增程式电动汽车规则型能量管理策略对比

针对增程器小型化后的串联式增程式电动汽车能量管理策略问题,从发动机参数匹配角度对增程器小型化的方法进行了研究,采用逐步优化的方法提出了4种规则型能量管理策略.基于搭建的整车动力系统仿真平台,分别从发动机工作点分布、增程器效率以及动力电池充放电能量损失等方面对比分析了各控制策略燃油经济性存在差异的原因.离线及硬件在环仿真试验结果表明:增程器平均效率和动力电池充放电能量损失是影响车辆燃油经济性的主要因素;配置了小型化增程器的电动汽车,不适合照搬发动机开/关和功率跟随控制策略,采用最优曲线控制策略可获得较好的燃油经济性和控制效果.     

增程式电动汽车能量控制策略的仿真分析

介绍了串联型增程式电动汽车的基本结构和工作模式,给出了选配电动汽车发动机和评价整车燃油经济性的方法.利用Cruise/Simulink联合仿真平台对整车进行建模与仿真,引入基于规则的发动机定点和最优曲线能量控制策略.典型工况下的仿真结果表明:发动机最优点能量控制策略能够使发动机和发电机工作在效率最高点,其燃油经济性优于最优曲线能量控制策略;在增程模式下,当采用发动机最优曲线能量控制策略时,增程式电动汽车获得了较好的燃油经济性和控制效果,且该策略有利于发动机的最小化.     

增程式电动汽车发动机多工作点控制策略

增程式电动汽车动力系统特殊的结构形式使发动机工作状况不必跟随负载功率需求,发动机控制策略的选择和设计具有多样性。针对目前增程式电动汽车发动机控制策略存在的不足,提出多工作点控制策略,根据行驶过程中的需求功率、车速、电池电量等约束条件,结合万有特性曲线将发动机控制在多个效率较高的优秀工作点上运行,合理设计各工作点间切换逻辑。运用Matlab/Simulink软件完成控制策略模型建立,AVL-cruise软件完成整车、驾驶员以及模拟工况模型建立,两者联合仿真试验结果证明,该策略能在保证车辆动力性、经济性的基础上,减少发动机动态波动,抑制电池大电流充放电,并能够利用路面噪声、空气噪声对发动机噪声的掩蔽效应降低高速行驶时的整车噪声。     

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。     

基于动态规划的E-REV能量管理策略研究

增程式电动汽车动力来源于增程器与动力电池,车辆运行过程中如何在两者之间分配需求功率,使得整车在行驶过程中燃油经济性最好,是增程式电动汽车能量管理策略核心的问题.提出一种基于动态规划的增程式电动汽车能量管理策略,运用动态规划对整个工况增程器与动力电池输出功率分配比例进行优化.欧洲标准行驶工况(NEDC)组合行驶工况的仿真结果表明:相比实车采用的恒温器式控制策略,基于动态规划的能量管理策略整车燃油经济性提高12.6%.     

基于工况与粒子群优化的增程汽车能量管理策略开发

为了进一步提高增程式电动汽车(extended range electric vehicle,EREV)的燃油经济性,在满足驾驶性能和车辆动力要求的前提下,根据低速、中速、高速典型工况下发动机功率分布分析,提出一种基于自适应权重粒子群算法(adaptive weighted particle swarm optimization,AW-PSO)优化的三点式最优功率控制策略。为验证其经济性能,基于MATLAB/Simulink开发动力系统模型以及整车能量管理策略。基于驱动成本理论,在多种国际标准工况下进行仿真对比,结果表明：相比功率跟随策略而言,基于工况的三点式功率控制策略实现平均12.95%的成本节省,而AW-PSO优化策略下平均节约成本提升到21.44%。     

串联电传动履带推土机功率跟随控制策略研究

分析了发动机与发电机组及超级电容工作特性,建立了串联式电传动履带推土机发动机-发电机组和超级电容的数学模型,提出了一种基于最佳燃油消耗曲线的功率跟随控制策略. 通过发动机及发电机的台架试验数据建立系统各部件的仿真模型,对提出的控制策略进行仿真验证,并分析了燃油经济性. 结果表明,在设定的推土机作业工况下,与传统机械结构的原型机相比,采用最佳燃油消耗曲线的功率跟随控制策略节油率达22.3%.      

混联式混合动力客车发动机优化控制策略

以提高发动机工作效率为目标,根据一款新型混联式混合动力客车的结构特点,划分发动机的工作区域,采用一种功率均衡的控制策略,以电池功率为控制变量对发动机的工作点进行优化,并且引入了电池荷电状态PI控制函数。基于Matlab/simulink平台建立前向整车仿真模型,通过仿真结果表明：其燃油经济性与基于等效燃油最小控制策略相比提高6.74%,同时电池SOC能够控制在预定的范围内运行。     

一种新型的增程式电动汽车驱动系统

为提高混合动力汽车的动力性和燃油经济性,简化驱动系统的结构,提出了一种新型多模式驱动的增程式电动汽车驱动系统.文中分析了该系统的各个工作模式及功率流分配;通过台架实验获得了发动机、电机、电池等的工作性能,在Matlab/Simulink环境下建立了关键动力元件(如发动机、主电机、辅助电机和蓄电池)及整车的仿真模型,并对该系统进行了动力性能和燃油经济性能仿真分析.结果表明,相对于Volt系统,文中提出的驱动系统的动力性明显改善,最高车速提高了37.5%,燃油消耗率降低了24.8%.     

基于循环工况统计规律的混联式混合动力客车参数匹配与性能仿真

参考中国城市公交城区循环工况的整车动力性及经济性要求,对混联式动力系统运行模式进行分析,根据其结构特点设计基于发动机最佳工作效率曲线的控制策略,应用Matlab/Simulink建立整车仿真模型,进行了基于循环工况统计规律的功率匹配,并对该混合动力客车的动力性及经济性进行仿真实验验证。结果表明,所匹配的客车参数能够满足整车性能目标,整车的燃油经济性相比于传统客车提高30%,同时,能够很好地维持SOC电池荷电状态保持在一定范围内,发动机的工作点基本在高效区域内运行。     

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.      

Atkinson循环汽油机小负荷燃油经济性优化

为优化汽油机小负荷区域燃油经济性,通过分析进气相位对汽油机小负荷工况燃油经济性影响规律。调整进气正时参数,推迟进气晚关角,优化进气门开启持续期,实现Atkinson循环发动机耗油率的下降。研究结果表明:采用Atkinson循环的发动机,在膨胀比增加的基础上,配合VVT及进气门开启持续期的调整,可以提升燃油经济性并降低泵气损失。提高几何压缩比由10.5增加到12.0,配合调整VVT和进气门开启持续期,利用曲柄连杆运动规律控制有效压缩比到10.7。选择进气门晚关角为下止点后100 CA、进气门开启持续期为270 CA时燃油经济性达到最优,对比原发动机性能效果改善17.96%,同时泵气损失降低13.96%。因此该优化方案为发动机油耗的改善,提供了一种有效的参考。     

基于速度预测与自适应差分进化算法的混合动力汽车能量管理策略

为提高单行星排构型的混合动力汽车（hybrid electric vehicle, HEV）的燃油经济性,降低车辆燃油消耗量,提出了一种基于门控循环单元神经网络（gated recurrent unit neural network, GRU-NN）速度预测模型与自适应差分进化（adaptive differential evolution, A-DE）算法的能量管理策略,在模型预测控制（model predictive control, MPC）框架下预测未来车辆的行车速度,将整个工况内的全局优化求解问题转化为在预测时域内的局部优化求解,以发动机燃油消耗量最低与行车过程电池荷电状态（state of charge, SOC）平衡为目标,利用A-DE算法实现预测域内的最优控制序列求解。仿真结果表明,在实车采集的道路工况下,基于GRU-NN与A-DE算法的能量管理策略相较于ECMS燃油消耗量减少了4.55%,相较于动态规划燃油经济性达到了93.04%。     

基于自动变速的混合动力装载机控制策略

为了提高装载机能源的利用率与变矩传动效率,通过分析某5 t装载机的工况特点,提出了基于自动变速的并联式混合动力方案;采用模糊逻辑控制策略,通过在线估计系统需求转矩与车速,以需求转矩、超级电容SOC值、车速、油门开度及液力变矩器效率作为输入,输出发动机与电动机的工作点及系统挡位.结果表明:发动机效率提高,超级电容SOC值稳定,挡位变化合理有效,混合动力比传统装载机节油约9.56%,混合动力自动变速比传统装载机节油约11.82%,改善了燃油经济性.     

并联混合动力汽车的模糊转矩控制策略

提出了一种新的并联混合动力汽车(PHEV)模糊转矩控制策略(FTCS)及其设计方法.以并联混合动力系统的工作模式为基础,利用请求转矩与发动机最佳转矩的比值和电池电荷状态(SOC)为输入、电机归一化转矩指令为输出,构建了有22条规则的模糊推理器,用以确定发动机和电机的最佳转矩分配,实现系统的总体能量转换效率最高.仿真结果表明,与采用精确门限参数的策略相比,FTCS的燃油经济性有较大提高,并能更好地控制电池SOC在工作区变化.     

并联式混合动力汽车的实时控制策略优化

分析了并联式混合动力汽车的能量流动情况，建立了便于进行扭矩分配计算的驱动系统简化模型。将电池充放电过程中消耗的能量等效为一定的油耗，以最少等效油耗为目标函数，建立了实时控制策略。针对FUDS驾驶循环，计算得到了最少油耗的实时扭矩分配方案．结果表明，该实时控制策略能有效的降低车辆的燃油消耗，优化发动机的工作点。     

Atkinson循环发动机燃油经济性与排放性试验

在外特性及汽油机常用工况点下,研究了高压缩比Atkinson循环发动机的燃油经济性与排放特性.研究表明:Atkinson循环发动机在外特性工况下,扭矩降低5%,有效燃油消耗率降低5%~8%左右;在2 000 r/min,0.2 MPa与3 000 r/min,0.3 MPa常用工况点下,扭矩损失较小,泵气损失分别降低34%与24%,有效燃油消耗率分别降低9.0%与7.5%;负荷越低,泵气损失减少越明显;在排放特性上,NO_x排放分别降低了65.0%与31.5%,HC排放增加23.7%与26.0%.      

E-REV多模式切换控制策略与性能仿真

为了改善增程式电动汽车各项性能。依据某款电动汽车性能要求,对整车动力系统进行了动力系统参数匹配。在串联式混合动力电动汽车模型的基础上,运用Advisor对蓄电池、发电机等模型进行了优化与改进,对控制策略进行了仿真建模,分别计算出了发动机的高效与最优工作区域,建立了动力切换控制逻辑关系。在CYC_1015循环工况下对整车性能进行了研究。仿真结果表明：整车动力性、经济性和排放性均得到显著改善,最高车速大于140km/h,燃油机节油率达到37%,电动机峰值扭矩170Nm,工作效率为82.8%,比优化前提高3%。发动机峰值扭矩80Nm,工作效率为19.4%,比优化前提高29%。HC、CO与NOx排放量与优化前相比分别减少了75%、69.3%、100%。