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.      

主动进气格栅对汽车性能的影响

对3辆样车分别进行有主动进气格栅和无主动进气格栅2个状态下的滑行试验,模拟出实际道路上的阻力情况.从试验得出的滑行数据和滑行阻力曲线分析可知,主动进气格栅能够有效降低整车阻力,随着车速增加效果越来越明显.针对传统燃油汽车,将阻力曲线系数输入到底盘测功机上模拟实际道路阻力情况,得出汽车的燃料消耗量的对比数据.数据分析显示,主动进气格栅能够有效降低传统汽车燃油消耗量,提升整车的燃油经济性.同样,针对纯电动汽车,将阻力曲线系数输入到底盘测功机上模拟实际道路阻力情况,得出续驶里程的对比数据.数据分析显示,主动进气格栅能够有效延长纯电动汽车的续航里程.     

轿车开窗行驶时的气动阻力分析

基于计算流体力学(CFD)的数值模拟方法,研究了轿车行驶时不同开窗情况下整车的气动阻力.根据轿车不同的车窗开窗情况,将汽车开窗行驶分成9种情况进行数值模拟,获得了整车的气动阻力系数以及室内流场分布情况.通过流场的显示分析推测气动阻力增加的原因,评价了不同开窗情况下汽车驾驶室内的通风效果.根据汽车理论,分析了开窗行驶对汽车燃油消耗的影响,给出了汽车开窗行驶的建议.研究结果表明:低速(低于90 km/h)行驶时,开窗行驶增加的燃油消耗低于开空调增加的燃油消耗;汽车低速行驶开窗能够对驾驶室进行很好的通风降温,不会大幅提高燃油消耗.车速高于90 km/h时,汽车气动阻力明显增大,功率消耗也快速增加,高速行驶打开车窗,室内的噪声会突然增大.     

汽车巡航控制方法及Simulink仿真

为改善或提高汽车行驶安全性及驾驭汽车的轻松舒适性,提出基于城市工况的汽车定速巡航PID控制办法.设计了PID巡航控制器,采用预定车速与巡航车自身实际车速偏差作为控制器输入参量,将发动机节气门开度作为控制器的输出量.利用MATLAB/Simulink建立了汽车纵向系统动力学模型,将控制器得到的节气门开度输入到汽车纵向控制系统模型,实现了巡航系统闭环反馈控制的仿真.结果表明:该方法能够有效地保证巡航车按设定的城市工况所允许的车速行驶,具有较好的控制效果,建立的汽车纵向系统动力学模型也是有效的.     

重型越野汽车总体布置设计

通过分析整车总体布置设计的重要技术参数,以及各总成的主要设计参数的选择。动力性分析中,分别做出汽车行驶速度图、汽车牵引力—行驶阻力平衡图、汽车动力特性图、汽车功率平衡图和汽车行驶加速度曲线,并通过研究与分析得出汽车最大车速、最大爬坡度;燃油经济性分析中,做出汽车最高档时等速百公里油耗曲线;而且计算出汽车最小转弯半径并对整车稳定性做了分析。     

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%.     

装载机液力变矩器闭锁技术的动力性和经济性分析

为研究液力变矩器闭锁技术对装载机动力性和燃油经济性的影响,对某型带闭锁离合器装载机的动力性和燃油经济性进行了计算,并与相同结构条件下不带闭锁离合器装载机进行了比较. 结果表明:装备闭锁离合器后,装载机的各挡位最大输出功率之和提高了31.7%,且各挡位最高车速升高,加速时间缩短,最高车速对应的等速百公里燃油消耗量降低,说明液力变矩器闭锁技术能显著地提高装载机在高速时的动力性、燃油经济性和作业效率.      

多源信息融合的车速预测方法及整车能量管理

为了进一步挖掘功率分流混合动力汽车的节能潜力,提出了一种融合驾驶意图、车间运动特征及工况历程特征信息的车速预测方法。在此基础上,以燃油经济性最优为目标,建立了基于模型预测控制的整车能量管理优化模型,并采用动态规划算法在有限时域内进行求解,实现了各动力源转矩的实时最优分配。通过MATLAB/simulink软件平台仿真验证表明:在城市道路循环工况下,车速预测精度在不同预测时域都得到了进一步的提升。相比于参数优化后的规则策略,该整车能量管理策略在3种典型工况下,燃油消耗量分别降低了28.53%、23.40%和26.42%,从而验证了该车速预测方法和整车能量管理策略的有效性。     

基于UniTire轮胎模型的汽车行驶速度估计

准确而实时地获取车速信息是汽车实现高精度定位与导航、高级巡航控制和编队巡航控制等功能的必要前提,文中提出一种基于UniTire轮胎模型的汽车行驶速度估计方法.首先,基于UniTire轮胎模型建立包含汽车纵向、侧向和横摆动态的车速估计名义模型,并利用自适应遗传算法的全局搜索优势和拟牛顿法的局部搜索优势辨识出UniTire...     

列队行驶工况下的油罐车气动阻力研究

为研究列队行驶车辆的气动阻力影响,通过基于格子玻尔兹曼方法(LBM)的计算流体动力学软件XFlow,对2辆油罐车列队行驶进行空气动力学分析.首先,建立了与实车外形一致的1∶10油罐车模型,保留了结构的复杂性;进行了格子尺度优化试验,对模型表面速度场、湍流强度分布以及各部件对油罐车空气阻力的影响进行了研究;完成了不同行驶间距下与变道过程中的计算流体动力学(CFD)仿真,得到了车辆的气动阻力变化规律;最后,对列队行驶车辆进行了燃油经济性分析.结果表明:列队行驶技术是油罐车节能减排的有效途径,2辆油罐车在30 m/s的速度下列队行驶时,可节省燃油10.69%.     

考虑操纵稳定性的自动驾驶汽车轨迹综合优化方法

针对自动驾驶汽车在局部轨迹规划上对车辆操纵稳定性考虑不足、对车辆模型过度简化和缺少对车辆舒适性客观评价的问题,建立了考虑车辆操纵稳定性的车辆三自由度模型,模拟自动驾驶汽车换道场景,根据输入车轮转角得到输出的换道轨迹,运算得到车辆换道行驶参数化方程和行驶轨迹特征.运用BP神经网络对行驶轨迹特征进行识别,得到自动驾驶汽车换道持续时间和横向偏移距离所对应的车轮转角变化关系.在不同换道车速下,根据不同换道持续时间和横向偏移距离,输入车轮转角得到换道优化轨迹簇和操纵稳定性参数.在只考虑行驶效率和安全的常规轨迹优化方法的基础上,构建轨迹综合优化目标函数,考虑表征车辆换道过程舒适性和操纵稳定性的(横摆、侧倾、侧向)加速度变化率均值,提出一种基于行驶效率、安全性、舒适性和操纵稳定性的轨迹综合优化方法.对轨迹综合优化目标函数进行求解得到最优换道行驶轨迹,联合仿真结果表明该方法优于常规轨迹优化方法且舒适性、操纵稳定性改善达20%以上.     

插电式并联混合动力汽车模型预测控制

将动态规划应用于模型预测控制构架中,建立了基于空间域的插电式并联混合动力汽车燃油经济性预测控制数学模型。基于动态规划的插电式混合动力汽车全局优化控制的仿真表明,蓄电池荷电状态(SOC)基本上都是从行驶起点时的最大值逐渐减少到终点时的最小允许值,提出理论SOC参考斜率作为模型预测控制SOC的参考斜率,并以未来行驶工况中出现的特殊工况为依据对理论SOC参考轨迹进行修正。结果表明采用此方法能使模型预测控制策略的控制效果接近全局优化控制策略的计算结果,汽车油耗显著降低。     

智能网联车辆节能自适应巡航控制研究

现有车辆自适应巡航控制多专注于单一的轨迹跟踪目标,而决定控制技术实际应用效益的关键是系统的节能性能.为了能够同时保证跟踪误差收敛性与燃油经济性,研究了一种车辆节能自适应巡航控制器设计方法：首先以轨迹跟踪为目标,设计了具有时变反馈增益的状态反馈控制律;其次,以反馈增益为优化变量,以整个预测时域内各采样时刻自身车辆单位位移燃油消耗量的累加为代价函数,基于经济模型预测控制方法设计了节能控制算法,并通过构建共同Lyapunov函数,给出了保证跟踪误差以指数速度收敛的反馈增益选取范围;最后,通过数值仿真验证了控制器设计的有效性,定量展示了本文所提出的方法在降低燃油消耗量方面的有效性.     

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.     

基于动态规划算法的并联式混合动力汽车能源优化管理

以提高燃油经济性为主要目标,建立并联式混合动力汽车能源优化分配控制策略.对动态规划算法进行改进,在汽车行驶过程中全局优化分配内燃机和蓄电池两种动力源的输出功率,以提高能源利用率.通过仿真软件ADVISOR2002的仿真结果表明:在相同条件下,采用改进型DP算法对并联式混合动力汽车进行能量优化时,大大缩短了仿真时间;与基于开关式能源优化管理策略油耗相比,采用改进型DP算法的能源优化管理系统,油耗可降低33%.     

汽车自适应巡航控制的间距策略

汽车自适应巡航控制中,为确定不同车距下的控制策略,通过建立汽车行驶模型和制动模型,推导得到车速判据、第一车距判据、第二车距判据。将前后两车之间距离按此三条判据,由前至后划分为避撞区域、制动区域、降速区域、加速区域。自适应巡航系统能够判断和识别汽车当前所处区域,能够决定当前所应采取的驱动控制和制动控制策略。     

增程式纯电驱动城市客车能量管理策略对比研究(英文)

针对一辆12m 增程式城市客车,对比研究了几种常见的能量管理算法.该城市客车由锂离子电池驱动,并配有一个功率辅助单元(auxiliary power unit,APU)作为里程延长器.功率辅助单元由发动机和发电机组成,可以将燃料中的化学能转化为电能,补充动力电池的电量.首先,建立了该动力系统的动态模型.基于该模型,定义了一个以日行驶燃油消耗量最小为目标的全局优化问题.采用动态规划方法(dynamicprogramming,DP)进行求解;其次,对比分析了动态规划策略、耗尽-维持(charge depleting and chargesustaining)策略、混合(blended)策略等几种常见的能量管理方法.仿真结果表明,对于本文所研究的特定动力系统,采用全局最优策略,日行驶工况下燃油经济性为26.1L/100km;采用混合策略,日行驶工况下燃油经济性为29.1L/100km;采用耗尽-维持策略,日行驶工况下燃油经济性为28.2L/100km.由于全局优化策略无法投入使用,相较于混合策略,耗尽-维持策略可降低油耗3%.将耗尽-维持策略应用于实际车辆.道路实验表明,空载状况下实际油耗为23.6L/100km,满载情况下为24.9L/100km.相较于传统车平均 30L/100km 的水平,满载情况下耗尽-维持策略可降低油耗17%.     

摩托车法规行驶循环的发动机台架模拟

开展了摩托车发动机动态性能测试方法和试验的研究.在动态台架上,通过改变测功机施加到发动机连接轴上的阻力矩来模拟离合器、变速器及制动器等模型,并根据测试的转动惯量及道路阻力等数据,完成了某款125mL摩托车整车模型的建立.分别对采用不同惯性质量模型的道路试验进行模拟,并与转鼓试验台上的测试数据进行对比.结果表明,当惯性质量为整车基准质量1.1倍时,其最大车速、滑行距离和5挡超越加速时间的误差都在3％以内,而等速百公里油耗试验,除了车速在35 km/h外,其余误差都在5％以内,模拟结果与试验结果吻合良好.利用驾驶员操作特性模型,研究了不同换挡规律对车辆加速性能的影响.最后,在动态台架上完成了摩托车法规行驶循环的模拟,其具有较高的控制车速轨迹精度的能力.     

新型双电机行星耦合PHEV多目标补偿能量优化策略研究

针对某新型双电机行星耦合插电式混合动力汽车(PHEV),以燃油经济性为研究目标,为改善以等效因子为核心的等效燃油瞬时消耗最小策略(ECMS)的控制效果,结合多动力源之间在行星齿轮机构中的耦合机理,建立油电等效因子自适应瞬态ECMS算法(A-ECMS),在此基础上进一步引入车辆初始荷电状态(SOC)和行驶里程对油电等效因子的影响,根据不同驾驶条件对等效因子进行离线遗传优化,建立基于等效因子优化Map图的遗传优化ECMS能量管理策略(GA-ECMS)。进行了仿真与硬件在环试验,仿真结果表明:相比于传统ECMS以及A-ECMS,本文提出的GA-ECMS算法下车辆百公里燃油消耗量分别降低了6.5%和3.4%;硬件在环试验结果与仿真结果趋势一致,表明了所制定的能量管理策略的有效性和可行性,从而可为建立不同初始SOC、不同行驶里程下PHEV功率分配策略提供理论基础。