基于系统效率最优的CVT电动汽车再生制动策略

在考虑再生制动安全性和稳定性的情况下,以能量回收最大化为目标提出了一种并联再生制动控制策略.然后根据实验获取的电池、电机和无级变速器效率特性,基于传动系统效率最优的原则,优化得到再生制动过程中电机转速和无级变速器速比的最佳控制规律,并搭建整车仿真模型且在NEDC循环工况进行仿真分析.仿真结果表明,相比于常用的电机效率最优控制策略,本研究提出的控制策略能够充分利用动力部件的效率特性,进一步提高了能量回收率.     

插电式混合动力汽车传动系参数设计与控制策略研究

以某款CVT插电式混合动力汽车为研究对象,根据整车设计技术要求进行了动力传动系参数匹配设计。基于MATLAB/SIMULINK建立插电式混合汽车动力部件、控制策略及整车仿真模型。仿真结果表明,整车的动力传动系统参数设计能满足设计要求,控制策略设计合理,同时验证了建立的整车模型的准确性。     

基于效率优化的增程式电动环卫车控制策略

为了提高增程式电动汽车在增程阶段的能量转换效率及整车的等效燃油经济性,以一款增程式电动环卫车为例,对增程器的3种不同控制策略进行了对比分析。首先基于台架试验的发动机油耗特性和发电机效率特性,合成得到增程器整体效率特性及其最优效率曲线,并在MATLAB/Simulink/Stateflow平台搭建整车正向动力系统仿真模型;然后对增程式电动汽车的等效能耗进行了推导,将所消耗燃油和电能全部换算为单一的燃油量;在此基础上基于中国典型城市客车运转工况,分别应用增程器定点发电、增程器沿最优效率曲线功率随动和增程器恒定转速随动输出功率这3种控制策略进行车辆行驶仿真试验。研究结果表明:增程器在定点发电模式下,能够始终工作于最高效率点,从而达到最优的能量转换效率,此时整车等效百公里油耗为29.22L;増程器在恒转速功率随动模式下效率最低,其等效百公里油耗为33.41L;增程器沿最优效率曲线的功率随动模式下比恒转速功率随动模式下的等效百公里油耗降低了约2.78L,达到30.63L。通过对比3种增程器控制策略的仿真结果发现,在增程式电动汽车増程器的电量消耗-电量维持工作模式下,定点发电模式能够使增程器达到最佳的工作效率并实现最小的整车等效百公里燃油消耗,可将其作为增程式电动汽车增程器的最佳控制策略。     

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型,通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。     

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型。通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。     

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型,通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。     

基于混合动力变速箱的矿用车传动系统特性分析

基于传统的液力机械变速箱结构,提出了一种适用于百吨级以下矿用车的混合动力变速箱传动系统,使矿用车实现纯电、纯机械及混合动力等16种不同工作模式的切换.利用模拟杠杆法分析混合动力变速箱系统在不同工作模式下的动力传动特点;对两种不同传动方式下的矿用车整车结构进行仿真建模,并利用实际矿山道路循环工况实验数据对其进行仿真分析.结果表明:与传统的液力机械传动方式相比,混合动力变速箱传动方式下的整车驱动性能提高了7.3%;矿山道路单循环工况中,整车经济性能提高了15.5%,其中54%是由于电机对发动机工作点的主动调节,46%来自于电机对制动能量的回收利用.     

遗传算法优化的PHEV模糊能量管理策略研究

选取某款插电式并联式混合动力汽车(PHEV)进行转毂实验,通过转毂实验分析整车的动力性、经济性及整车控制策略,利用GT-suite软件搭建整车一维动力性模型并制定能量管理控制策略,对比分析仿真结果和实验结果:发动机功率实验数据和仿真数据变化趋势一致,电池SOC变化趋势一致,并且最大误差小于20％,验证了仿真模型的准确性.在一维模型基础上利用GT-suite软件和Simulink软件联合仿真,利用基于模糊规则能量管理策略优化混合动力模式下发动机和电机功率分配,然后以整车经济性最佳为优化目标,利用遗传算法优化模糊控制器.结果表明:相对于特定规则的能量管理策略,基于模糊规则策略下整车经济性提高了8.98％,基于遗传算法优化的模糊控制策略整车经济性提高了15.69％.     

车用功率分流无级变速驱动系统特性分析

以车用功率分流无级变速驱动系统为研究对象,在对差动轮系、金属带式无级变速器、离合器单元的建模以及整车受力分析的基础上,结合离合器工作过程的三个阶段,建立了以无级变速功率分流传动单元为核心的驱动系统的动力学模型,并对其瞬态响应进行了运动和动力分析及仿真。仿真结果表明,在起步阶段,装备有功率分流无级变速驱动系统的车辆具有较好的加速性能,且离合器接合过程中驱动系统无级变速功率分流传动单元(不包含离合器)的转速与加速度的变化滞后小,系统稳定性好。     

功率分流式混合动力汽车复合电源系统设计

为解决功率分流式混合动力汽车单一蓄电池功率密度小、循环寿命短等问题,引入超级电容-蓄电池复合电源系统,利用AVL-Cruise/Simulink联合仿真平台搭建了功率分流式混合动力汽车的动力系统模型,在基于发动机最优工作曲线的能量管理控制策略中加入了复合电源功率分配策略,该功率分配策略能够缓冲起停发动机、制动工况下的电机工作时的大电流对电池的冲击,使电池尽可能工作在高效率区间来提高车辆的燃油经济性.在此基础上,对蓄电池组和超级电容进行了参数匹配,仿真结果表明蓄电池的放电过程得到了优化,所设计的复合电源系统能够提高车辆的燃油经济性.      

六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略及仿真

现有的六轮铰接式电动轮自卸车差速控制策略只是简单地实现差速,且其忽略整车横摆控制和驱动防滑控制而导致整车动力学性能较差.为此,提出了基于驱动力分层控制的差速控制策略.首先基于拉格朗日方程法推导了包含整车纵向、侧向、横摆及前车身侧倾自由度的整车动力学数学模型,然后设计由总驱动功率及横摆控制功率决策层、差动驱动分配层和驱动防滑稳定层组成的分层控制差速控制策略.文中运用自抗扰控制算法计算出纠正转向角偏差所需的横摆控制功率,采用最优滑移率识别算法对各轮驱动功率进行修正.离线仿真结果表明,所提差速控制策略在不同工况和路面下均能很好地实现各轮差速,同时保证了较好的整车转向性能和各轮工作的稳定性能.     

基于需求功率预测的混合动力越野车能量管理

为了优化混合动力越野车多动力源动态响应控制与燃油经济性,以需求功率为关键研究参量,设计自适应马尔科夫链预测算法,实现需求功率的实时预测.基于等效燃油消耗最小控制策略,提出考虑实时需求功率的变化寻优域,设计变域等效燃油消耗最小控制策略,实现能量管理优化.运用Cruise和Simulink软件搭建了混合动力越野车能量管理联合仿真平台,以典型越野行驶工况为仿真循环工况进行策略验证.联合仿真结果表明:所设计的自适应马尔科夫链需求功率预测算法使得整车动力性提升6.5％;与传统复合规则型策略相比,变域等效燃油消耗最小能量管理策略使得整车燃油经济性提升10.5％.     

新型功率分流混合动力汽车的动力性优化

动力性是整车的重要性能指标之一.为研究混合动力汽车的动力性优化问题,按照车速序列将全油门加速过程转化为多级决策过程,提出了动力性优化问题的动态规划求解方案;建立了新型功率分流混合动力汽车模型,基于Matlab仿真平台得到了全局最优控制策略;同时,建立了双电机转矩图,定义电机速比及动力电池功率带,分析、归纳了全油门加速控制策略.整车动力性优化试验结果显示,优化后车辆的百公里加速时间减少了15.7%,基于动态规划算法的控制策略可显著提升整车动力性.     

双离合器式自动变速器建模与控制系统仿真

为了减少双离合器式自动变速器(DCT)控制系统的开发时间和费用,利用Matlab/SimDriveLine车辆动力传动系统建模仿真软件,建立了DCT整车系统的动力学模型,采用神经网络训练改进了软件中的发动机模型,基于Matlab/Simulink系统设计了DCT车辆的起步、换挡过程以及换挡规律控制策略仿真模型。在此基础上,进行了DCT整车系统仿真。仿真实验结果表明所建立的DCT系统动力学模型及所设计的控制器的合理性和可行性,证明该方法建立的仿真模型适用于DCT控制系统开发,提高了系统设计的效率。     

回流式无级变速传动系统效率优化匹配策略

针对回流式无级变速传动系统效率变化幅度大,传统无级变速系统匹配控制策略无法确保整个系统处于理想状态,提出了基于系统效率优化的匹配控制策略。建立了发动机、变速器效率数值模型和整车优化模型,利用Matlab/Simulink仿真平台,对优化模型进行求解,得到了发动机目标节气门开度控制表和变速器目标速比控制表,对设计样车的燃油经济性进行了欧洲市区与城郊行驶循环(ECE+EUDC)工况仿真验算,结果表明:基于系统效率优化的匹配控制策略可提高整车燃油经济性1.5%左右。     

功率分流式无级变速器的整车经济性研究

应用仿真计算与样机测试相结合的方法研究了装备新型功率分流式无级变速器(PSCVT)的经济型轿车的燃油经济性.对变速器进行了数学建模并将其嵌入到汽车基本性能仿真软件ADVI-SOR的运行环境中,通过二次开发建立了装备该变速器的整车基本性能仿真模型.应用实测的原理样机性能数据,仿真计算了城市循环工况下的整车燃油消耗量,并与原车装备五挡手动变速器时的油耗进行了对比.结果表明:在动力性能保持不变的情况下,整车燃油消耗率得到了较大的降低.最后,对PSCVT的节能机理、控制策略以及与整车匹配的评价准则等进行了分析探讨.     

基于传动系统效率最优的混合动力汽车控制策略研究

针对现有混合动力汽车控制方法存在功率损失大、系统效率低、润滑条件恶化等问题,提出一种基于系统效率最优的混合动力汽车控制方法.首先分析动力系统各部件的结构与效率特性,制定出所有可能的工作模式,然后构建出各模式下的效率评估方程,依据需求扭矩和蓄电池荷电状态SOC,得出系统最高效率下对应的发动机转矩和电机转矩分配情况,以控制发动机和电机相应转矩输出.仿真实验结果表明,该方法使整个动力系统总体效率最高,减少了系统功率损失,降低了整车的燃油消耗,并在一定程度上保障了润滑条件和传动部件的使用寿命,取得了良好的效果.     

液压混合动力履带推土机行星齿轮传动系统的设计

为提升液压混合动力履带车辆综合传动效率,以履带推土机为例,提出了一种传动系统设计方案。搭建表征行星传动系统动力学特征的矩阵。分别依据物理可行性、系统特性对动力学特征矩阵进行筛选,对比现有履带推土机的直线行驶及转向性能筛选出更优的结构。根据履带推土机典型循环工况,运用全局动态规划方法确定燃油经济性最优结构方案。结果表明:相比于现有的液压传动方案,该方案提升了牵引性能、转向性能及燃油经济性。     

插电式混合动力汽车能耗及其影响因素分析

通过建立插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)的前向仿真模型,对其能耗进行仿真,并分析PHEV能耗的使用影响因素.基于Modelica物理建模语言,搭建PHEV整车动力传动及纵向动力学模型,并在标准测试工况下仿真整车各部分能耗变化.针对影响PHEV能耗的使用因素,重点仿真分析表征行驶工况的平均车速和驾驶激进性对电量消耗(charge deplete,CD)阶段电耗和电量保持(charge sustain,CS)阶段油耗的影响规律.通过分析不同车速与驾驶激进性下各部分能耗以及动力部件工作效率的影响,揭示了行驶工况对能耗影响规律的内在机理.     

两级封闭行星齿轮传动系统的设计研究

通过对两类两级封闭行星齿轮传动系统的分析,研究了功率分配系数与系统内部功率流的关系,确定了无功率循环的必要条件,建立了功率分配系数与单元传动比的关系表达式以及效率计算公式。通过分析结合实例绘出的传动比和效率曲线图,说明只要合理地选择单元传动比便可获得高效率的传动,为两级封闭行星齿轮传动系统的高效率设计提供一种有效简洁的分析和处理方法。