Plug-in单轴并联式混合动力城市公交控制策略研究

在人类面对能源危机与环境污染双重压力的今天,混合动力电动汽车因其集合了传统汽车续驶里程长和电动汽车低排放的优点,很好地缓解了人类的危机.混合动力电动汽车的节油能力以及排放性能主要取决于它的类型和整车的控制策略.文中主要是介绍一种Plug-in单轴并联式混合动力城市公交的控制策略.     

插电式并联混合动力汽车遗传模糊控制策略优化设计

以提高插电式混合动力汽车燃油经济性和排放性能为目标,设计了能够实现需求转矩在发动机和驱动电机之间合理分配的模糊控制策略,并详细介绍了遗传算法优化模糊控制规则的方法。优化结果表明,优化后的模糊控制策略较优化前提高了燃油经济性和排放性能,并使发动机工作点较好地集中在高效区域。研究内容可为操作者和专家制定模糊控制规则提供有效的手段。     

基于驾驶意图的插电式混合动力公交车控制策略*

为了充分挖掘插电式混合动力公交车(Plug-in hybrid electric bus, PHEB)的节油潜力、增强车辆对不同类型驾驶员的自适应性,在基于规则类的控制策略基础上,增加驾驶员意图识别模型。对驾驶风格及加速意图进行模糊识别,通过驾驶员在环的半实物仿真验证了识别模型,以驾驶风格和加速意图识别结果为输入,建立转矩修正系数k的模糊控制器,反模糊化输出k值,对需求转矩进行修正。用system test工具将模糊控制器生成对应的模糊查询表。仿真及试验结果表明：有驾驶员意图识别控制策略较无驾驶员意图识别控制策略更加适应PHEB的运营、用电机制且燃油经济性进一步提高了1.8%。     

基于工况影响的插电式混合动力汽车控制策略优化

根据其城市公交车的运营线路、运行类型及线路覆盖区域,选取20条代表性公交线路上对应的20辆公交车,采集一个月的行驶数据,利用短行程分析法结合主成分分析及优化的K均值聚类算法实现各片段的合理分类,从而拟合出反映这一城市公交车运行特点的行驶工况。利用AVL-Cruise整车仿真平台验证该工况合成的有效性和必要性,同时引入Isight优化平台实现针对该城市公交车整车控制策略关键参数的优化标定。结果表明,控制参数优化后整车综合油耗降低8.7%,与RCP测试的仿真结果相对误差仅为2%,验证了优化后的控制策略的有效性。     

插电式混合动力汽车控制策略与建模

为了深入分析插电式混合动力汽车能量管理控制策略就需要建立准确的插电式混合动力汽车仿真测试模型,分析影响能量管理系统的因素。利用MATLAB/SIMULINK软件基于实验数据和理论模型相结合的方法对插电式混合动力汽车建模,根据插电式混合动力汽车传动系部件的工作特征对应建立各部件的数学模型,并建立了基于规则的能量管理控制策略对整车的动力性与经济性进行计算仿真验证,计算结果表明建立的插电式混合动力汽车仿真模型和能量管理控制策略能够有效确保发动机处于高效区域运行并改善整车燃油经济性,控制策略可靠有效。     

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     

基于遗传-蚁群算法的PHEB模糊控制策略优化

以并联式混合动力客车（PHEB）为研究对象,设计了以整车需求转矩与发动机最佳转矩之差以及超级电容荷电状态为输入,以发动机转矩为输出的模糊控制器,并应用遗传-蚁群算法对其进行隶属度函数和控制规则优化。基于MATLAB/Advisor建立了PHEB模糊控制策略模型和整车模型,并对优化前后的实例PHEB性能进行了仿真分析。研...     

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。     

并联式混合动力挖掘机系统设计及其耦合控制策略

基于某6 t级小型挖掘机,设计以超级电容作为储能元件的并联式混合动力系统,并给出动力系统各部件的参数。并联式混合动力挖掘机的动力系统是具有强非线性的双输入双输出耦合系统:输入为发动机加速踏板命令和启动发电一体机(Integrated starter generator,ISG)转矩命令,输出为发动机转速和超级电容的电荷状态(State of charge,SOC)。在Matlab/Simulink中对动力系统建模,并提出3种控制策略进行仿真。仿真结果表明,使用发动机加速踏板命令和ISG转矩命令耦合控制发动机转速和超级电容SOC的"耦合控制策略"较优。另外,以某型6吨挖掘机为基础,制造一台混合动力挖掘机原型机,并且设计基于CAN网络的分布式控制系统,基于MPC561单片机自主开发一款32位整车控制器。实车试验的结果表明,耦合控制策略能够实现发动机转速波动在±100 r/min以内,超级电容SOC在循环间基本保持不变,发动机工作在相对高负荷低油耗工作区,系统综合节油率在15%左右。     

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.     

发动机冷启动阶段插电式柴电混合动力汽车多目标优化控制策略

插电式柴电混合动力汽车在发动机冷启动阶段要求高NO_x转化效率与低NH₃泄漏的目标之间存在trade-off关系。依据SCR反应机理建立了NH₃解吸附速率模型、SCR温度模型以及动态反应模型,将电池SOC和SCR温度作为状态变量,基于庞特里亚金极小值原理提出SCR起燃时间最短策略和油耗与排放多目标综合优化控制策略,并对上述两种策略进行仿真分析。结果表明,SCR起燃时间最短策略在快速升温过程中易造成氨存储量超过催化器储氨能力限值,氨泄漏体积浓度峰值达到4. 362×10^-5,而油耗与排放多目标综合优化策略相比SCR起燃时间最短策略,能实现快速起燃;同时,SCR出口氨泄漏体积浓度峰值降低至2. 122 6×10^-5,燃油经济性提高7. 13%。最后,基于dSPACE实时仿真平台进行硬件在环实验,验证了所提出控制策略的实时性和有效性。     

电动客车双电机章动耦合驱动系统控制策略

为了降低纯电动汽车的能量消耗,提高电动汽车的续驶里程,以一种新型双电机章动耦合动力系统为研究对象,提出了以最小电功率为目标的控制策略.基于整个控制策略框架,将控制策略分为上、中、下3层.上层控制策略为需求转矩计算,根据驾驶员意图、道路信息、电池信息等,准确获取汽车的需求转矩;中层控制策略为驱动模式划分和功率分配,模式划分依据以车速作为逻辑门限值,以最小电功率为目标制定双电机转速转矩分配策略,实现双电机动力系统功率分配;下层控制策略为模式切换过程控制,为减小模式切换的动力落差,在单电机模式切换至双电机模式过程中,采用降功率方法处理.最后,在Matlab/Simulink中建立双电机动力耦合系统仿真模型,验证了该控制策略的可靠性.     

基于规则修正的同轴并联混合动力客车瞬时优化能量分配策略

同轴并联混合动力客车因其动力总成构型较传统构型改动小、能量传递效率高且易于实现多模式运行而在公交客车领域得到广泛的应用。应对复杂瞬变的公交工况,如何设计高效的能量分配策略实现混合动力客车的高效节能已成为近期的研究热点。针对同轴并联构型混合动力客车建立逆向仿真模型,在分别对规则式能量分配策略和瞬时优化分配策略分析的基础上,考虑发动机切入/退出动力系统时机对于整车燃油经济性的影响,提出一种基于规则修正的瞬时优化能量分配算法。将发动机切入/退出判定引入到瞬时优化算法中,并对该策略进行仿真与道路试验验证。实车验证结果表明所提出的策略能够提升节油率约5%,是一种具有实际应用前景的并联混合动力客车能量管理方法。     

可外接充电混合动力汽车能量管理策略

按照"离线全局优化一在线应用设计一试验结果验证"的设计思路,采用系统仿真建模、动态规划计算、遗传算法优化等方法,对一并联式可外接充电混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)能量管理策略进行了研究.由动态规划全局优化方法获取的最优控制,既可以作为制定实时在线策略的宏观指导,也可以作为不同策略的评估标准,对能量管理策略的优化设计具有重要指导意义.而通过在线能量管理策略设计方法,则可以制定出既符合PHEV特点又满足车辆实时性要求的在线能量管理策略.试验验证结果表明:由以上方法获取的三个层次的PHEV能量管理策略,能够根据车辆的不同行驶里程充分利用外围电网充入能量,并对动力总成能量流进行合理分配,使整车经济性能提高50%～57%.     

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%。     

插电式混合动力汽车的次优能量管理策略

从实际应用角度出发,针对插电式混合动力汽车提出了一种次优能量管理策略,借助随机动态规划获得了最优的挡位与功率分配,提出了算法内部约束与外部修正相结合的方法来解决最优策略在实际应用中可能出现的频繁升降挡问题,并采用瞬时优化算法解决换挡过程中的最优功率分配问题。研究结果表明：与传统的瞬时优化控制策略相比,所提策略的燃油经济性有显著的提升效果。     

机电式CVT插电式混合动力系统模式切换控制

通过对机电控制无级自动变速器(CVT)结构的分析,提出插电式混合动力车辆搭载机电控制CVT的传动方案。根据传动方案,分析了系统的主要工作模式;根据系统结构,建立了系统动力学模型。在此基础上提出了模式切换过程中基于CVT速比控制的模式切换策略。在MATLAB/Simu-link仿真平台上,搭建了系统模式切换控制仿真模型,并进行了纯电动/混合驱动模式切换仿真。仿真结果表明,采用所提出的控制策略与传统切换方式相比,能大大降低系统冲击,提高模式切换品质。研究结果可为机电控制CVT的应用提供理论参考。     

混合动力大客车起步AMT离合器控制研究

起步离合器控制一直是AMT系统的重点和难点,单轴并联式混合动力大客车由于多个动力源的存在,起步方式也变得多样化,对离合器控制提出了新的要求。在传统PID控制方法的基础上增加了分段控制,建立了混合动力大客车AMT离合器的起步控制模型并进行仿真。结果表明:该离合器控制模型能够满足不同起步意图的要求,其性能得到很大改善。     

插电式桥间耦合混合动力汽车能量管理策略及其优化

为了提高某插电式桥间耦合混合动力汽车的能耗经济性,制定了一种基于系统效率最优的发动机启动策略,并引入发动机启动功率修正因子和启动车速限值。利用粒子群算法对发动机启动功率修正因子、启动车速以及能量管理控制规则的关键参数进行离线优化。在AMESim-Simulink联合仿真平台下搭建整车模型及控制策略模型进行仿真验证。结果表明,与未优化的能量管理策略相比,优化后控制策略的能耗经济型得到了明显提升,整车综合能耗降低了12.6%。     

插电式混合动力轿车更清洁、高效

即将在德国法兰克福车展首次亮相的四门Fisker Karma插电式混合电动车，堪称全球最清洁、最省油的汽车，同时还保持世界一流的外观和性能指标。