工况特征参数对客车燃油经济性的影响

为了获得实际车辆运行特征对车辆燃油经济性的影响,为车辆研发和能量控制策略制定提供重要的参考,对实际运行的城市公交和通勤车辆采集的大量数据进行了数据分析和预测方程的构建。运行数据来自于3辆公交车,6个月内118 d/10 s次的出行数据;测量的数据包括:时间、地理位置、车速、油耗等。通过数据计算和分析,获得了34个不同的运行工况特征参数(包括:负荷率,最高速度,平均速度,平均行驶速度,平均加速度,速度时间比例,加速度时间比例等)。采用统计方法研究了特征参数对于油耗的影响。结果表明,负荷率、平均速度和车速所占百分比与车辆油耗有强烈的相关性;且具有很高的稳定性;基于多元线性回归的方法预测特征参数变化下的燃油经济性,由于存在特征参数之间很强的线性关系,导致结果的不稳定。为了避免这种不稳定性,采用了基于因子分析的方法,获得了相互独立的若干个能够代表所有特征参数信息90%以上的代表性因子;然后采用多元线性回归分析得到的方程能够满足油耗预测的需要。     

高原地区混合动力公交客车示范运行分析

基于昆明市新能源汽车示范运行管理信息化平台,对高原地区三种品牌的混合动力公交客车进行了示范运行数据采集,对运行车辆的油耗、车速、转速、负荷率进行了分析研究。结果表明:昆明市不同品牌车辆的高原示范运行适应性不同;示范运行车辆平均车速较低,且主要运行在40 km/h以下,怠速停车时间较长;示范运行车辆均在低转速、低负荷区运行时间最长,在中等转速、中等负荷区运行时间较短;根据高原地区实际工况特点,合理改善驾驶员操作习惯、优化车辆控制策略和发动机适配技术可提高车辆燃油经济性。     

城市公交司机进站操作特征对油耗影响分析

针对司机驾驶操作差异影响油耗的问题,基于远程监控系统采集的天津市某公交线路超过1×10~5km的实车运行数据,提取了大量司机减速行为样本,采用曲线簇截面速度特征量提取的方法,分析了司机进站初始速度和速度运行区间的统计特征;研究了司机在同一站点的进站操作特征差异对油耗的影响,并利用GT-SUITE车辆模型,仿真验证了倒拖制动操作对进站油耗的影响.结果表明:同一站点司机进站初始速度符合正态分布,且减速过程存在一个狭窄的速度通道;平均倒拖时间百分比提高46.4%,进站油耗降低12.2%;降低了倒拖结束车速,可以提高进站燃油经济性.     

基于典型山地城市的轻型车比功率综合油耗模型

汽车在实际道路行驶时,影响其燃油消耗的因素较多且烦琐;目前的油耗模型不能全面反映油耗随工况的变化规律。由于汽车在坡道路面行驶的坡度阻力对油耗影响显著,采用回归分析法构建了上坡和下坡工况速度、加速度和坡度同时变化的比功率综合油耗模型;并通过典型路段验证模型。结果表明,在这两种工况中,理论油耗与实际油耗的相对误差较低,构建的理论回归方程可以反映典型路段比功率对油耗变化规律;且具有较高的油耗预测精度,为车辆油耗评估提供了一定的理论依据。     

基于典型山地城市轻型车比功率综合油耗模型研究

汽车在实际道路行驶时,影响其燃油消耗的因素较多且烦琐;目前的油耗模型不能全面反映油耗随工况的变化规律。由于汽车在坡道路面行驶的坡度阻力对油耗影响显著,采用回归分析法构建了上坡和下坡工况速度、加速度和坡度同时变化的比功率综合油耗模型;并通过典型路段验证模型。结果表明,在这两种工况中,理论油耗与实际油耗的相对误差较低,构建的理论回归方程可以反映典型路段比功率对油耗变化规律;且具有较高的油耗预测精度,为车辆油耗评估提供了一定的理论依据。     

插电式混合动力汽车的燃油经济性优化分析

针对速度变化对插电式混合动力汽车(PHEV)经济性的影响,提出一种顺序速度平滑控制策略.通过对给定交通约束条件下的速度曲线进行顺序平滑处理,优化充电策略,提高插电式混合动力汽车的燃油经济性.根据前车速度的预测值,在车辆与前车的可接受跟踪距离范围内,通过最小化加速度来平滑车速;采用最优的充电耗散策略,根据整个行程的信息,将电池充电延长到行程结束.通过对3种典型工况测试周期的组合,研究商用PHEV的连续优化对两种不同行驶模式的影响.仿真结果表明:所提出的顺序优化方法由于与车辆结构无关,实用性较高;由于在速度优化中使用线性车辆模型求解最优控制问题,因此计算过程的实时性较好;速度平滑控制方法使燃油消耗量减少7%~14%.     

网联混合动力汽车跟驰场景的预测能量管理控制

针对网联混合动力汽车跟驰场景下能量管理控制中燃油经济性和驾驶安全性综合优化问题，利用车-车及车-路通信，设计了一种基于前车速度预测-本车速度规划的预测能量管理控制策略。前车速度预测器由长短时记忆神经网络构建，神经网络内部超参数通过粒子群优化算法离线优化确定；基于预测的前车速度，求解以跟车距离、车速度、加速度及直接影响驾驶舒适性的车辆冲击度为成本函数的优化问题获得预测域内本车的速度规划；进一步利用序列二次规划算法求解车辆燃油经济性和驾驶安全性综合优化的能量管理控制问题，得到最优功率分配控制策略。多种驾驶工况下的仿真验证了所提出的预测控制策略的有效性及车辆安全跟驰下较好的燃油经济性。     

基于显式随机模型预测控制的功率分流式混合动力 车辆能量管理策略

混合动力车辆的能量管理策略对提高燃油经济性十分重要.为了提高功率分流式混合动力车辆的燃油经济性以及能量管理策略的实时性,设计了基于显式随机模型预测控制的能量管理策略.首先利用马尔科夫链预测车速,通过简化控制模型,把非线性的能量管理问题转化为线性二次优化问题,建立了以预测域内能量消耗最小为目标的随机模型预测策略(SMPC);然后通过参数化求解得到显式随机模型预测控制策略,该策略既保持了随机模型预测控制方法的优势,又提高了计算速度;最后在多个工况下进行仿真,对提出的能量管理策略的有效性进行验证.仿真结果表明:与基于规则的控制策略相比燃油经济性最高可提高28.64%,同时该策略在仿真中的平均计算时间为3.1 ms,具有实时运算潜力.     

农用运输车实际道路油耗特征研究

利用SEMTECH-DS车载测试系统,选择3辆农用运输车进行实际道路车载测试,获得测试车辆速度和CO2、CO、NOx、HC等气态污染物逐秒排放数据.基于碳平衡原理计算得到测试车辆油耗因子,测试车辆平均百公里油耗为2.84 L,CO2、CO、NOx和HC基于油耗平均排放因子分别为3 022.7 g.kg-1、127.6 g.kg-1、58.1 g.kg-1和11.4 g.kg-1.对工况与油耗之间的关联进行解析,结果表明:油耗速率随速度、加速度的增加而升高;百公里油耗随速度增加总体呈下降趋势,随加速度增加而升高;加速运行模式下的油耗速率和百公里油耗最高,匀速次之;油耗速率与VSP呈现很好的相关规律.     

汽车弯道行驶经济性车速优化方法

道路曲率影响汽车的燃油经济性.以汽车弯道行驶燃油经济性为目标,提出了基于弯道曲率信息的经济性车速优化方法.通过建立BIT-TFCM瞬时燃油消耗模型和车辆动力学模型,得到单一曲率圆周道路下的稳态经济性车速.利用动态规划算法求得汽车驶入和驶离弯道两种工况下的经济性车速轨迹.Matlab/Simulink与CarSim联合仿真结果表明,与典型驾驶员弯道行驶模式相比,该算法可节油5.69%~15.91%.该技术可以明显提高传统汽车弯道行驶燃油经济性,也可为无人驾驶车辆弯道速度控制提供决策依据.      

智能汽车换道轨迹的燃油经济性研究

基于智能汽车行驶的空间约束和运动轨迹曲率约束等限制，对换道轨迹的燃油经济性进行了研究. 基于发动机瞬态油耗模型，确定了平路行驶的最经济车速，并建立了能满足各种约束的3阶贝塞尔换道轨迹模型. 通过Matlab/Simulink与Carsim联合仿真验证，文中设计的贝塞尔换道轨迹的油耗分别比已有的sin-tanh和x-sin换道轨迹节油了3.49%和0.77%，其最大横向加速度值也分别比sin-tanh和x-sin换道轨迹降低了31.75%及7.45%. 因此在保证智能汽车安全舒适行驶的基础上，利用贝塞尔换道轨迹的汽车油耗更少，对应的最大横向加速度更小，表明贝塞尔换道轨迹模型具有优越性.      

柴油卡车实际道路氮氧化物排放特征分析

利用SEMTECH-DS车载排放分析仪对3辆柴油卡车进行实际道路排放测试,获得了车辆的行驶工况、油耗及污染物排放数据,并分析得到工况、油耗与NO_x、NO和NO_2排放之间的关系.结果表明:测试车辆NO_x排放与各行驶工况下的速度、加速度及油耗密切相关.速度对NO_x、NO、NO_2排放速率的影响主要体现在高速阶段,此阶段排放速率随速度的增加迅速升高,而NO_x排放因子在速度为40～60 km/h时达到最低;车辆行驶过程中当加速度大于-0.3 m/s~2时,NO_x、NO和NO_2排放速率和排放因子均随加速度的增加而升高,且随着速度段的提高,这种趋势愈加明显;当油耗速率在0.04～0.07 L/s时,NO_x、NO和NO_2排放速率随油耗增加基本不变,其排放因子则不断减小,说明合理控制油耗将有利于NO_x排放的减少.     

单行星排混联式混合动力构型设计及性能验证

针对现有单行星排混联式混合动力汽车存在的功率循环问题，以提高整车动力性和经济性为目标，提出了一种结合自动离合器、自动制动器和减速齿轮副的新型单行星排混联式混合动力构型。对关键总成参数进行匹配和对行星排齿轮结构进行设计，基于ANSYS进行强度分析；以发动机燃油经济性最佳为目标控制策略，基于AVL Cruise和MATLAB/Simulink/Stateflow搭建联合仿真平台，对整车动力性和经济性进行验证。结果表明，与现有行星排混联式混合动力构型相比，采用新构型汽车的最高车速提高了3.8%，0~100 km/h加速时间缩短了7.64%，最大爬坡度提高了18.09%，WLTC工况下100 km综合油耗降低了14.88%。使用新构型能消除功率循环，有效提高整车动力性和经济性，可为其他混合动力构型设计提供参考。     

汽车智能启停系统及制动能量回收策略性能分析

为了减少汽车行驶过程中能量消耗、减轻尾气排放对环境污染,同时对怠速及制动消耗能量再回收利用,对汽车智能启停技术及制动能量回收技术进行研究。首先介绍汽车启停系统研究背景、工作原理,及制动能量回收策略;其次运用advisor软件对汽车进行建模,并结合城市道路工况进行仿真分析;最后搭建试验台架,实验分析启停系统的燃油经济性及制动能量回收性能。结果表明:该启停系统百公里油耗降低,燃油经济性更好;能量回收策略通过回收制动能量更有效快速重启发动机,提高整车性能。     

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%.     

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%。     

考虑驾驶风格的高密度立交群出入口车辆驾驶风险研究

为分析不同驾驶风格驾驶人车辆的驾驶风险,在重庆内环快速路开展了高密度立交群实车驾驶试验,使用车载仪器采集车辆行驶轨迹、速度等运行参数,通过因子分析和聚类分析等方法,提取车辆速度、加速度和横向位移等参数,以此为依据将驾驶风格分为三个类型,即保守型、常规型和冒险型。通过车辆驶离和汇入主线过程中的轨迹偏移,分析了不同驾驶风格的行车轨迹特征,结果表明：冒险型驾驶人的轨迹偏移高于其余2种驾驶风格的驾驶人,且轨迹偏移的分布较为分散;在驶离/汇入主线时,冒险型驾驶人所需要的换道时间更短、换道起始位置更靠前、换道频次也多于另外2 种驾驶风格;以速度波动和加速度波动作为驾驶风险评价指标,两者大小均是冒险型＞常规型＞保守型;利用熵权法确定指标权重并得到驾驶风险率,将其按照不同驾驶风格分类,结果表明：在主线出口位置,呈现明显的分布特征,即冒险型＞常规型＞保守型,而在主线入口位置,冒险型与常规型的驾驶风险率大小相差无异,但冒险型驾驶人分布更加离散。分析不同驾驶风格驾驶人的驾驶风险率,有助于提高驾驶人的行驶安全性。