基于效率优化的混合动力车辆强化学习能量管理策略研究

以功率分流混联式混合动力车辆为对象,建立了系统综合效率计算模型,并提出了以效率优化为目标基于强化学习的能量管理策略。首先建立了关键部件的效率模型与耦合机构效率模型,并基于复合传动无级调速通用结构,分析电功率分流系数对效率的影响规律,进一步构建了系统综合效率计算模型。而后以效率优化为目标,提出了基于强化学习的能量管理策略。并进行仿真对比,结果显示:相比于基于规则的方法,所提出的策略能在实现优秀的燃油经济性的同时维持电池SOC处于更小的波动范围内。最后搭建了试验台架,试验结果证明了所建立的效率模型的正确性以及提出的能量管理策略的有效性。     

基于增益功率燃油系数的HEV能量管理策略

为了优化等效燃油最小能量管理策略的节油效果，以适用于工程批量应用为导向，制定基于增益功率燃油系数的混合动力汽车(HEV)能量管理策略。基于瞬时优化原理，提出基于增益功率燃油系数的工作模式决策机制，根据电机发电或电动引起的发动机功率与燃油消耗率的变化关系，分别给出电机充电和放电模式下增益功率燃油系数的计算方法。考虑发动机扭矩瞬态快速变化对油耗的影响和电机及电池包充放电效率特性，提出发动机高效区域扭矩滞回控制方法，建立基于增益功率燃油系数的能量管理策略算法架构。基于MATLAB/Simulink搭建控制策略软件模型，通过转鼓试验台进行实车试验验证。研究结果表明：相对于等效燃油最小能量管理策略，基于增益功率燃油系数的能量管理策略提升了节油率和舒适性，在全球轻型汽车测试循环(WLTC)工况下的百公里油耗降低了约4.8%，发动机的启停次数降低了约53%；相对于有效燃油消耗率(BSFC)最优工作点控制方法，发动机高效区域滞回控制方法降低百公里油耗约1.8%；与采用基于动态规划的全局优化能量管理策略的仿真结果对比，在不能提前预知工况的条件下，制定的能量管理策略在WLTC工况与新标欧洲测试循环(NEDC)工况下的油耗与理论最优值差距均较小。     

复合功率分流混合动力汽车能量管理策略研究

基于庞氏最小值原理,并以等效瞬时燃油消耗量最小为目标为某复合功率分流混合动力汽车制定了能量管理策略。利用MATLAB仿真平台,建立了混合动力系统能量管理策略的模型进行仿真。结果表明,与现有逻辑门限控制策略相比,采用等效瞬时燃油消耗量最小化的控制策略能显著提高燃油经济性。基于仿真结果,将控制策略集成到整车控制器中进行NEDC工况下的实车转鼓试验。结果显示,采用的控制策略使实车当量油耗降低了12.31%。     

混合动力轻型客车动力系统建模与性能仿真

建立了混合动力轻型客车样车的动力系统数学模型,基于这些数学模型及整车模糊逻辑能量管理控制策略,在MATLAB软件环境中建立了混合动力样车的整车仿真模型,仿真计算了样车在NEDC循环行驶工况下的燃油经济性,并利用MATLAB软件编程计算了其动力性.研究结果表明,该混合动力轻型客车的整车动力性符合初始设计目标,燃油经济性较...     

插电式串联混合动力汽车的系统匹配与仿真

针对插电式串联混合动力汽车,提出了一种基于道路工况和整车功率需求分析的系统匹配方法.建立了混合动力系统的模型,并利用能量流图,对采用不同的能量管理策略时系统的能效进行仿真分析.结果表明,所提出的系统匹配方法可行,采用ON-OFF与负载跟随相结合的控制策略在改善车辆燃油经济性的同时,可提高系统关键部件的效率.     

客车燃油消耗计算模型的构建及验证

采用理论和试验相结合的方法进行了研究,用基本运行条件下的油耗计算值乘以影响因素的修正系数,得出公路客车在实际运行条件下燃油消耗最高限额值.采用质量和速度因素对油耗影响独立计算的方法,对基本运行条件下的油耗计算过程进行了修订,建立了基本运行条件下客车燃油消耗量的计算模型.通过试验验证了计算模型推导、建立的正确性和合理性.     

系统综合效率优化的插电式混合动力车辆的能量管理策略

为了提升插电式混合动力汽车(PHEV)的动力系统的真实能效,从综合能效最优的角度,研究了插电式混合动力系统能量管理策略.针对系统综合效率的时变性和耦合性,建立了系统效率评价模型,对电池储存电能的效率进行评价和动态修正,以系统综合效率最优为目标,结合粒子群优化算法,构建了能量管理策略.基于GT-Suite和Simulin...     

混合动力轿车仿真研究

应用Cruise建立了混合动力轿车整车模型,并进行仿真计算。在NEDC循环工况下进行了燃油经济性试验,对比仿真与试验的过程参数如车速、发动机转速、档位等信号物理量值及其变化趋势,优化仿真模型,最终仿真计算得到可靠的油耗和动力性能结果。研究中将整车模型结合Matlab/Simulink建立的控制策略模型实现联合仿真,并对控制策略进行优化,对控制参数进行标定,从而得到合适的混合动力轿车的油耗和动力性能。在SGM18BAS混合动力轿车的研发中,仿真计算在动力系统结构、部件性能指标和参数匹配方面,在混合动力控制策略研究开发方面都将发挥重要作用。     

考虑发动机起停优化的PHEV能量管理策略

针对某新型双电机行星耦合插电式混合动力汽车(PHEV)中发动机在起停及怠速运行状态下会导致油耗增加的问题,基于等效燃油消耗最小能量管理策略,加入发动机起停优化控制模块,以进一步改善整车燃油经济性。建立了整车动力学和传动模型并加入发动机起停优化控制模块,对ECMS能量管理策略输出的发动机及电机最优目标转矩进行重新优化分配后,再输出给发动机及电机控制器以控制其工作状态。针对起停优化控制中影响起停频次的关键时间参数,采用粒子群优化算法对其进行优化。仿真结果表明,相比优化前,所提出的能量管理优化策略能够实现对发动机起停或怠速状态的有效控制,减少发动机的起停频次,减少恶化油耗,验证了本文所提出的能量管理优化策略能够进一步优化整车燃油经济性。     

基于Modelica的并联式混合动力车辆建模与仿真

针对P3并联式混合动力系统,制定了发动机、电机功率分配策略.应用Modelica语言搭建整车模型,分析了混合动力系统的工作模式,比较了标准试验工况下某车型传统动力和P3混合动力的燃油经济性,并研究了不同最佳油耗区最小功率值对混合动力系统燃油经济性的影响.结果 表明,该P3混动系统通过实现纯电、行车充电、发动机单独驱动、...     

基于电池寿命预测控制的履带车辆能量管理

为改善串联式混合动力履带车辆在复杂行驶环境中的燃油经济性和动力性,本文中提出了一种考虑电池寿命影响的基于非线性模型预测控制的能量管理策略。首先,考虑到电池不同输出功率会对电池温度产生影响,建立电池的2阶RC模型、热电耦合模型和寿命模型。然后,基于电池的2阶RC模型建立了用以描述车辆前功率链未来动态的预测模型,同时考虑到电池寿命的影响,设计了一种基于非线性模型预测控制的能量管理策略。提出了一种电耗与油耗之间转换因子的计算方式,使转换因子能够自适应车辆不同的行驶工况和能量管理策略。最后,搭建了仿真及硬件在环测试平台,在3种典型工况下验证了本文中所提出的能量管理策略的有效性。     

增程式公交客车动力系统设计与仿真研究

为了提高城市公交客车的燃油经济性,针对城市公交客车行驶工况的特点,提出一种功率平衡型的增程式公交客车动力系统设计方案,并对其动力系统零部件(主驱动电机、增程器、动力电池)进行了选型计算。基于AVL-Cruise仿真平台,采用增程器定点能量管理策略,对设计的动力系统的燃油经济性和动力性进行了仿真分析。仿真结果表明,提出的动力系统能够满足整车动力性能要求,并在4种不同城市工况下的百公里油耗平均水平较传统柴油客车降低了30.1%。     

装备CVT的中度混合动力轿车驱动工况下的能量优化策略

针对装备CVT的混合动力汽车,提出了一种以混合动力系统效率最高为优化目标,以车速、加速踏板行程和电池SOC为状态变量,以电机转矩和CVT速比为控制变量的中度混合动力汽车能量优化策略。该策略综合考虑了驾驶员的实际操作和驱动需求以及各个关键部件的效率,确定了驱动工况各工作模式下的最优电机转矩和最优CVT速比,保证了混合动力系统的效率最高。采用自行搭建的前向仿真模型对所提出的能量优化策略进行了验证,结果表明:在NEDC循环工况下该车等效100km油耗比原型车降低了26.4%。     

基于Cruise的混合动力汽车动力系统参数匹配

文章以某款混合动力汽车为研究对象,确定整车性能目标,根据车辆具体参数对发动机、电机、电池等动力系统主要部件参数进行计算与选型,设计了电控机械式自动变速器（AMT）和机械式无级变速器（CVT）两种传动方案;在Cruise软件中构建仿真模型,测试最高车速、加速度、爬坡度等动力性指标;使用新欧洲驾驶循环（NEDC）工况进行经济性仿真对比测试不同传动方案对油耗的影响。仿真结果表明,整车动力性满足要求,动力系统参数选择合理,CVT传动方案发动机运行效率更高。     

混合动力车用飞轮电池可行性分析及性能仿真

通过对飞轮电池能量特性的研究计算并综合考虑其使用成本,分析了其在混合动力汽车上应用的可行性.基于MATLAB/Simulink建立飞轮电池模型并仿真,根据飞轮电池的能量特性将飞轮转速限制在低能量损耗区间内.仿真结果表明,飞轮电池的能量特性适用于混合动力汽车,相关储能状态参数的引入使飞轮电池的能量储存状态可以通过对飞轮瞬时转速的测量进行精确计算,从而更加有利于混合动力系统的综合控制.     

燃料电池混合动力客车等效氢耗优化策略

为了改进燃料电池混合动力客车的燃油经济性,基于等效氢耗理论,对燃料电池混合动力系统能量管理算法进行了优化.首先建立了系统瞬时氢耗模型,在该模型中,系统瞬时氢耗分为燃料电池瞬时氢耗和蓄电池等效瞬时氢耗2个部分;而后采用最小二乘算法辨识了蓄电池模型待定系数,求解了系统瞬时氢耗最小化问题,探讨了瞬时优化问题的本质;最后以解析解为基础建立了能量管理优化算法,并在中国城市公交典型工况中进行实车试验.结果表明:该工况下所研究的燃料电池城市客车百公里氢耗为9.3 kg,比采用基于规则的能量管理算法降低2.1%;通过提高燃料电池系统效率、降低整车辅助功率和采用制动能量回收策略可进一步提高系统经济性.     

ISG混合动力汽车控制规则优化与转矩分配策略研究

为提高ISG混合动力汽车的燃油经济性,开展控制规则优化与转矩分配策略研究,以保证发动机工作在高效区域。从控制发动机输出负荷角度出发,综合考虑ISG效率特性和电池组充放电特性,对发动机、ISG、电池组稳态工作区域进行划分。以混合动力系统工作模式分析为基础,提出各模式下能量管理策略,并根据车辆行驶过程中工作模式动态切换的需要,制定了模式切换策略。以IVECO并联混合动力汽车为例,按照ECE+EUDC工况进行了基于优化规则的转矩分配策略硬件在环仿真,结果表明采用基地规则的转矩分配策略能有效地协调转矩在发动机和ISG之间的分配,综合油耗比原车降低20%。     

双耦合电机混合动力系统能量分配和协调控制

双耦合电机混合动力系统由发电机和电动机组成。能量分配控制策略基于系统效率最优化确定了各个系统部件目标运行点。建立在能量分配基础上的协调控制算法考虑了发动机和双电机的动态特性来满足驾驶员的动力性需求;同时发动机瞬态优化控制避免了发动机加浓喷油并改善了燃油经济性。     

基于转鼓测试的燃油车空调功率研究

空调功率是汽车打开空调行驶实际油耗的关键影响因子之一。准确获取在整车环境条件下该参数模型是空调油耗准确仿真的重要前提，也是提升产品空调性能的重要分析手段。本文提出了在转鼓上进行整车环境条件下的两种空调功率测试方法，通过两种方法的转鼓数据计算得出传动效率并对空调功率进行修正。以某手动挡燃油车为例进行了试验和仿真，得出空调功率和传动效率测试精度：相同挡位变异系数小于1.5%，不同挡位相对偏差小于2.0%；空调油耗的仿真相对偏差小于1.5%。     

客车燃油消耗量计算方法

为了准确计算客车的燃油消耗量,本文在分析公路客车油耗影响因素的基础上,研究了油耗对于整备质量和载质量的敏感度以及速度修正系数的分析、计算方法;运用燃油消耗平衡原理,建立了基本运行条件下客车燃油消耗量的计算模型,分析了不同整备质量、载质量和速度下的计算误差.该模型考虑了气温和气压的影响,克服了原标准模型测量参数较多的弊端...