验、最高车速试验、最大爬坡试验及ECE15工况燃油经济性试验等。试验结果表明,试验样车可以合理、准确的实现多工况切换与控制功能,燃油经济性与基础样车比较有所提高,但需在第二轮开发时重点提高动力性、经济性方面的研究。道路试验为样车参数标定、控制策略优化及系统匹配提供了理论依据,同时对混合动力汽车试验方法进行了有益的探讨。     

ENERGY MANAGEMENT STRATEGY FOR PARALLEL HYBRID ELECTRIC VEHICLES

Energy management strategy (EMS) is the core of the real-time control algorithm of the hybrid electric vehicle (HEV). A novel EMS using the logic threshold approach with incorporation of a stand-by optimization algorithm is proposed. The aim of it is to minimize the engine fuel consumption and maintain the battery state of charge (SOC) in its operation range, while satisfying the vehicle performance and drivability requirements. The hybrid powertrain bench test is carried out to collect data of the engine, motor and battery pack, which are used in the EMS to control the powertrain. Computer simulation model of the HEV is established in the MATLAB/Simulink environment according to the bench test results. Simulation results are presented for behaviors of the engine, motor and battery. The proposed EMS is implemented for a real parallel hybrid car control system and validated by vehicle field tests.     

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。     

并联混合动力电动汽车的模糊能量管理策略

为进一步优化并联的经济性，增强其能量管理策略的鲁棒性，针对高混合率，分析了常用的发动机最优曲线能量管理策略的不足，提出了以功率差、电池组荷电状态和电机转速为输入，以决定电机功率的比例系数为输出的模糊逻辑功率分配策略，在线计算电机所应承担的功率，达到了优化发动机工作点、电机效率和电池组荷电状态平衡的目的。通过整车循环工况前向仿真验证了该模糊策略对车辆经济性和工况适应性的改善。     

基于动态规划算法的混合动力汽车改进型ECMS能量管理控制研究

为改善混合动力汽车的燃油经济性,以耦合器侧的输入扭矩为研究对象,以最优化扭矩分配为目标,应用动态规划求出已知工况下并联型混合动力汽车全局最优的动力源工作状态,以此作为输入求得等效因子,并提出一种改进型瞬时等效燃油消耗最低策略(ECMS)。将电池充放电过程等效为虚拟的发动机运转过程,利用虚拟等效燃油消耗,建立改进型ECMS能量管理整车仿真模型,并与功率跟随策略和传统ECMS进行仿真分析比较。结果表明：对于改进型ECMS,相较于功率跟随策略,SOC降低了3.36%,燃油经济性提高了10.95% ;相较于传统ECMS,SOC提高了1.48%,燃油经济性提高了3.20%。