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.     

基于MOEA的PHEV控制策略与参数优化

针对并联混合动力汽车（PHEV）控制策略与传动系统参数优化问题,建立了以最小化燃油消耗与污染物排放量的多目标优化模型,研究基于多目标进化算法的PHEV控制策略与传动系统参数优化方法.采用ADVISOR仿真并将仿真所得的燃油消耗与污染物排放量作为候选方案的目标值,基于帕累托支配性原理判定候选方案的优劣,限定待优化变量的取值在PHEV生产精度要求范围内.实验结果显示：优化后的系统1×105m燃油消耗平均降低了22.32%,污染物CO,HC与NOx排放量平均降低了22.06%,7.98%和7%;电动机工作效率由0.18提高到0.52以上;系统总效率平均提升了22.99%.     

插电式混合动力汽车能量管理策略发展综述

插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)的电池容量大,能够接入外部电网充电;兼具燃油动力和电动驱动系统的优点,被认为是传统燃油汽车向纯电动汽车过渡的最佳方案。能量管理系统是实现整车需求能量在发动机和电动机之间分配的关键,插电式混合动力汽车的经济性、动力性与所采用的能量管理策略密切相关。对插电式混合动力汽车能量管理策略的研究发展进行了综述,对比了各种基于规则和基于优化的能量管理策略的优缺点,分析了驾驶数据与交通信息对能量管理策略的影响及存在的问题,最后,提出了插电式混合动力汽车能量管理策略的发展方向,为今后插电式混合动力汽车的研究提供参考。     

基于动态投影系统的带约束的混行路网均衡模型求解算法

针对路网中考虑电动汽车出行能耗与燃油汽车环境排放情形下混合交通流的非线性边界约束路网均衡问题,设计了一种基于动态投影系统的算法;将复杂非线性边界约束的双车型路网均衡模型转换成变分不等式模型,利用拉格朗日乘子法得到模型的库恩塔克(KKT)条件以及模型的非线性互补问题,通过引入投影算子建立动态投影系统找到模型的最优解。分析模型可确定燃油汽车和电动汽车一般出行成本函数,电动汽车混行条件下交通网络的均衡条件,以及路网均衡条件下两种车型的拥堵外部性并获取混合交通流下路网的运行特征。最后构建数值仿真评估动态投影算法的有效性,结果表明模型收敛于系统的平衡点,且具有指数收敛性质。     

基于动态投影系统的带非线性边界约束混行路网均衡模型求解算法

针对路网中考虑电动汽车出行能耗与燃油汽车环境排放情形下混合交通流的非线性边界约束路网均衡问题,设计了一种基于动态投影系统的算法。将复杂非线性边界约束的双车型路网均衡模型转换成变分不等式模型,利用拉格朗日乘子法得到模型的库恩塔克(KKT)条件以及模型的非线性互补问题,通过引入投影算子建立动态投影系统找到模型的最优解。分析模型可确定燃油汽车和电动汽车一般出行成本函数,电动汽车混行条件下交通网络的均衡条件,以及路网均衡条件下两种车型的拥堵外部性并获取混合交通流下路网的运行特征。最后构建数值仿真评估动态投影算法的有效性,结果表明模型收敛于系统的平衡点,且具有指数收敛性质。     

基于MPC的PHEV转矩分配控制策略研究

为提高并联混合动力汽车(parallel hybrid electric vehicle, PHEV)的燃油经济性,文章提出了一种基于模型预测控制(model pedictive control, MPC)的PHEV转矩分配控制策略。首先建立马尔柯夫模型,在预测时域内预测汽车的速度和加速度,为提高预测准确性,提出一种利用工况速度差的改进方法;然后将马尔柯夫模型与动态规划算法相结合,搭建基于模型预测控制的转矩分配控制策略;最后基于ADVISOR建立PHEV模型进行仿真对比分析。结果表明,该文提出的改进方法能够提高预测准确性;提出的转矩分配控制策略与基于规则的逻辑门限控制策略相比,整车的百公里燃油消耗率降低了7.4%。     

基于系统效率的PHEV动力与控制参数优化

针对搭载无级变速器的单电机插电式混合动力汽车,提出了一种新的动力参数与控制参数设计方法.建立插电式混合动力汽车各工作模式的系统效率模型,得到基于系统效率的工作模式切换规律,并对模式切换曲线乘以控制参数以实现模式切换规律的调整.充分考虑燃油经济性的影响因素,以动力源功率、电池数目以及主减速器速比作为动力系统设计参数.利用Matlab/Simulink建立整车经济性仿真模型,构建"城市-城郊-高速-城郊-城市"综合行驶工况,以降低等效燃油消耗为目标,采用遗传算法对插电式混合动力汽车动力系统参数与模式切换规律控制参数进行综合优化.结果表明:采用本文所提出的方法能够优化出一组合理的动力与控制系统参数,使整车等效燃油消耗更低,比优化前的百公里等效油耗降低了7.2%.     

并联式混合动力汽车机械式自动变速器换档策略

并联式混合动力汽车(Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV)档位决策作为能量管理策略的一部分,对整车动力性、经济性及排放性能有较大影响.混合动力汽车换档策略不仅要考虑发动机,还要考虑电机和电池系统的影响.基于电池电能的等效燃油概念,通过考虑电池充、放电过程中的能量损失,将充、放电生成或消耗的电能折算为等效燃油,由此得到不同档位时整车的综合燃油消耗,进而选取燃油消耗较小时的档位使整车经济性能指标达到最优.同时,该方法也通用于装备液力自动变速器(Automatic Transmission,AT)等有级式自动变速器的混合动力汽车换档策略制定.     

基于行为博弈进化算法的PHEV控制策略参数优化

控制策略是影响并联混合动力汽车(PHEV)性能的重要组成部分。针对混合动力汽车控制策略优化问题,设计了基于行为博弈进化算法的并联混合动力汽车控制策略参数优化方法(PGEA).该方法以行为博弈进化算法为优化工具,以混合动力汽车的加速性能、最大爬坡度、最高车速等动力性能指标为约束条件,采用ADVISOR仿真并联混合动力汽车,以最小化燃油消耗与污染物排放总量为优化目标。30组仿真实验结果表明：1)优化后的系统百公里燃油消耗与污染物排放之和最大降幅为23.68%,最小降幅为18.72%,平均下降22.13%;2)发动机效率、电动机效率和系统整体效率至少分别提高了16.67%、44.44%和18.39%;3) PGEA比基于Pareto最优原理的混合动力汽车多目标优化进化算法能够获得精度更高的解。     

搭载回流式动力传动系统的PHEV参数优化

针对搭载回流式动力耦合传动系统的插电式混合动力汽车(PHEV,plug-in hybrid electric vehicle),提出了一种参数匹配优化设计方法。建立了整车各个模式下的等效输入功率模型,根据最小等效输入功率原则制定了各驱动模式间的切换规律,并设置控制参数系数对模式切换曲线进行调整。通过MATLAB/SIMULINK构建了整车经济性仿真模型,利用遗传算法对匹配的动力参数和控制参数系数进行了综合优化。仿真结果比较表明:此方法得到的一组参数能有效提升燃油经济性,百公里等效燃油消耗比优化前降低了4.8%。     

基于主动半主动混合控制的电磁混合悬架系统设计及试验研究

本文提出了一种采用主动-半主动混合控制的电磁混合悬架,并且具有3种工作模式,分别侧重于改善悬架的隔振性、轮胎接地性和综合性能.结合主动控制与半主动控制的优点,建立了主动-半主动混合控制系统.设计了LQG控制策略,并通过遗传算法确定了各模式下的加权系数.进行了仿真分析,结果表明：采用混合控制的电磁混合悬架相比电磁主动悬架,能够明显减少能量消耗,且控制效果与电磁主动悬架相差不大.最后进行了试验研究,试验结果与仿真结果较为一致,从而验证了电磁混合悬架系统结构的有效性和控制方法的正确性.     

面向光伏消纳的光伏-废弃矿井抽蓄-蓄电池联合发电系统优化调度策略

 为提高光伏消纳能力,构建了一种含废弃矿井抽蓄-蓄电池混合储能的联合发电系统。针对联合发电系统,分别研究了光伏、废弃矿井抽蓄电站及蓄电池的数学模型,引入弃光成本,提出了以联合发电系统总运行成本最低和光伏消纳量最大为目标的优化调度模型,结合功率平衡约束、废弃矿井抽蓄电站运行约束、电池储能运行等约束,利用CPLEX优化工具实现调度模型最优解求取。通过算例,对系统在光伏-废弃矿井抽蓄、光伏-电池储能和光伏-废弃矿井抽蓄-电池储能3种不同调度方式下的光伏消纳效果进行对比,结果表明,本调度策略可以达到系统运行成本最优、降低弃光的效果。     

The design analyze of new hybrid drive concept

This paper presents the design method of hybrid drive system for the minibus with some limited conditions. The approach of design hybrid drive system is based on the dynamic modeling and simulation of the hybrid minibus with planetary gear system. The main target of the design is to obtain the optimal design with the proper hybrid drive configuration and control for a given set of design constraints. In oder to meet the design target, it's necessary to adjust some parameters such as mechanical ratios and parameters of battery pack as well as control by simulation. During simulation the transient operating process can be studied in details with the dynamic model in Matlab/Simulink. The control strategy can be optimized by running the simulation and monitoring the operation of each components: the operating area of internal combustion engine (ICE), fuel consumption (energy consumption), the power distribution, the torque and rotary speed of ICE and motor, the operating efficiency of motor, the alteration of battery state of charge (SOC), current and voltage.     

中国和其他国家经济发展与能源消费关联性指标的比较

将能源消费弹性系数、绝对能源消费弹性系数及能源消费强度3种指标应用于美国、日本、印度及中国,根据这些指标对中国和这几个国家经济发展与一次能源消费量之间的关系进行了比较分析.结果表明:能源消费弹性系数、绝对能源消费弹性系数及能源消费强度这3种指标虽然各有不同,但都从某一角度反映了4个国家能源消费与经济发展关联性的现状.通过对比分析,发现中国经济发展和能源消费结构中存在的问题,并提出了可供政府决策和企业参考的建议.     

基于粒子群优化的混合动力汽车多目标能量管理策略

为了同时实现降低整车能耗和控制电池电量的能量管理目标,针对某功率分流式混合动力汽车,提出了基于粒子群优化(PSO)的多目标能量管理策略。该策略采用双层结构,内层采用考虑模式切换的等效燃油消耗最少策略(ECMS)对工作模式和工作点进行优化,实现降低整车能耗的目标;外层采用PSO对等效因子进行迭代优化,实现电池电量的控制目标。通过基于实车控制策略的整车仿真模型对优化效果进行了验证,结果表明,PSO与ECMS相结合的能量管理策略可实现降低整车能耗与控制电池电量的双重目标。     

ISG并联混合动力轿车最优转矩分配策略

能量管理策略对混合动力汽车燃油经济性的改善具有关键作用。因为ISG混合动力轿车发动机转速不是受控变量,转矩成为能量管理策略惟一的控制变量,使其实质为转矩分配策略。考虑动力总成部件之间能量传递转换效率得到电机等效燃油消耗量,由此得到不同待选分配点动力总成等效燃油消耗率,以动力总成等效燃油消耗率最小化为原则优化转矩分配,使整车燃油经济性达到最优。通过离线计算,使转矩分配成为根据整车需求转矩、发动机转速和超级电容电压进行简单查表的过程,解决了计算量大的缺点,方便了实际应用和实时控制。建立整车和控制策略模型进行仿真计算,基于中国乘用车城区瞬态循环,与传统逻辑门限值分配策略相比,整车燃油经济性改善提高了5.2%。     

上海市住宅能源消费结构实测与分析

为把握上海市住宅能源消费结构,选取了2户住宅,对其电、燃气使用情况和室内外温湿度进行了为期一年的跟踪实测,并对结果进行考察及分析.根据几次问卷调查及实测结果推测逐年变化趋势,可得目前上海市住宅能源消费结构约为:炊事25%～33%、洗浴11%～13%、空调19%～21%、照明5%～6%、娱乐信息8%～10%、冰箱10%～13%、其他家电15%～20%.并将此结果与2002～2003年日本九州冲绳地区实测的3户公寓住宅能源消费结构进行比较.与日本相比,上海的能源消费水平还很低,九州冲绳地区实测单位建筑面积能耗为上海实测单位建筑面积能耗的2.836倍,人均能耗为上海的1.424倍.     

工业节能的若干问题

解释了产品能耗和载能体等基本概念,介绍了产品能值的两种计算方法:累加法和逆矩阵法。以载能体概念为基础,指出了生产过程中节约能源的方向和途径。说明了在节能工作中应用优化方法的重要性。强调了工艺流程能耗评价的必要性和进行这类评价对的基本立足点。引用国际钢铁协会的研究结果,说明了生产流程对吨钢能耗的影响。     

无线传感网络模糊冗余度混合通信算法研究

混合通信算法在无线传感网络的信息传输中能有效的提高能量的利用率.针对传感器节点采集和融合数据时具有较高的冗余度,提出模糊冗余度的混合通信算法.在数据采集与数据融合阶段,冗余的传感器节点向隶属簇头进行信息交互,避免重复进行同样数据的操作,簇头之间采取混合通信的方法将信号传送到基站.通过matlab仿真实验表明,改进后的算法能有效减少网络的总能耗,延长网络的生命周期.     

中国铁路与世界主要国家铁路能源消耗对比分析

 铁路能源消耗在世界各国的能源消耗中占有较大比例,而因各国的铁路发展水平不同、国情各异等,每个国家的铁路能源消耗特征也呈现不同态势。通过对世界主要国家铁路能源消耗多年统计数据的分析,并结合对比中国铁路能耗的具体实际情况可以得出:能源消耗总量和客货运输生产量直接关系到铁路的能源消耗强度,利用有限的能源去运输更多的乘客和货物是铁路运输生产的重要课题。提高铁路的技术装备水平和电力机车的牵引比重,改善运输组织水平,改革运输组织形式是降低铁路能源消耗的必然选择。