混联式液压混合动力系统储能元件参数优化

为了实现设计的双行星排混联式混合动力系统的燃油经济性最佳,该文研究了混合动力构型方案的节油效果影响因素,结果表明:面向系统燃油经济性目标,车辆运行工况决定储能机构与车辆的匹配特性。在此基础上提出了一种基于车辆常运行工况的储能元件优化设计方法,并以一定燃油经济性为优化目标,通过建立优化算法模型,对混联式混合动力系统进行参数优化,通过对典型工况下的动力系统匹配特性分析与验证,以及数学建模与仿真,其结果表明:通过以上匹配和优化方法,系统的燃油经济性可进一步提升4%左右。该研究为后续的更多参数的进一步优化以及先进控制方法应用提供了参考。     

履带车辆液压机械差速转向系统控制策略

为了准确实现驾驶员转向意图,解决履带车辆液压机械差速转向系统转向行驶控制问题,该文在对液压机械差速转向系统工作原理进行分析的基础上,运用动力学理论和模块化方法,推导了液压机械差速转向系统动力学方程,建立了系统数学模型。根据履带车辆转向行驶理论和转向安全要求,结合系统数学模型,设计了一种履带车辆液压机械差速转向系统控制策略,通过控制单元与液压泵排量控制器相互配合实现转向控制。仿真结果表明,所设计的液压机械差速转向系统控制策略安全有效,能准确实现驾驶员转向意图。     

基于规则的混联式混合动力系统控制策略

为了进一步提高配备混联式液压混合动力的城市公交车的燃油经济性,充分发挥液压混合动力系统高功率密度的优点,该文提出了一种改进的基于规则的控制策略。通过在Matlab/Simulink环境中建立混合动力系统仿真模型,研究基于规则的控制策略在城市客车用混联式液压混合动力系统的适应性、节油效果等。仿真结果表明：采用改进的基于规则的控制策略,配备混联式液压混合动力系统的城市客车可实现23.4%的节油率。     

基于V2X的混合动力汽车分层能量管理及优化

为了解决混合动力汽车的实时能量管理及优化问题,在保证不过多简化被控对象的基础上得到最优解,该文提出一种基于V2X（vehicle to vehicle,车车通信,以及vehicle to infrastructure,车与交通设施通信）的分层控制方法。设计了一种分层控制器,上层控制器基于交通信号灯正时（signal phase and timing,SPAT）得到目标车速的初始值,并采用多岛遗传算法和非线性模型预测得到最优目标车速。下层控制器根据上层控制器的最优目标车速,采用自适应等效燃油消耗最小原理（adaptive equivalent consumption minimization strategy,A-ECMS）,得到发动机和电机的最优输出功率。该文对分层控制方法进行了硬件在环仿真,仿真结果表明,该文提出的分层控制方法可以很好地实现混合动力汽车的实时能量管理,有效地避免混合动力汽车红灯停车,实现良好的车速跟随并减少百公里油耗。该研究可为解决混动力汽车实时能量管理及优化提供参考。     

轻度混合动力车发动机Start/Stop系统控制策略

发动机怠速自动起停是轻度混合动力车的重要工作模式,它能避免发动机在怠速工况下运行,可减少燃油消耗及尾气排放。该文对集成起动机/发电机(ISG)轻度混合动力车发动机起动动力学和发动机Start/Stop系统控制策略进行了研究,同时在Matlab/Simulink中建立了整车控制器模型,在NEDC循环工况下对发动机和ISG电机的协调输出转矩进行了仿真分析,最后进行了发动机起动及整车转鼓对比试验。仿真及试验结果表明,Start/Stop系统能保证发动机在怠速工况下正常停机,通过Start/Stop系统的协调控制,发动机在整个循环工况下运转平稳,转矩输出值在低油耗区;和传统车相比,加装Start/Stop系统的轻度混合动力车HC和CO排放下降明显,百公里油耗由8.60L下降到7.30L,节油效果显著。     

车辆自动变速器与启停系统匹配的控制策略

为解决传统自动变速器与发动机怠速启停系统匹配时产生的起步迟滞和发动机启动失败等问题,该文设计了变速器控制器TCU(transmission control unit)、发动机管理系统EMS(engine management system)和电动泵的协同控制策略,通过所设计的协同控制极大地提高了启动成功率,并通过电动泵智能调速控制方法为自动变速器离合器提前建立油压,避免起步迟滞。该文设计的电动泵的智能调速方法可以减小油泵泵油损失,提高液压系统效率。为了实现平稳舒适的起步换挡,推导了液力机械式自动变速器AT(automatic transmission)车辆起步动力学模型和离合器控制系统模型,基于模型设计了起步离合器油压控制方法,提出了离合器卸油至接触点的控制方法,当车辆再次起步时可以提早响应约400 ms。在自动启停过程中还考虑了换挡杆切换的特殊工况,保证了系统的大覆盖率。通过整车搭载试验验证了所设计的控制策略具备可行性,起步过程中变速器输出轴转速变化平顺,起步冲击度大大降低。电动泵的智能调速控制方法可降低油耗约1.5%。该文的研究方法首次实现了自主品牌AT变速器与启停系统的良好匹配及应用,具有一定的参考意义。     

插电式四驱混合动力汽车能量管理控制策略及其优化

为精确计算驾驶员请求转矩,克服模糊逻辑及模糊比例-积分-微分(proportion integration differentiation,PID)需要先验知识的固有缺陷,该文提出利用径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络拟合转矩识别系数。考虑到动力部件的瞬态特性,建立了各动力部件及传动系统的动力学模型,制定了基于规则的控制策略并描述了各驱动模式的成立条件及其动力学方程。为减少程序运行时间,提出修正动态规划(correctional dynamic programming,CDP)算法对控制策略进行全局优化。搭建硬件在环试验台架,对控制策略进行了试验。试验结果表明,基于规则和修正动态规划的控制策略均能实现良好的控制效果。引入转矩识别后,车速误差明显减小,燃油经济性提高了4.54%。采用修正动态规划后,燃油经济性进一步提高了14.04%。该文研究方法可以为制定复杂混合动力系统控制策略提供理论依据。     

面向耦合分流动力构型的拖拉机犁耕工况控制策略

当前中国农田集群和能源短缺现状极大地促进了混合动力拖拉机的推广与使用,然而混动拖拉机动态变载荷工况加大了整机功率的耦合与分流难度。为此,该研究以发动机和双电机为动力源,利用图论原理设计出满足全功率范围作业需求的两种动力系统耦合分流构型。此外,为实现整机的高能效目的,提出了基于马尔科夫决策的能量管理策略：首先根据拖拉机的载荷谱对整机作业环境进行辨识,采集犁耕作业环境下的拖拉机工作参数将需求功率抽象为马尔科夫决策中的状态转移过程;然后将整机能耗作为最优控制的成本函数,通过价值迭代函数求解最优控制律下电机2的工作区间。最后,采用硬件在环试验对提出的能量管理策略进行了有效性和可行性验证。试验结果表明,相比于传统基于规则的能量管理,提出的能量管理试验策略降低了7.2%的油耗。所设计的耦合分流构型拓展了拖拉机动力系统能量流的路径,直接耦合分流构型拟替代传统动力换挡的技术难点。能量管理策略在能效特性方面有一定优势,所提出的耦合分流动力构型为突破大马力拖拉机动力换挡的卡脖子技术提供了参考。     

轻度混合动力汽车运行模式控制

基于实际工程应用的目的,分析了轻度混合动力汽车不同运行模式间的状态迁移及相应模式下的控制策略,通过加速踏板和电子节气门开度变化,详细讨论了行驶模式下的控制策略。在Matlab/Simulink中建立了整车运行模式的状态逻辑模型,在给定的ECE15+EUDC循环工况下进行了仿真分析。最后在转鼓试验台上对改装前后的传统车和轻度混合动力车进行了排放和油耗对比试验。仿真及试验结果表明：在给定的循环工况下,发动机和ISG电机的输出转矩能满足工况需求;改装后的轻度混合动力车相比传统车而言,HC排放降低73.3%、CO排放降低35%,且远低于欧Ⅲ排放限值,百公里油耗约降低15.1%,节油效果明显。     

电磁耦合强混合动力车技术研究

混合动力车的节油和减排效果应明显,开发强混合动力车是最现实的解决方案。基于动力伺服概念,以直接电磁耦合技术,选择机械功率透过式双电机方案,开发了动力伺服油电强混合动力系统,同时对整车动力系统结构、工作原理以及整车控制策略进行了分析。运用Matlab/Simulink建立整车模型,对发动机、电动机以及双转子发电机的输出转矩进行了仿真分析,在电机试验台架上对电机的外特性以及工作效率进行了相关试验。研究结果表明：输出转矩仿真值能很好的满足循环工况需求,且电机输出效率高,可达86%,满足混合动力车设计要求。上述研究对今后电磁耦合油电强混合动力车的整车标定匹配工作具有参考作用。     

行星排式混合动力汽车传动系扭转振动分析

为了对行星排式混合动力汽车的扭转振动进行分析,以MEEBS混合动力汽车传动系为研究对象,分析了该车传动系统的转速特性,根据传动系各部件的动力学方程,计算了传动系的固有频率及其振型,并通过在发动机和电机激励下的强迫扭振计算,找到了影响传动系扭振的主要因素,结果表明：传动系的低阶固有频率以整车和车轮振动为主,中高频主要是差速器、减速器及行星轮的耦合振动;同时还得出扭转减振器的阻尼和刚度取为15 N·m·s/rad和618 N·m/rad,飞轮的转动惯量取0.42 kg·m2时对改善传动系统扭振响应较好。该研究可为混合动力汽车的振动及噪声性能改善提供参考。     

车辆分矩式混合动力系统储能特性

为了提高采用分矩式液压机械传动商用车的燃油经济性,论证该系统应用混合动力驱动的可行性,该文研究分矩式混合动力系统制动能量回收条件和特性,基于功率分流分析法,在Matlab中建立流量分析模型,分析了调速范围内的分流工况、循环工况下的驱动功率流和制动功率流特性,并建立了制动能量回馈过程的转速、流量和转矩约束条件方程,得出了不同工况的制动能量回收特性。获得了不同工况条件下,可满足制动能量回收条件的液压元件相对变量率控制区间。为了验证理论分析结论,搭建了试验台,对分流工况和循环工况制动能量回收特性进行了试验台架验证。研究结果表明：分矩汇速式液压机械传动系统循环工况制动能量回收能力有限,分流工况高效制动能量回收效率较高,应用多段式方案制动能量回收潜力高约60%。研究结果可为制定合理的控制策略和评估系统的综合节油潜力提供参考。