混合动力系统的匹配设计与优化算法

混合动力电动汽车是解决当前能源短缺与环境污染问题的最切实有效的技术之一,它充分利用2种动力源之间的动力优化分配,提高整个混合动力系统的效率。文章介绍了混合动力系统的参数优化和应用的优化算法,得出通过采用合理优化算法对混合动力系统进行优化将极大地改善整车的动力性、经济性和排放性能,指出混合动力系统的匹配与优化是混合动力汽车研究和开发的重点,混合动力系统优化是一个值得深入研究的课题。     

城市客车并联液压混合动力系统参数匹配

为给城市客车并联液压混合动力系统进行更为合理的参数匹配,针对中国典型城市公交循环频繁启停特性,考虑客车行驶速度、牵引功率和制动能量分布区域等因素的影响,确定了液压泵马达参数和转矩耦合器传动比;采用不同初始制动压力和不同容积蓄能器组合进行制动压力和能量回收仿真,分析确定合适的蓄能器容积.研究结果表明:匹配后的液压混合动力系统参数在每次起步速度不超过20 km·h-1时均能独立驱动客车前进,而且在每次制动过程中能够回收几乎所有可利用制动能量,整车燃油经济性得到显著提高.     

行星齿轮混联液压驱动车辆匹配方法的研究

针对带行星机构的液压混联式混合动力客车,提出了基于城市综合循环工况的动力系统关键元件参数匹配方法。该方法主要以保证车辆动力性为前提,综合考虑整个系统效率,提出"由主及次"的顺序依次确定发动机、液压元件A与B和蓄能器动力元件功率及其转矩和转速的参数匹配原则,最后确定了整个系统主要元件的关键参数和选型。通过Matlab/Simulink建模和仿真进行验证,结果表明:所提出的匹配方法完全满足设计要求。     

四轮驱动燃料电池汽车动力系统参数匹配与优化

针对某多电机双能源四轮驱动燃料电池汽车动力参数匹配进行了研究。根据其整车结构、行驶工况以及控制策略,对动力系统参数进行初步选择,并以动力系统各部件尺寸最小为目标函数、相应参数为设计变量、整车动力性能为约束条件进行优化计算,得出动力传动系统合理的参数匹配,不仅动力性完全满足设计要求,而且经济性得到提高。     

充电式混合动力电动汽车动力系统的参数匹配

针对充电式混合动力电动汽车(PHEV)典型的并联型结构,提出了对其动力系统中发动机功率、电机参数、传动系速比和电池参数等进行匹配的原则、步骤和实施方法.采用该方法对某中型轿车动力系统参数进行了匹配,并用电动汽车仿真软件ADVISOR对整车性能进行了仿真计算.仿真结果表明:该方法是可行和有效的.     

单轴并联式混合动力汽车动力系统参数匹配的研究

提出了一种综合考虑行驶丁况、功率流控制策略和动力性的混合动力汽车动力系统参数匹配方法.利用该方法,对采用起动机/发电机一体化技术的单轴并联式IVECO混合动力汽车的动力系统进行参数匹配设计,验证了该方法的有效性.     

燃料电池混合动力汽车动力系统匹配与优化研究

首先,基于中国客车典型循环工况对燃料电池混合动力系统进行匹配计算,确定了电动机、燃料电池发动机和蓄电池的基本参数;然后基于中国客车典型循环工况,建立燃料电池混合动力系统的优化模型,采用序列二次规划算法进行优化,分析了各种参数对整车燃料经济性的影响,包括燃料电池发动机与动力蓄电池之间的功率分配比、SOC的初始值与目标值、变速器传动比及传动比间隔以及主减速比等,为燃料电池混合动力汽车的构型提供指导。     

大功率型氢燃料电池重卡动力系统匹配设计

针对大功率型氢燃料电池重卡动力系统设计尚无成熟控制策略问题,提出了动力系统匹配设计中大功率型氢燃料电池保护优先的控制策略.根据该策略确定设计流程、零部件选型、参数匹配和计算.在此基础上,进行了动力系统构型优化,并基于稳态工况进行了燃料电池选型,同时综合考虑重卡实际工况特性和效率特性对氢燃料电池、动力电池和电机的功率以及...     

液压混合动力公交车动力性能仿真与试验研究

将EQ6110公交车改造为并联式液压混合动力公交车,基础车的动力系统不作改变,建立了液压混合动力公交车模型,对液压系统独立工作时的驱动和制动性能进行了仿真及实车试验,为系统的参数匹配提供依据.采用简化公交循环工况的实车试验表明,动力性能满足起步和制动要求,燃油经济性改善达25%以上;另外,仿真结果也表明,动力性能可以满足国家典型公交行驶循环下的起步和制动性要求,制动再生效率达70%,燃油经济性改善达30%.     

液压混合动力技术研究及展望

详细分析了串联式、并联式、混联式和轮边式4种液压混合动力系统的结构特点以及工作原理;对影响液压混合动力系统整体性能的蓄能器、液压泵／马达、多动力源匹配以及能量控制策略等4项关键技术进行了研究;调研了液压混合动力技术发展的国内外现状,展望了液压混合动力车辆的发展前景。     

混合动力重型货车参数局部与集成优化仿真研究

动力耦合系统的动力源参数匹配和能量管理策略两者相互关联,为提高混合动力重型货车的综合性能,两者应集成设计。针对混合动力重型货车参数匹配需反复计算、验证的特点,在Matlab/Simulink中建立了可缩放、自动寻优的参数匹配模型。以经济性为目标函数,基于粒子群算法进行动力源参数匹配,得到局部最优动力源参数结果。针对混合动力重型货车中广泛采用的基于规则的能量管理策略,其规则控制中一些阈值参数不确定的问题,应用粒子群算法对其关键控制参数进行优化,得到局部最优控制参数。为了实现全局最优的匹配结果,将动力源部件参数和控制策略参数进行集成优化,以动力性为约束条件,经济性最优为优化目标,得到全局最优的参数匹配结果。对比显示,全局优化匹配效果相较于动力源参数局部优化提升11.4%、相较于控制策略参数局部优化提升12.4%。     

静液压储能传动汽车动力源系统的匹配效率

为了便于进行汽车动力源系统的参数选择和设计，在试验数据的基础上运用曲面拟合和二维插值的方法，通过模拟计算绘制了液压泵的特性等值曲线；综合发动机和液压泵的特性曲线，分剐对发动机与液压变量泵、定量泵进行了匹配效率分析；考虑蓄能器的效率，建立了发动机与液压泵、蓄能器的效率数学模型以及效率脉谱图，定义了系统效率概念并以此评价动力源系统的经济性，得出了发动机与变量泵、定量泵匹配的效率关系以及动力源系统的最佳工作范围。     

功率分流液压调速技术介绍及其基本特性分析

介绍了功率分流液压调速系统的结构组成、工作原理,通过其调速特性分析了系统在保持液力传动传统优势的同时具有较高工作效率的特点。相比于由液压泵和液压马达组成的普通液压调速系统,功率分流液压调速系统有效的利用了液压传动与齿轮传动的优点,在传递大功率时可以保持较高的传动效率。     

基于柴油机万有特性分析的进出口独立控制挖掘机节能研究

挖掘机采用泵阀复合进出口独立控制液压系统较传统抗流量饱和的负载敏感系统（LUDV）可显著降低阀口工作压差，提高能量利用效率，同时降低柴油机转速及其扭矩输出，改善柴油机的燃油经济性，但在动臂下降、回转制动工况时液压系统功率输出较小，柴油机工作于低负荷工况，尚有较大节油空间。为优化柴油机工作区域，进一步提高泵阀复合进出口独立控制挖掘机的整机经济性，提出基于柴油机万有特性分析的柴油机-液压泵功率匹配方案。通过对比泵阀复合进出口独立控制系统与LUDV系统的动臂工作特性和回转特性，明确动臂单动作、回转单动作时的功率范围，并依据柴油机万有特性曲线，分析2个系统在相应工况时柴油机的工作区域，指出对于泵阀复合进出口独立控制系统，当动臂下降、回转制动时，柴油机输出功率远小于1 800 r·min^-1所对应的额定功率。为改善此工况时柴油机的经济性，基于柴油机三缸工作模式和柴油机两缸工作模的万有特性曲线，确定功率匹配的控制策略，当挖掘机动臂举升时，柴油机全部气缸工作，动臂下降时，柴油机采用两缸工作模式；当以最大半径回转启动时，柴油机全部气缸工作；以最小半径回转启动时，柴油机采用三缸工作模式；回转制动阶段，柴油机工作于两缸模式。建立整机动力系统试验平台，进行动力性和经济性比较试验。试验结果表明：在满足的动力性的前提下，采用柴油机多个气缸停缸技术，动臂单动作举升过程中降低燃油消耗20%，在最大半径回转过程中，可降低燃油消耗40%，在最小半径回转过程中，燃油消耗降低20%，节能效果明显。     

基于混杂理论的电磁与摩擦集成制动方法

鉴于传统电子液压制动系统连续制动易产生"热衰退"现象，结构缺陷导致的制动响应慢，制动系统与电控系统衔接差等缺点，提出了一种基于混杂自动机模型的电磁与摩擦集成制动方法。首先分析集成制动器制动时的工作特点以及不同情况下对应的工作模式（纯电磁制动、纯摩擦制动以及集成制动），并确定3种制动模式的切换条件，通过逻辑门限算法将其实现。根据制动时车辆既具有连续运动状态又有离散状态的混杂特性，使用MATLAB/Stateflow建立基于制动模式切换系统的推广自动机模型，并根据制动模式切换控制策略，对3种制动模式切换进行试验，验证制动模式切换控制策略的合理性。最后选取车辆制动初速度为28 m·s^-1的直线制动工况，分别在高附着系数（0.85）以及低附着系数（0.3）的路面条件下，通过试验平台对控制算法和制动系统性能进行试验验证。研究结果表明：所提出的汽车混杂理论模型以及优化方法在在低附着系数（0.3）路面条件下，集成制动方法较传统液压制动系统缩短5.12%的制动距离，缩短制动时间0.3 s；在高附着系数（0.85）路面条件下，集成制动方法较传统液压制动系统缩短5.66%的制动距离，缩短制动时间0.2 s，能有效提高制动效能。     

DH225LC-7型液压挖掘机主泵系统分析

对液压挖掘机的主泵系统进行了分析和研究,从总功率控制、功率设定、高压切断控制和中位负流量控制4个方面分析了主泵排量控制原理,并总结了DH225LC-7型液压挖掘机主泵控制系统的特点,以期为使用和维修提供指导。     

基于转速感应的液压旋挖钻机功率匹配模糊控制

基于液压旋挖钻机负荷多变条件下的节能降耗要求,提出转速感应控制的负荷极限控制匹配方法。利用负荷变化引起的转速偏差的检测反馈,调节变量泵的排量,改变泵的吸收扭矩,控制发动机输出转速工作在能耗较低的转速范围,实现发动机与变量泵间的功率匹配;通过模糊自适应在线自整定调节PID参数,优化变量泵在不同工况下的变量调节性能,提高系统对负荷变化的适应性,实现发动机-变量泵系统的最佳效率匹配。经过在液压旋挖钻机平台上的试验论证,该方法达到了优化的目的,功率匹配效果显著。     

Matlab-based modeling,simulation and design package for Eletric,Hydraulic and Flywheel hybrid powertrains of a city bus

In this paper a package for designing, modelling and simulation of three hybrid powertrains are presented. These powertrains are Electric hybrid, Hydraulic hybrid and Flywheel hybrid. The differences among the proposed hybrid powertrains include the energy storage system components, the secondary power converter and also the powertrain configuration. The O457 city bus is considered as the benchmark vehicle. At first, the design process for each hybrid powertrain which is based on the power requirements of the bus in any driving condition is presented. Then, the powertrains modelling using MATLAB/Simulink as a powerful simulating tool is presented. The models are feed-forward and resemble the real world driving conditions. Each model has the blocks for the main components of the corresponding propulsion system. The most important stage in the modeling process is implementing of the components efficiency in each powertrain. Moreover, there is a block in each hybrid powertrain model for the energy management. Finally, the simulation results for comparing the usefulness of the hybrid powertrains are presented. The results indicate that the electric hybrid powertrain has the most effect on reducing the bus fuel consumption. But regarding the fabrication expenses and manufacturing complexity, the hydraulic hybrid powertrain is recommended.     

串联式混合电动公交车动力系统仿真研究

针对串联式混合电动公交车BJD6100HEV的工作特性,确定了发动机发电机辅助动力系统的"恒温器"控制策略,并对整车动力系统主要部件牵引电机、电池组、发动机与发电机组进行了选型。利用ADVISOR软件构建了车辆仿真模型,在一定驱动循环下的仿真计算结果表明,所选元件性能参数匹配合理,控制策略可行,能够计算得到辅助动力单元最佳工作点,实现优化控制,为下一步实验研究奠定了基础。