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％。     

混联式混合动力客车能量管理实时优化算法研究

为提高新型混联式混合动力客车的燃油经济性,制定了一种功率均衡能量管理控制策略。建立动力系统模型并针对其结构特点设计了模式切换规则。通过确定各个功率需求下的电池荷电状态与发动机燃油消耗的关系,将电池功率转化为相应的油耗,以每一时刻的综合燃油消耗量最小为目标,对电池与发动机功率进行实时优化均衡控制。仿真结果表明：电池荷电状态控制在预定的区域内保持平衡,发动机运行工作点在高效区域内,且整车燃油经济性与原型客车和采用规则控制策略相比分别提高了34.18%和13.61%。     

混合动力汽车动力系统参数匹配及优化分析

基于混合动力汽车动力性设计基本要求,从动力学出发建立了整车功率平衡计算模型,给出了基于系统动力性需求来确定混合动力汽车动力系统参数及驱动模式的方法、步骤,并给出了在满足整车动力性后的经济性优化方法。对一种采用单行星排与定轴轮系动力耦合的多模混合动力驱动方案进行了分析。运用MATLAB/Simulink建立了基于该方法和设计参数的整车仿真分析模型,进行了动力性和ECE_EUDC循环工况下的经济性仿真分析。仿真结果表明,该方法和步骤所确定的多模混合动力汽车动力系统驱动模式多样,在满足整车动力性设计要求的同时,经济性比具有相同整车参数及动力源参数的Voltec结构提高了17.57%。     

42V混合动力汽车动力元件的选型与参数设计

在介绍42V混合动力汽车动力系统结构的基础上,对其控制策略进行了选择,并对该动力系统的ISG,发动机,电池和变速器进行了选型和参数设计.利用ADVISOR软件,建立其仿真模型,在UDDS工况下得到其动力性,经济性及一些重要性能曲线,并与传统燃油汽车的仿真结果进行比较,得出其燃油经济性和动力性得到了很大的改善.最后得出结论:整个设计,建模和仿真基本达到预期设计目标.     

混联式混合动力客车驾驶员风格自适应控制策略研究

以进一步提高新型混联式混合动力客车燃油经济性为目的,针对目前只能单纯反映汽车行驶状态的能量管理优化控制策略的局限性问题,制定驾驶员风格识别的模糊规则,并结合功率均衡控制策略思想及基于油门踏板开度的电池功率控制算法,建立驾驶员风格自适应控制策略,通过仿真结果表明,其燃油经济性比单纯的能量管理优化控制策略提高7.91%。     

并联混合动力系统驱动控制策略研究

为解决城市公交车的最佳燃油经济性,降低排放问题,对并联混合动力汽车的动力驱动控制策略进行研究,提出一种模糊逻辑驱动控制策略。基于道路工况总的请求转矩、发动机优化转矩、电池荷电状态和电机转速等因素设计了模糊逻辑控制器。在SIMULINK中建立控制策略仿真模型,嵌入到ADVISOR软件中进行仿真比较分析。仿真结果验证了该控制策略的有效性,为解决优化发动机工作点、提高电机效率和平衡电池荷电状态的问题,提供了一个可行的解决方案。     

增程式电动城市客车动力系统匹配与仿真

设计了一款增程式电动城市客车,为使设计车辆满足动力性与经济性要求,对车辆动力系统中的驱动电机、动力电池与增程单元进行了参数匹配,并提出了一种基于功率跟随式的增程式电动城市客车动力系统控制策略。在MATLAB/Simulink环境下建立了控制策略模型,利用CRUISE软件建立了整车模型,进行了车辆动力性仿真与循环工况仿真,确定了增程单元发动机工作的高效区间。仿真结果表明,车辆能够满足设计要求,使用功率跟随式控制策略能够提高动力电池充电的安全性和使用寿命。     

基于ADVISOR的混合动力公交车经济性仿真

混合动力汽车是目前解决环境污染和能源问题切实可行的方案。基于Advisor软件,先确定动力混合形式,在根据其各个性能的要求对发动机、电机等部件进行参数设计及整车建模。采用功率跟随式控制策略,在仿真软件Advisor里将各参数输入,并且修改相关控制策略,最终得到仿真结果。其结果表明与传统内燃机汽车相对比,串联式混合动力汽车无论是在动力性还是在燃油经济性和排放性能上面都有着较大的优势。     

混合动力公交车动力系统控制参数的优化

本文以宇通ZK6108HGB公交车为原型,在不改变原车型其它技术参数的条件下,改变其传统的燃油动力系统,而采用串联混合动力系统,设计出混合动力公交车ZK6108HGB_HEV。在ADVISOR仿真软件下,设定ZK6108HGB_HEV整车参数和动力参数,分别采用开关式控制策略和功率跟随式控制策略,对ZK6108HGB_HEV进行仿真,并对ZK6108HGB_HEV控制参数进行了优化,使混合动力公交车ZK6108HGB_HEV的动力性、经济性和排放性都有了明显的改善,达到了节约能源和降低排放的目的。     

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。     

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.     

燃料电池电动汽车控制策略的仿真研究

以燃料电池为混合动力装置的新一代电动汽车已经成为世界各大汽车公司竞相开发的产品。燃料电池电动汽车系统庞大复杂,需要的成本高,而建立其数学模型并应用适合的控制策略进行仿真分析,不仅便于灵活地调整设计方案、优化设计参数,而且可以降低科研费用、缩短开发周期。因此为了更好地研究燃料电池的整车性能,有必要研究其控制策略。提出了应用于燃料电池电动汽车的控制策略,分别实现了汽车驾驶时对电机和功率总线能量分配的控制;通过分析部件模型的动态特性,验证了应用于该系统模型的控制策略的正确性。     

燃料电池城市客车能量分配算法研究

高效、清洁已使燃料电池混合动力汽车成为人们关注的焦点。燃料电池多能源的分配控制是其中的一个关键技术,其对汽车经济性、动力性及部件寿命有很大影响。分析比较了四种能量分配控制策略,即恒压浮充策略、基于母线电压的MAP图分配策略、基于电池荷电状态(State of charge,SOC)修正的分配策略和基于SOC和电动机需求功率的模糊分配控制策略,并结合国家863燃料电池城市客车项目进行了仿真分析,比较了各种能量分配控制策略的优缺点。分析结果认为基于SOC和电动机需求功率的模糊分配控制策略具有较强的鲁棒性,工况适应性好,是一种值得研究和应用的控制策略。     

FSEC赛车双电机动力系统设计

针对FSEC赛事规则及赛车整体性能需要,研究设计了一种双电机动力系统,提出一种电子差速控制策略。对双电机动力系统电机参数、传动比和动力电池组容量及组数进行匹配设计; 并在Cruise汽车仿真软件中建立仿真模型,对搭载双电机动力系统的FSEC赛车进行动力性和经济性仿真分析,仿真结果表明,所设计动力系统满足预期确定的性能指标,验证了双电机动力系统设计的合理性,研究对电动赛车动力系统设计有一定指导意义。     

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。     

混合动力城市客车串联式制动能量回馈技术

设计出一种新型的制动能量回馈系统及相应控制策略从而显著降低混合动力城市客车的油耗并保证车辆的制动安全。以某型混合动力城市客车为研究对象,基于开关阀和制动防抱系统(Anti-lock braking system,ABS)、驱动电动机以及蓄电池储能装置设计出一种新型串联式制动能量回馈系统,实现气压制动力和回馈制动力的协调控制、ABS系统与回馈制动系统的协调控制;基于Matlab/Simulink软件建立制动能量回馈系统的仿真模型,对制动能量回收系统在不同控制策略下进行中国典型城市公交循环的仿真分析;在基于dSPACE实时硬件平台及制动系统硬件组成的制动能量回馈试验台架上,测试分析回馈制动力与气压制动力以及ABS系统的协调控制关系。结果表明,所研发的制动能量回馈系统安全可靠,ABS系统能够独立工作而不受新增系统的影响;回馈制动力与摩擦制动力能很好地调节,最大限度地发挥能量回馈能力;能量回馈效果显著,中国典型城市公交循环的制动能量回收率在50%以上。     

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...     

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.     

基于随机动态规划的混合动力履带车辆能量管理策略

混合动力履带车辆采用发动机—发电机组和电池组混合供电,必须设计满足车辆动力性和燃油经济性约束的能量管理策略。针对串联式混合动力履带车辆,提出一种基于随机动态规划的能量管理策略设计方法。以实车行驶试验数据为目标工况,将驾驶员功率需求抽象为随车速变化的马尔科夫过程。建立发动机—发电机组、电池组以及直流母线功率平衡动态模型。以目标工况中燃油消耗及电池最终荷电状态的偏差作为车辆的优化控制成本函数,建立车辆能量管理最优控制问题。采用策略迭代法求解以发动机转速、电池组荷电状态、车速和驾驶员功率需求为输入、发动机电子节气门为输出的最优控制策略。所得控制策略通过基于前向车辆模型的仿真以及行驶试验验证。结果表明,相对于原发动机多点控制策略,所得最优控制在满足目标工况同时,燃油经济性明显提高。