基于等效油耗最小的四驱混合动力汽车能量管理

提出了一种基于遗传算法优化的四驱混合动力汽车等效油耗最小控制策略。针对四驱混合动力的特点,建立了整车动力学模型,设计了基于等效油耗最小的瞬时能量管理优化策略。为进一步提高四驱混合动力汽车的燃油经济性,采用遗传算法优化了等效油耗最小策略的关键参数。硬件在环仿真结果表明,基于遗传算法优化的等效油耗最小策略可以实现整车能量优化管理,与基于规则的能量管理策略相比,其在典型工况下的平均燃油经济性高8.94%,比优化前的等效油耗最小策略的燃油经济性高2.68%。     

基于多工况优化算法的混合电动汽车参数优化

协调优化混合动力电动汽车动力系统与能量控制策略的参数是提高燃油经济性的关键。以汽车的动力性能为约束条件,把电池SOC平衡油耗引入目标函数,提出一种采用模拟退火粒子群算法的基于多工况优化混合动力汽车动力系统与控制策略参数的方法。利用MATLAB/Simulink仿真软件进行建模仿真,结果表明,利用该方法可以获取一组参数,在保持汽车动力性、电池SOC平衡的基础上,相对于优化前,在综合工况下油耗降低了5.49%,分工况HWFET、FTP、LA92、US06_HWY、UDDS与SC03下油耗分别降低了8.46%、4.62%、3.84%、8.43%、5.56%、4.31%。为了证明本方法优化出的参数在其他工况的通用性,选取NEDC工况进行仿真验证,结果发现,在NEDC工况下油耗降低了8.36%。并进行了实车道路试验,试验结果较好的验证了所提出的基本控制策略的有效性。     

基于AMESim轮式装载机V形作业循环工况仿真分析

以工程实例为依托,采用AMESim仿真软件,国内首次建立了集发动机、液力变矩器、变速箱、液压系统和运动机构等机电液一体化的装载机仿真平台,设置了主要的参数,并根据实验工况结合AMESet,使用C语言开发了装载机V形循环工况作业控制模块,实现了对装载机循环工况的数值仿真,并采用实验的方法对整车模型进行了修正和参数校核。通过与实验结果的对比分析发现:模拟装载机V形作业工况油耗仿真结果的误差在7%以内,成功开发了一套高效的分析计算装载机V形循环工况作业经济性的方法,填补了国内装载机经济性仿真空白。在很大程度上可以替代装载机性能测试试验,提高设计的准确度和工作效率,节约实验成本,在评价装载机性能方面有着突出的作用。     

基于CRUISE仿真的实车验证及AT换档规律优化

对某款搭载AT变速箱的乘用车在CRUISE中进行NEDC工况的燃油经济性仿真分析。在保持整车控制策略一致的条件下,对开发车辆在转鼓上进行NEDC油耗试验。通过对试验数据与仿真数据进行对比,说明了试验结果和仿真结果基本吻合,验证了CRUISE模型的准确性和可靠性。基于发动机万有特性图,分析整车NEDC工况运行点,修正了换档规律,并再次运行仿真模型,得到了更优的燃油经济性,为整车标定进一步优化换档规律奠定了基础。     

基于典型作业工况的串联式电传动推土机功率跟随控制策略

为提高串联式混合动力推土机的燃油经济性,研究动力传动系统的能量分配策略。分析发动机和发电机的动态工作特性,通过台架试验建立发动机的动力输出特性模型、油耗特性模型和发电机的效率特性模型;通过超级电容的电阻串并联模型结构分析,建立超级电容的动态工作模型,设定荷电状态的安全工作范围。基于台架试验及模型获得的发动机最佳燃油消耗曲线,提出一种最佳燃油消耗曲线的功率跟随控制策略。研究推土机的典型作业工况,在典型作业工况下对提出的控制策略进行仿真,阐述超级电容的荷电状态及电压、电流的变化规律,并与传统机械传动结构的原型机在发动机工作转速、转矩、油耗和加速踏板位置变动等参数方面进行对比分析。结果表明,在推土机典型作业工况下,采用最佳燃油消耗曲线的功率跟随控制策略与原型机相比,节油率达13.1%。     

基于智能控制的装载机自动换挡策略

装载机具有工况复杂的特点,提出根据驾驶意图采用多种换挡规律相结合的装载机自动换挡控制策略,并将模糊逻辑应用于司机驾驶意图的识别。对ZL50G型装载机进行改装,构建自动变速控制系统,进行整机现场铲掘和行走试验,结果表明,该自动换挡策略的控制逻辑正确,简化了驾驶员操作。V形铲掘作业和行走工况的油耗数据表明,采用该自动换挡策略在降低换挡劳动强度的同时起到节约能源的作用,兼顾装载机工作的经济性、动力性和实用性。     

ISG型中度混合动力汽车驱动工况控制策略优化

在汽车动力学理论的基础上,通过对基于集成起动机/发电机(Integrated starter/Generator,ISG)的中度混合动力汽车(Medium hybrid electric vehicle,Medium-HEV)的系统效率进行瞬时优化计算,得到ISG型中度混合动力汽车控制策略,确定控制策略中三个关键系数:电池电量切换阈值XSC,发动机充电曲线系数Xe_chg和发动机关闭曲线系数Xe_off,以及它们的取值范围。在Matlab/Simulink仿真平台下,建立ISG型中度混合动力汽车整车仿真模型,将电池电量变化值△SC折算为等效油耗,以ISG型中度混合动力系统综合油耗最小为优化目标优选三个系数的取值,从而确定ISG型中度混合动力系统动力源的匹配和优化控制策略。仿真结果表明,与传统汽车相比,ISG型中度混合动力汽车的油耗降低了36.95%,明显提高了中度混合动力系统燃油经济性。     

基于动态规划的液力机械自动变速传动(HMPRT)自动换档控制策略

针对外界负载变化比较剧烈的轮式装载机等工程车辆采用传统液力机械自动变速器时,面临着效率偏低、油耗较大的问题,提出在轮式装载机上应用新型回流式液力机械自动变速传动(Hydraulicmechanicalpowerrefluxtransmission,HMPRT)系统。装载机需要通过换档来适应复杂的作业要求,所以结合HMPRT调速特性制定基本换档规律。考虑到装载机等工程车辆常在已知典型的工况下进行作业,同时为避免基本换档规律的动力性和经济性模式的来回切换,降低驾驶员的工作量,采用动态规划建立HMPRT换档规律的优化设计方法。该方法首先根据装载机常用作业工况的特点及HMPRT的换档特性,确定DP控制参数,以燃油消耗作为代价函数,并且增加惩罚函数,用来避免产生频繁换档现象。研究结果表明,采用动态规划提出的换档规律时,与最佳动力性换档规律相比燃油消耗降低3.5%,与最佳经济性换档规律相比换档次数减少33.3%。综合考虑了典型作业工况,在保证动力性和经济性的同时,避免了频繁换档。     

限制柴油机最高转速对装载机作业性能的影响

为检验柴油机的最高转速对装载机作业性能的影响,开发了装载机整车控制器,通过整车控制器向CAN总线发送限制柴油机最高转速的转矩转速控制指令(TSC1),使装载机在限定的柴油机最高转速以下工作。设计了一组工况试验,分别对装载机的柴油机最高转速进行了3个级别的限制:①不限制,即额定转速2 200 r·min~(-1);②限制到2 000 r·min~(-1);③限制到900 r·min~(-1)。每个柴油机最高转速限制级别又分为两种工况,分别是装卸距离为15 m的短V型循环和装卸距离为50 m的长直线型循环。结果表明:随着柴油机最高转速的下降,装载机单位作业量的油耗率呈下降趋势,同时作业效率也下降,且装卸距离越长,油耗率和作业效率下降的趋势越明显。限制柴油机的最高转速可以提高装载机的燃油经济性能,同时动力性能也会下降。针对具体的物料,当柴油机最高转速下降到某一值时,装载机动力性的下降并不明显,经济性的改善较为可观。     

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%。     

混合动力汽车动力总成多智能体集成控制策略

为提高混合动力电动汽车(Hybrid electric vehicle, HEV)整车性能,结合等效燃油消耗最小模型,提出一种多智能体(Agent)控制的动力总成集成控制策略。系统Agent实时分解整车动力总成任务并将其分配给发动机Agent、电机Agent和蓄电池Agent,各部件Agent计算完成任务所需付出的油耗(或等效油耗)、排放与蓄电池能量损耗成本,采用多目标拟合优化算法求取综合成本最小的动力分配关系,得到初步请求响应转矩指令。各部件Agent以自身工作效率优化为目标对请求响应转矩进行限制,并与其他Agent交互补偿转矩信息,协调协作完成HEV动力总成的集成控制。在Simulink中建立各Agent模型和集成控制策略模型,嵌入到ADVISOR整车模型中进行不同仿真循环工况下的联合仿真。研究结果表明,集成控制策略能够能实时合理权衡动力性、排放性和燃油经济性,在未损失较多动力性的前提下能够提高HEV节能减排能力。     

四轮驱动混合动力轿车经济性换挡规律研究

考虑电机和电池系统的影响,对四轮驱动混合动力汽车进行了经济性换挡规律的研究。通过计算瞬时输出功率下各动力源的等效燃油消耗,让车辆行驶在综合等效油耗率最低的挡位,从而实现了整车燃油经济性最优的目标。运用MATLAB建立整车模型,仿真分析了整车各种驱动模式下的经济性换挡规律,并通过实车试验验证了所提出的经济性换挡规律的有效性。     

混联式混合动力客车全局优化控制策略研究

为提高一款新型混联式混合动力客车的整车燃油经济性,制定了能量管理控制策略,以电池功率为控制变量,电池荷电状态（soc）为状态变量,为合理均衡使用电池功率,把每阶段时间内使用的电池功率等效为相应的燃油消耗量,并把每阶段电池的等效燃油消耗量和发动机燃油消耗量的总和作为目标函数,采用离散动态规划算法进行优化,基于MATLAB／Simulink仿真平台建立整车数值模型,在典型城市循环工况下对所建立的基于动态规划的功率均衡全局优化控制策略进行仿真验证。结果表明：其燃油经济性与采用瞬时优化控制策略相比提高了6％左右,与原型传统客车相比提高了35％。     

液力变矩器与发动机的功率匹配与转速感应控制

为了提高装载机的工作性能,减小燃油消耗,对不同工况下液力变矩器与发动机的功率匹配与转速感应控制进行研究。根据装载机的作业方式,选择154 k W发动机的最佳工作曲线与340 mm的液力变矩器的主要工况点进行功率匹配。根据装载机的多参数工况识别与工况点的控制原则,对发动机进行转速感应控制。以50型装载机为研究对象,建立分工况转速感应传动系统模型,并与传统方式进行对比计算。结果表明:在铲掘工况下,装载机输出扭矩提高了约25.6%,综合燃油消耗量下降了21.6%;在卸载工况下,综合燃油消耗量从32 g/h下降到8.5 g/h;在行驶工况下,高效经济模式限制了发动机4%的输出功率,综合燃油消耗量降低了7.5%,最经济工况模式限制了发动机30%的输出功率,综合燃油消耗量降低了36.8%。     

基于在线学习的车辆经济自适应巡航控制

设计一种经济自适应巡航控制器,用于降低道路车辆在跟随过程中的燃油消耗,提高行车安全.基于执行依赖启发式动态规划的方法控制车轮牵引力,从而保证安全行车所需的车辆间距.提出一种在线换挡控制策略来调整发动机的工作点,以改善发动机的燃油经济性.所提出的控制策略不依赖于车辆模型,可以适应不同的行驶工况.为验证控制器的有效性,分别进行城市道路循环工况和高速公路燃油经济性的仿真试验.仿真结果表明:该系统具有良好的速度跟踪性能和较高的燃油经济性.     

等效因子离散全局优化的等效燃油瞬时消耗最小策略能量管理策略*

以一款混联插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle, PHEV)的燃油经济性为研究目标,为改善以等效因子为核心的等效燃油瞬时消耗最小策略(Equivalent fuel consumption minimization strategy, ECMS)的控制效果,考虑电池荷电状态(State of charge, SOC)、等效因子与燃油消耗的关系,构建等效因子全局优化模型;利用遗传算法离线优化一定工况下的等效因子S,得到不同电消耗续航行驶里程与电池SOC初始值的最佳等效因子MAP图,建立基于等效因子优化的ECMS能量管理策略,并考虑动力电池、电动机等部件的效率,获得最佳等效因子下的发动机、ISG电机、驱动电机的功率分配,并进 行仿真与硬件在环试验,其中仿真结果表明,与未优化的等效因子相比,燃油经济性提高20.81%,硬件在环试验结果与 仿真结果基本一致,表明所制定能量管理策略的有效性和可行性,进而为解决不同的行驶里程PHEV功率分配策略提供理论基础。     

混合动力电动汽车的建模与仿真研究

按照设计要求,以TJ7100轿车为设计原型,针对ISG型混合动力电动汽车(HEV),使用Simulink建立了其动力系统的动态仿真模型,重点研究并制定了相应的电力助动控制策略.在ECE循环工况下对仿真模型进行了动力性和燃油经济性分析,为搭建动力总成试验平台提供了参考依据.结果表明,所制定的控制策略能有效地较低燃油消耗,使电池SOC值维持在一定的范围内.同时,仿真结果与实际情况基本相符,从而验证了所建仿真模型的正确性和合理性.     

基于驾驶风格识别的混合动力汽车能量管理策略

为了进一步提高混合动力汽车的燃油经济性,针对驾驶员的驾驶风格对混合动力汽车的燃油经济性有较大影响的问题。通过对驾驶操作引起的汽车行驶过程的车体冲击度分析,确定不同类型行驶工况下的驾驶风格区分方法,应用该方法在所采集的大量行驶工况数据上,得到不同驾驶风格的车速信息。将行驶工况识别算法、不同驾驶风格的车速信息、等效燃油最小能量管理策略相结合,获取不同驾驶风格下的最优需求功率分配方式,从而建立基于驾驶风格识别的能量管理策略。对一段随机工况应用所制定的能量管理策略,仿真结果表明,所提出的控制策略比不考虑驾驶风格的等效燃油最小能量管理策略燃油经济性提高了8.47%,发动机工作点更好地运行在其最佳效率曲线附近,电池SOC更稳定且更好地维持在高效区域。     

液压混合动力车辆多系统联合制动控制策略研究

液压混合动力装载机在制动及能量分配过程中,由于多个子系统的引入而导致的传统联合控制策略难以通过最优化来提高整车燃油经济性,针对这个问题,提出一种基于模糊控制的液压装载机多系统联合制动控制策略。该策略基于传感器检测信号对装载机进行作业、行驶工况识别,针对实际工况,基于粒子群算法进行模糊控制规则的最优化设计,利用识别的结果选择最优的模糊控制规则进行车辆联合制动及能量分配控制。仿真与实验结果表明:该控制策略能够充分利用制动回收能量,在保证车辆联合制动安全稳定的同时,提高了车辆的制动能量回收率。     

同轴并联式混合动力汽车模糊控制策略研究

为了提高同轴并联式混合动力汽车的燃油经济性,针对同轴并联式混合动力系统的结构特征、工作过程及能量流动模式,以驾驶意图作为模糊设计的输入变量,对驾驶意图进行模糊识别。在Matlab/Simulink中建立基于驾驶意图识别的模糊控制转矩分配策略,并在NEDC循环工况下与Cruise进行联合仿真。结果表明,该控制策略在满足动力性的前提下,同基于逻辑门限值的转矩分配控制策略相比,能有效改善发动机的工作点,百公里综合油耗下降了3. 2%,进一步提高了整车燃油经济性。