混合动力现代有轨电车仿真系统研究

针对一类车载储能式混合动力现代有轨电车,考虑样车动力系统总成和控制系统优化的需求,介绍有轨电车的混合动力系统结构和工作原理,分析混合动力有轨电车系统的能量流和数据流,通过开发系统中关键部件的模型,建立基于"后向仿真为主,前向仿真为辅"混合仿真方法的混合动力现代有轨电车仿真系统。以某车载储能式混合动力现代有轨电车为研究对象,对其在一条规划线路上的运行过程进行仿真分析。仿真结果表明,仿真系统可根据不同动力系统的配置参数,快速的仿真计算整车的动力性能和储能系统的工作状态,满足了混合动力有轨电车样车研发的前期验证需求,为储能式有轨电车的零部件选型、参数匹配优化和控制系统的开发提供支持。     

基于粒子群算法的复合储能式系统控制优化

由于复合储能式系统装载机的结构复杂,所以对系统的模糊控制策略要求较高,而现有的利用专家经验对控制器设定的模糊控制规则主观性较强,很难实现系统的最优控制。利用粒子群算法对模糊控制策略进行优化,并将优化后的控制策略通过MATLAB/Simulink所搭建的装载机整车的后向仿真模型进行试验仿真分析。结果表明:通过粒子群算法优化后的控制器控制性更好,且整车的燃油经济性更佳;通过dSPACE进行硬件在环试验,试验与仿真结果基本一致,进而验证了优化结果的有效性。     

基于BP神经网络的复合储能式装载机工况识别及控制器匹配

复合储能式装载机具备多种能量回收再利用功能,但由于工作工况复杂多变,无法选择与之匹配的最优控制器,使得其控制性能和经济性能并未达到最优。利用基于BP神经网络的识别模块进行工况识别,并依此匹配相应控制器,然后通过整车仿真模型进行仿真,结果表明,整车控制性能和经济性能均得到显著提升。通过dSPACE进行硬件在环试验,试验与仿真结果基本一致,验证了优化切实有效,为整车控制器的设计优化提供了参考。     

复合储能式装载机能量控制优化与仿真

针对工程车辆在机群作业下的能量管理问题,以复合储能式装载机为研究对象,利用Recurdyn-Edem联合仿真建立连续作业环境获取工况数据;分别以V型工况及集群作业下装载机单次循环工况油耗最少为目标,设计了基于等效油耗最小策略与规则相结合的控制策略,为了能够进一步提高全局工况的燃油经济性,使用遗传算法对等效油耗最小关键参数进行寻优,最后带入整车模型进行仿真验证。结果表明,V型工况与集群作业工况下,该控制策略相较于自适应神经模糊控制,燃油经济性分别提升了3.23%和4.26%;通过dSPACE进行硬件在环试验,试验与仿真结果基本一致,进而验证了优化结果的有效性。     

基于企业平均油耗的PHEV动力系统参数设计

本文的研究主要基于考虑满足企业平均油耗要求的插电式混合动力汽车动力系统的参数匹配设计。根据所提出设计的插电式混合动力车的性能要求,基于对发动机、驱动电机和动力电池的研究和汽车动力性能分析,计算各部件所需的设计参数,并通过ADVISOR进行仿真,来验证所设计的系统部件是否满足整车动力性需求,以及整车油耗对于企业平均油耗要求的影响。结果表明:设计方案能够满足车辆动力性能要求,同时获得较低的燃油消耗,对满足未来各年的企业平均油耗要求具有可行性。     

并联混合动力系统参数匹配优化研究

混合动力汽车动力系统参数匹配对整车动力性和燃油经济性有显著影响。为了得到合理的动力系统参数匹配方案,采用车辆传统理论和经验公式对混合动力系统进行了初步匹配,然后基于正交试验理论设计了4因素正交试验对选取的部件参数进行优化,得到了一组最优参数组合方案。利用先进的汽车仿真软件AVL-Cruise的组件变量(Component Variation)功能,设计了9组DOE Plan仿真试验,对优化方案进行了验证和对比。结果表明:正交试验方法理论思路合理,实际可行,能得到准确度较高的动力系统参数寻优结果。     

PHEV动力系统匹配及控制策略研究

针对PHEV插电式混合动力系统存在的变速箱系统复杂庞大、动力系统集中在同一驱动轴上等问题,为简化变速箱,并将动力分布到前后轴,优化动力性能设计开发一种全新的插电式混合动力系统。研究的PHEV插电式混合动力系统采用单挡变速箱,简化了变速箱结构空间并降低了质量;三动力源分布前后轴,充分利用路面附着力来提高整车动力性。根据整车动力性能要求进行动力系统的参数匹配,在AVL Cruise软件中搭建整车模型。在保证动力性能的情况下以经济性最优为原则,在Simulink软件中编制整车驱动控制策略。进行AVL Cruise与Simulink软件的联合仿真,验证全新PHEV插电式混合动力系统与整车驱动控制策略能有效提高整车的动力性及经济性。     

纯电动汽车动力系统匹配设计及多工况仿真

动力系统是纯电动汽车的核心组成部分,整车的性能与动力系统匹配设计密切相关,匹配设计不合理不仅会影响整车动力性能的发挥,而且会减少整车的续驶里程。准确合理的匹配设计是电动汽车研究的热点和难点。根据汽车理论知识和整车动力性能指标要求,匹配设计了整车动力系统各个参数,借助MATLAB/Simulink和ADVISOR仿真软件,在多工况下仿真出整车的动力性能和续驶里程,通过对比分析仿真图像验证仿真结果的准确性。结果表明,纯电动汽车的动力系统参数匹配设计合理,各项性能均达到设计指标要求。     

新型功率分流式混合动力传动系统工作模式分析与参数设计

提出一种基于金属带式无级变速传动(Continuously variable transmission, CVT)与行星齿轮机构的新型功率分流式混合动力汽车动力传动系统方案,分析该系统所具有的各种工作模式,并针对长安某车型参数完成了动力系统和传动系的参数匹配设计.在MatLab/Simulink环境下建立基于该系统的整车性能仿真模型,进行整车动力性能及UDDS/10～15循环工况下的燃油经济性仿真计算分析,结果表明所提出的新型混合动力传动系统百公里加速时间仅为9.65 s,UDDS和10～15循环工况下的等效百公里油耗分别为4.32、3.74 L.     

基于遗传算法的插电式串联混合动力汽车动力参数优化

针对插电式串联混合动力汽车(PSHEV)动力参数优化问题的多目标、有约束和高度非线性的特点,应用遗传算法工具箱和ADVISOR的非GUI函数,以整车设计要求的动力性能指标为约束条件,以整车百公里燃油消耗量和排放性能为目标函数,建立了PSHEV动力参数优化的仿真模型,实现了对PSHEV动力系统部件参数和控制策略参数的同时优化。最后应用该优化模型对某PSHEV进行仿真分析,结果表明该优化仿真模型能够显著降低PSHEV的百公里燃油消耗量,在保证动力性能的前提下,整车的燃油经济性和排放性能也得到了提高。     

新型行星混联式混合动力系统匹配与优化

以一种新型行星混联式混合动力系统作为研究对象,通过对电机、离合器与发动机的协调控制,可方便地实现高低速状态下的纯电驱动、发动机直驱、混合驱动及制动能量回收4种工作模式的切换。为了评估其燃油经济性和动力性,参照国内某品牌混合动力客车性能参数,对发动机、ISG电机、发电机和双行星排齿轮机构的基本性能参数进行匹配。通过集成了CRUISE与MATLAB的ISIGHT的优化平台,进行行星混联式混合动力总成匹配参数的优化。优化匹配仿真结果表明:在保证整车动力性的前提下,燃油经济性较优化前提高了19.3%。     

后驱串联混动HEV乘用车整车性能仿真研究

《节能与新能源汽车路线图2.0》发布,国家鼓励节能车大力发展。串联混动HEV具有油耗低、结构简单等优点。本文以公司开发的某后驱串联混动HEV样车为基础,对动力系统进行了参数选型,对WLTC工况下汽车的整车性能进行了仿真分析,并与燃油版进行了对比。结果表明:该串联混动HEV动力系统参数选型合理,满足设定的整车性能目标,与燃油版车型的对比中油耗优势明显。     

氢燃料电池客车动力传动系统参数匹配研究

基于传动系部件参数直接影响车辆性能的事实,以车辆项目开发参数为目标,对某款氢燃料电池客车的动力传动系统进行了参数匹配研究;综合CRUISE与MATLAB软件的优点,通过软件交付的方法建立了该车型动力传动系统仿真模型,对整车进行在线仿真分析及试验验证。仿真结果表明:氢燃料电池客车最高车速、加速度、峰值扭矩等参数满足氢燃料电池客车所需的目标动力性能,客车动力传动系统的经济性能在满足要求的前提下并保留一定的裕量;氢燃料电池堆工作点发电策略有效,动力传动系统参数匹配合理,验证了氢燃料电池客车零部件参数选型的匹配策略。     

新型混合动力汽车工作模式分析与参数匹配设计

为降低制造成本,并实现混合动力汽车节省燃油和降低排放,提出了一种采用行星齿轮机构的新型混合动力汽车动力传动系统方案,进行了该系统方案的工作模式分析和参数匹配设计。在MATLAB/Simulink环境下利用整车动力学理论建模与关键零部件(如发动机、ISG电机、电池、变速器以及行星齿轮)数值建模相结合的方法,建立了基于该系统方案和设计参数的混合动力汽车整车性能分析模型,进行了整车动力性能和ECE_EUDC循环工况下的燃油经济性仿真计算分析。结果表明所设计的新型混合动力汽车参数设计合理,具有良好的动力性,燃油消耗较传统车下降36.8%,这为该系统方案的实施提供了理论依据。     

燃料电池城市客车能量分配算法研究

高效、清洁已使燃料电池混合动力汽车成为人们关注的焦点。燃料电池多能源的分配控制是其中的一个关键技术,其对汽车经济性、动力性及部件寿命有很大影响。分析比较了四种能量分配控制策略,即恒压浮充策略、基于母线电压的MAP图分配策略、基于电池荷电状态(State of charge,SOC)修正的分配策略和基于SOC和电动机需求功率的模糊分配控制策略,并结合国家863燃料电池城市客车项目进行了仿真分析,比较了各种能量分配控制策略的优缺点。分析结果认为基于SOC和电动机需求功率的模糊分配控制策略具有较强的鲁棒性,工况适应性好,是一种值得研究和应用的控制策略。     

燃料电池有轨电车能量管理策略多目标优化

为研究一类以质子交换膜燃料电池、超级电容和动力电池为动力源的混合动力有轨电车能量管理问题,首先介绍该类有轨电车的混合动力系统结构和工作特点,提出一种基于系统工作模式的逻辑门限式能量管理策略,工作模式的切换通过多个控制参数来实现。针对该能量管理策略中控制参数的不确定性,应用多目标遗传算法,将整车超级电容和动力电池的最小配置成本以及有轨电车运行的能耗、准时性、准地点停车作为优化目标,对影响列车动力性能的主要能量管理策略控制参数进行优化。以国内某规划线路为实例,在已通过实车试验数据验证的系统仿真模型中进行优化分析,优化结果表明,在保证列车动力性能的前提下,优化后列车的总牵引能耗减少了约12.5%,回收的再生制动能量增加了约14.5%,燃料电池的平均效率提高了约0.83%;同时通过优化得到了超级电容和动力电池的最小容量配置,为整车车载储能系统的冗余配置提供参考。     

模块化混合动力分时驱动战术车辆参数匹配与仿真

针对军用战术车辆后备功率较大,动力盈余的问题,提出模块化混合动力分时驱动系统。对混合动力主要总成部件发动机、电机和蓄电池参数进行了匹配分析,并通过算例进行了匹配计算。以ADVI-SOR2002为基础通过二次开发建立了模块化混合动力分时驱动战术车辆模型,对不同驱动系统进行了仿真研究。仿真结果表明模块化混合动力分时驱动战术车辆的整车性能优于原型车。     

液驱混合动力车辆动力源储能元件匹配优化研究

以串联式液驱混合动力传动系统为对象, 从燃油经济性改善率观点出发,根据动力源运行规则假设及优化,分析蓄能器容积大小对液驱混合动力车辆燃油经济性改善率的影响,并通过城市和公路循环工况对使用不同容积蓄能器的燃油经济性进行仿真计算。仿真结果表明：在满足功率流和回收制动能量的前提下,匹配较小容积蓄能器的液驱混合动力车辆具有较好的燃油经济性改善率和节能效果,其燃油经济性改善率达25%~39%。     

基于NSGA-Ⅱ算法的储能式有轨电车复合电源参数优化设计

为研究一类以动力电池和超级电容为复合电源的有轨电车参数匹配问题,提出一种基于多目标优化的复合电源参数设计方法。根据有轨电车的动力性能需求,给出基于等效计算的复合电源参数设计方法。以有轨电车日均运行成本和动力电池的性能衰减率为评价指标,建立多目标优化函数,采用带精英策略的非支配排序的遗传算法（NSGA-Ⅱ）,设计系统仿真模型在环的复合电源参数优化流程。以一次往返行程为运营要求,对比分析两个不同工况的Pareto解集和等效计算配置方案下的有轨电车系统仿真结果。结果表明,相比等效计算的配置方案,优化的配置方案使动力电池性能衰减率降低至少约31.1%;合理的配置方案可有效保证较高的再生制动能量回收率和有轨电车效率;长站间距的工况增加了对复合电源的配置需求。