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。     

多源信息融合的插电式混合动力公交车行驶工况构建

为了反映插电式混合动力公交车(PHEB)在实际公交工况运行时的真实油耗,提出了一种基于实时交通信息的工况构建方法。首先,通过车载传感器获取实时交通信息,利用D-S证据理论对获取的多种传感器信息进行多源信息融合。其次,根据实车采集的原始行驶数据,对车速片段进行划分。利用马尔可夫转移矩阵,结合蒙特卡洛方法构建了全局行驶工况。通过实时更新的交通信息对构建的全局行驶工况进行实时更新,从而进一步反映实时的道路行驶路况。最后,通过与实际工况数据的比较,验证所提出方法的有效性。研究结果表明:基于实时交通信息构建的行驶工况与实际工况较为吻合,主要特征参数的相对误差均在5%以内,百公里油耗与实际工况的百公里油耗相对误差为1.8%。     

基于重载车辆性能的高速公路长大纵坡临界坡长确定

针对由山区高速公路纵坡坡度和坡长组合设置不合理,导致长大纵坡路段交通事故频发的问题,通过分析重型车辆上下坡运行速度特性及受力情况,以陕汽生产的F3000重载汽车为例,通过理论推导构建重型车辆公路纵坡爬坡及下坡车速与坡长理论模型,模拟不同比功率重型车辆上、下坡运行速度与坡长的变化关系,并确定高速公路合理的上下坡临界坡长。研究中假设工况为高速公路坡度1%～6%,上坡车辆最高初速度和最低末速分别为80、50 km/h,下坡最低初速度和最高末速度为0、80 km/h。使用MATLAB模拟计算其坡度与车速的变化规律。研究结果表明:上坡过程中,以80 km/h的初速度为例,稳定车速为45～61 km/h;当坡度一定时,比功率越大的车型速度降低的越快,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长越长。下坡过程中,当坡度一定时比功率越大的车型,车速增大越多,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长就越短。在坡度为1%～3%时,无须设置爬坡车道;当坡度大于3%时,比功率较低的车型,爬坡性能较差,车速下降较快,需要设置爬坡车道。重型车辆在4%、5%、6%的坡度行驶时,设置避险车道的坡长阈值分别为5.5、4、3 km。研究成果可为山区公路线形的合理设计、道路的安全防护以及爬坡车道与避险车道的设置提供理论依据,从而提高山区高速公路重型车辆的行车安全。     

基于变加速度的高速公路平直路段运行速度模型优化

通过研究典型路段车流的运行速度规律,分析汽车在平直路段上的实际行驶方式,提出了平直路段变加速度的运行速度测算方法和预测模型.该模型很好地描述出汽车在平直段上的实际加速状态,动态反映加速度与速度、加速度与期望速度间的变化关系,经与汽车直线路段速度距离加速曲线图表对比,速度预测模型精度较高.平直路段变加速度法优化、完善了现有平直路段的运行速度预测模型,为公路运行速度的合理取值提供了理论支持.     

基于实际工况的插电式混合动力汽车控制策略优化

为了解决插电式混合动力汽车在实际道路工况行驶下的节油潜力未能充分发挥的问题,在某市选取60辆乘用车,进行了3个月的行驶数据采集。采用中心点划分聚类与马尔科夫随机模型相结合的工况构建法,对采集的行驶数据进行处理,从而构建出符合该城市交通特征的乘用车典型行驶工况。以构建的典型行驶工况为基础,引入ISIGHT优化平台,采用组合优化算法对整车能量管理控制参数进行优化。研究结果表明:控制参数优化后的整车燃油经济性比优化前提高了8.32%,与半实物试验结果的相对误差仅为1.69%,从而验证了优化后控制策略的有效性。     

基于改进K均值和马尔科夫链的公交车行驶工况构建

目的 为填补目前缺少符合重庆城区地形特点的公交车行驶工况空白。方法 提出一种改进的K均值聚类算法与马尔科夫链结合的行驶工况构建方法。通过滤波算法对采集到的重庆城区805路公交车有效行驶数据进行平滑处理,从平滑后的行驶数据中提取出1 721条运动学片段;采用核主成分分析法对各运动学片段的特征参数矩阵进行降维处理,以粒子群算法选择适合的K均值初始聚类中心,并通过改进后的K均值聚类算法对运动学片段进行分类标记;最后通过马尔科夫链筛选出合理的运动学片段,构建出时长为1 310 s的重庆城区公交车行驶工况。结果 将构建的行驶工况与实车采集数据及国内外部分典型工况进行对比,结果表明：所构建的工况与原始数据在速度-加速度的联合分布趋势一致,构建的行驶工况与实车采集数据各特征值误差均小于7%,所构建的工况与原始数据特征高度吻合且能较好地反映出重庆城区公交车怠速时间比例高、加减速频繁等符合区域特点的实际交通状况。结论 构建的工况能为重庆市公交车行驶路线规划、排放及油耗测试等方面提供基础标准,同时其涉及的研究方法能为新能源汽车能量管理、控制策略及其他城市工况构建和城市公交线路优化提供参考。     

基于动态规划的自适应等效最小燃油消耗策略

针对等效燃油消耗最小策略(ECMS)中最优等效因子对工况依赖性较大的问题,以单轴并联式混合动力汽车为研究对象,以动态规划算法(DP)获得的特定行驶工况下最优控制结果为基础,逆推得到ECMS的最优等效因子;拟合出平均最优等效因子随电量维持水平的变化规律,以此为基础设计了一种自适应等效燃油消耗最小策略.在中国典型城市工况下的仿真结果表明:对于任意初始SOC值,文中策略能够较好地维持电量平衡;在SOC稳定之后的油耗为828 g,与DP对比仅有0.8%的误差.多种不同工况仿真结果表明,SOC变化规律与中国典型城市工况仿真结果一致,在SOC稳定之后,单个循环工况的油耗相对DP仅增加了0.1%~0.2%.     

电动汽车城市行驶工况构建

通过采集电动汽车及传统汽车的实际行驶数据,使用K-均值聚类法和马尔可夫链理论构建电动汽车与传统汽车城市行驶工况。构建出的城市行驶工况与当下较为流行的传统汽车的行驶工况进行比较。结果表明,电动汽车行驶工况与传统汽车行驶工况的加速度有较大的不同;这是因为电动汽车的电机扭矩响应速度快,低速时可以输出大扭矩。构建出的电动汽车行驶工况还可以作为评价电动汽车的经济性与碳排放的依据。     

混合动力汽车自适应等效油耗最低能量管理策略

为提高插电式混合动力汽车燃油经济性，采用基于动态规划（DP）的控制策略仿真分析了不同典型工况、不同行驶里程下SOC（电池荷电状态）的最优轨迹。在等效油耗最低能量管理策略（ECMS）的基础上，采用比例积分（PI）控制算法实时更新电能-燃油等效因子，以保证SOC实际轨迹能够大致跟随理论参考轨迹，进而提出了一种可实时控制的自适应等效油耗最低能量管理策略（AECMS）。为验证所提控制策略的控制性能有效性，采用不同典型工况及不同行驶里程对ECMS、DP、AECMS的控制性能进行了仿真对比。结果表明，AECMS控制效果接近于DP控制策略且可实时控制，电量消耗（CD）模式下AECMS相对于ECMS减少油耗3.50%~8.71%，电量保持（CS）模式下AECMS相对于ECMS减少油耗1.11%~2.46%。     

基于MFO算法的全液压压裂车功率节能匹配

针对机械式压裂车油耗和成本较高的缺点,提出全液压压裂车概念,考虑到系统功率损失,提出使用"施工比油耗"衡量压裂车实际油耗,对全液压压裂车进行全局功率匹配,分别建立发动机万有特性、变量柱塞泵效率和整机辅助功率的数学模型,采用自适应惩罚函数法构建惩罚函数,以施工比油耗最低为优化目标建立目标函数,基于MFO算法,以压裂泵需输出的压力和流量作为优化输入参数,优化输出需启动的发动机数量、各发动机转速及其柱塞泵排量共计11个调整参数的最佳组合,结果表明,在全部工况下,全液压压裂车施工比油耗维持在4.55~9.91 L/（60 MPa·m³）,且随着负载压力和排量的增加而逐渐降低;与原方案相比,新方案最高可节油35.97%,且节油率随着负载压力的增大而逐渐减小;与机械式压裂车相比,同等工况下,采用新方案的全液压压裂车最高可节油53.74%。     

极端环境下汽车运行工况的风洞试验对标分析

为比较环境风洞模拟极端环境下汽车运行工况的准确性,设计了实际路试与环境风洞的对标试验,采集了典型高温山区路段汽车的运行数据。通过运动学片段分割以及短行程分析法构造出车辆的行驶工况图。以运动学片段聚类结果所代表的汽车三种运行状态为基础,利用标准化均方误差方法和特征参数值的计算结果对两次试验中汽车行驶工况的关联性与差异性进行具体分析。结果表明：对标试验结果的关联性极强,其细微差异主要体现在第一类运动学片段上,并且频繁的加减速是汽车三种运行状态中对热管理系统升温影响最大的。可见,环境风洞的模拟结果基本上是准确有效的。     

基于细胞自动机理论的交通流模拟模型

以细胞自动机理论为基础,结合我国城市道路情况及交通流特性,把车辆在路段上运动的变化规律表述为细胞自动机的演变规则,建立了基于细胞自动机理论的交通流模型,标定了细胞长度和最大速度等参数,继而提出了反映车辆在路段上自由驶、跟驰行驶和减速行驶等交通行为的细胞自动机规则,并对各种规则进行了详细说明。     

多因素影响下的纯电动汽车电耗算法优化

针对纯电动汽车的电耗预测问题,提出一种考虑环境温度、电池状态和车速等多因素影响的电耗计算模型.首先,基于自主研发的数据采集装置,采集不同城市的纯电动汽车长期行驶数据,作为模型构建的基础;其次,考虑纯电动汽车实际行驶过程中的温度、电池和车速等因素,结合《中国汽车行驶工况》(CATC-LT)道路行驶标准,提出纯电动汽车行驶百公里的电耗模型;最后,对实际复杂环境中的百公里电耗进行优化.结果表明,在多因素影响的行驶环境中,均方根误差在0.83~4.92区间,平均均方根误差为2.00,比传统算法的均方根误差减少了77.1%.     

基于ECMS混联式混合动力客车工况识别控制策略

由于城市特殊的运行工况,单纯的基于规则控制策略很难从城市复杂的工况中获取最佳燃油经济性.以提高一款新型混联式混合动力客车燃油经济性为目的,为了更好地适应城市复杂的行驶工况,制定了一种工况自适应实时优化控制策略.根据等效燃油最小控制策略思想结合新型混联式混合动力客车的结构特点构建发动机与电池间的功率分配实时优化算法,针对城市循环工况的特点选定了4种典型的工况类型,并获得不同行驶工况和等效燃油转换系数及油耗的关系,经分析发现每一行驶工况都存在相应的等效燃油系数使得其油耗最低,因此采用LVQ神经网络模型对各工况特征参数进行学习训练以进行实时工况识别,利用工况识别的方法获取当前运行的工况类型并选择相对应的等效系数进行周期性更新以期达到最佳燃油经济性,从而实现对不同工况的适应性.仿真结果表明:其燃油经济性比单纯的能量管理优化控制策略提高了8.55%,同时电池SOC能够控制在预定的范围内运行.     

沈阳市乘用车城市道路工况试验研究

基于实验室台架测量的汽车工况研究方法由于受到场地、车型及台架测量范围等因素的影响,已不能很好地反映车辆实际应用时的行驶工况。车载测试方法是在实际行驶条件下采集车辆数据,并进一步进行处理分析,以获得更符合实际状况的车辆行驶工况的方法,该方法既不影响车辆的正常使用,又可避免在实验室测量时产生的一些问题。最后通过对最终构建的行驶工况的验证,证明了车载测试试验方法的合理性。     

智能可控发电机在新能源汽车上的应用研究①

为了解决传统汽车排污和耗油的问题,提出利用智能可控发电机控制策略,通过搭建simulink模型仿真以及试验车辆的数据测试,在最优电池电量及各行驶工况的基础上实现了不同发电功率的调节功能。具有智能可控发电机的车辆油耗更低、污染物排放更少,满足国六排放要求。     

柴油机复合涡轮余热发电系统及电动热管理用电系统综合节油潜力研究

针对发电复合涡轮余热回收技术对发动机燃油经济性影响的评价及节油潜力的问题,基于自行研制的发电复合涡轮余热回收系统及电动热管理系统,在回收电能得到使用的条件下研究了影响发动机燃油经济性的关键因素及两套系统的综合节油潜力。首先,分别分析了发电复合涡轮转速和发动机入口水温对复合涡轮余热系统的发电功率和热管理电动附件耗电功率的影响,明确了产能及用能的变化规律;其次,基于实测数据分析了试验条件下柴油发动机复合涡轮余热发电与电动热管理用电的实际综合节油能力,明确了影响发动机燃油经济性的关键因素;最后,根据关键因素影响油耗的规律对两套系统的综合节油潜力进行了预测分析。结果显示:柴油发动机在1 300r/min试验转速且负荷分别为25%、50%和75%工况下,复合涡轮发电量均能满足电动热管理附件的用电需求,发动机比油耗与基础发动机相比分别降低7.2%、4%和2.6%;增压涡轮及动力涡轮的等熵效率是影响系统燃油经济性的重要因素,提升等熵效率可降低废气能量回收过程中的泵气损失;在试验转速且负荷为75%工况下,随着等熵效率的提升,比油耗可在实测综合油耗的基础上进一步降低,最大降幅为4.1%,若考虑产、用能平衡策略,则该工况下比油耗可降至180.8g/(kW·h)。所提产、用能方案及分析方法可为基于余热回收技术开展的发动机节能减排研究提供参考。     

FTA方法在汽车油耗分析中的应用

通过FTA方法,根据一些汽车油耗的数据对汽车油控进行分析计算,得出对汽车油耗的影响最大因子或因子组合,从而对其进行设计、改进、故障诊断及故障维修等.对影响国内某汽车中的轻型汽车油耗参数的燃料消耗量和比功率两个因子进行定性和定量分析,得出汽车的比功率对汽车的油耗参数影响程度较大的结论.     

考虑风作用的公路限速值

为研究风对交通安全的影响,选择小客车和集装箱车为典型车型,采用风洞试验方法,进行了均匀流的风场模拟,得到了小客车和集装箱车受到的风作用力.以汽车动力学原理为基础,分析了汽车在弯道路段的行驶状态,建立了考虑风作用的汽车安全行驶的车速计算模型,得到了不同风速和设计速度条件下典型车型的限速值.研究结果表明:汽车受到的风作用力随风等级增加而增加;相同等级的风作用下,集装箱车受到的风作用力远大于小客车受到的力;公路设计速度越高,风力对限速值影响越大.研究成果量化了风对行驶车辆的影响,可为大风频发区的公路安全运营提供理论基础和指导.     

用于汽车道路行驶排放测量的车载实验系统

利用自行开发的单片机测量仪器以及笔记本电脑，一台车载容积式油耗仪和一台车载汽车排气分析仪构成了一套车载实时汽车道路排放测量系统，该系统可以每秒或半秒一次的速率采集记录下汽车的瞬时车速，油耗以及各排放气体浓度值（HC，CO，NO，O2和CO2），这些数据可用于计算分析汽车的道路行驶工况的特征，道路废气质量排放特性，汽车实际道路排放因子等。利用该系统初步在天津市典型道路上进行了试验，初步获得了华利牌微型车在天津市道路上行驶时的总体平均排放因子。