发动机前端轮系附件能耗测试与评价

基于能量流的方法,在整车状态下研究发动机前端轮系附件(FEAD)的空间特性、转速特性和扭矩精度,设计了基于应变原理的能耗测试系统和测试方法,并在某车型上进行验证。研究结果表明,NEDC工况下,所验证车型的FEAD能耗占发动机总能耗的3.07%,占整车总能耗的2.03%,其中发电机的总能耗为318 kJ,水泵总能耗为204.7 kJ。     

基于典型工况的混动汽车能量流测评与优化

基于典型循环工况,开展了混动汽车能量流测评与分析,研究了针对实际道路运行工况降低能耗的优化方法。首先,对比了循环工况下的整车能量流各效率特征参数;其次,按照不同的运行工况分段区间,得到了WLTC循环工况下发动机、发电机、驱动电机的输入输出功率和运行模式特征;最后,提出了基于工况特征参数挑选代表实际道路运行的典型循环工况实现能耗优化的方法。结果表明：发动机循环综合热效率最高达到了36.79%,市区循环的制动能量回收效率达到了87.04%;高速工况下整车综合效率29.72%,是车辆最节能的工况;针对代表实际道路运行的WLTC-LM典型循环工况进行了全局优化,基于仿真验证,整车百公里能耗降低了3.98%。     

环境温度对整车起动阻力矩的影响研究

发动机内部阻力和变速器输入轴的阻力是汽车在起动过程中需要克服的主要阻力,尤其在寒冷的冬季,需要给发动机提供更多的燃料,才能克服相关阻力使车辆顺利起动。为提高整车起动性能并降低排放和油耗,基于转毂和环境舱在整车上开展发动机和变速器输入轴阻力矩研究,通过测试在不同环境温度、不同发动机转速或车速下对应的发动机和变速器输入轴阻力,研究发动机和变速器输入轴阻力矩随温度的变化情况。通过测试研究发现,发动机和变速器输入轴阻力矩会随着环境温度的降低而增大,但并非逐渐递增关系。     

汽车排气损失能量测试方法研究

排气损失能量是发动机热损失的主要形式,在进行整车能量分布表征时需要对其进行量化测试。基于此测试原理构建转毂测试系统,并进行了系统的实车测试试验。对试验数据分析表明,排气能量损失与瞬时油耗强相关。基于试验数据建立了排气能量损失与瞬时油耗的关系曲线。论文研究为发动机排气能量损失测试与表征提供了有效手段。     

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%。     

基于能量流分析的电动汽车低温能耗研究

为探究低温环境下电动汽车的能量损耗和部件工作效率，以实现整车能量结构优化，考虑电动汽车2种常见使用场景，设计单次续驶和分段续驶2种测试工况，在-10℃和-20℃条件下进行能量流测试，建立了能量流分析模型，定量分析了低温条件下整车能耗和动力电池等主要部件的效率及能耗特性，探明了电加热器的高能耗和能量回收能力受限是导致低温续驶里程降低的主要因素。     

插电式混合动力汽车低SOC能量流试验研究

为制定最优的能量分配策略,对某款插电式混合动力汽车在不同运行工况下的能量流进行分析。通过试验测试了低SOC状态下整车部件能量传递的相关参数,包括:温度、压力、转矩、转速和流量等,之后计算和分析整车的能量分布,并对比了NEDC和WLTC工况下整车能量流向和能量回收率。结果表明,在电池处于低SOC时,WLTC工况下的发动机平均油耗是NEDC工况平均油耗的1.6倍左右;且两种工况下车辆行驶所消耗的能量绝大部分来自于发动机;另外,WLTC工况行驶能量低于NEDC工况,其差值不足1%,但WLTC工况的能量回收率低于NEDC工况,其差值达2.31%。     

混合动力汽车辅助动力单元效率优化控制研究

鉴于传统的APU控制策略只关注使发动机工作在其效率最高点,而未考虑发电机效率对系统效率的影响,本文中在分析APU中发动机效率与发电机效率之间耦合关系的基础上,提出了发动机与发电机联合工作效率最佳的APU控制策略,并设计优化算法对不同功率需求下发动机与发电机联合高效工作的目标转速和转矩进行优化。建立系统仿真模型,对综合考虑发动机与发电机效率的APU控制策略和传统的APU控制策略进行仿真对比和固定发电功率需求下的台架试验验证。结果表明,不同功率需求下新的控制策略可提高系统效率1%~4%左右。     

混合动力汽车模式切换控制策略

混合动力汽车动力电池充电能力低时,电池充电能力无法兼顾模式切换调速发电和能量回收发电,滑行能量回收过程模式切换会引起整车不平顺。针对此问题,提出一种混合动力汽车能量回收过程的模式切换控制策略。根据车辆实时信息识别模式切换类型和能量回收的状态,模式切换类型为串联切换并联并且车辆处于能量回收状态,通过降低发动机扭矩至断油扭矩和延长模式切换的调速时间,减小调速过程发电机的发电功率。整车标定试验结果表明,本研究的模式切换控制策略能够保证轮端按照目标回收扭矩进行回收,并显著提升了滑行能量回收过程模式切换的整车平顺性。     

混合动力汽车辅助动力单元效率优化控制研究EI北大核心CSCD

鉴于传统的APU控制策略只关注使发动机工作在其效率最高点,而未考虑发电机效率对系统效率的影响,本文中在分析APU中发动机效率与发电机效率之间耦合关系的基础上,提出了发动机与发电机联合工作效率最佳的APU控制策略,并设计优化算法对不同功率需求下发动机与发电机联合高效工作的目标转速和转矩进行优化。建立系统仿真模型,对综合考虑发动机与发电机效率的APU控制策略和传统的APU控制策略进行仿真对比和固定发电功率需求下的台架试验验证。结果表明,不同功率需求下新的控制策略可提高系统效率1%~4%左右。     

基于WLTC工况的电动汽车能量流测试与分析

为研究电动汽车的能量流,首先对比了WLTC工况与NEDC工况,证明了WLTC工况更能反映整车行驶过程中的能耗特性,然后基于WLTC工况,依据电能部分的能量流测试方案,综合考虑车辆行驶过程中机械能、电能的流动方向和大小,建立纯电动汽车行驶过程中的能量流数学模型,最后,根据模型中各系统或零部件输入与输出的瞬时值与累计值计算其能量传递效率,从而从整车级、系统级、零部件级全面评价测试车辆能耗特性。     

风洞法测量汽车道路行驶阻力

阐述了风洞法测量汽车行驶阻力的基本原理,并进行了风洞法和道路滑行法的对比测试试验。结果表明,风洞法和道路滑行法测得的汽车行驶阻力数值十分接近,测得的行驶阻力相对偏差在4%以内,循环能量差在±5%以内,证明了风洞法的有效性。不同车速下的CD~*A值差异对行驶阻力的影响极小,风洞法中的等速法与减速法相比,等速法的试验结果更接近道路滑行结果。     

单轴并联式混合动力汽车动力系统转矩分配策略研究

针对单轴并联式混合动力汽车,以发动机万有特性和动力电池荷电状态(SOC)为依据,提出了基于能量平衡的逻辑门限的转矩分配控制策略。利用CVT传动系统传动比可连续变化的特性调整发动机工作在高效区,根据发动机万有特性图划分动力系统的工作区间,确定了各工作区间临界阈值参数,制定出整车动力系统控制规则,实时切换了动力系统的工作模式。在不同工作模式下通过确定发动机、驱动电机的最佳工作区对整车需求转矩进行了合理分配,达到提高动力系统的能量利用效率的目标。最后对具有相同动力系统的传统车和该混合动力汽车分别进行了经济性仿真,基于Cruise与Matlab/Simulink仿真平台对提出的转矩分配控制策略进行了联合仿真验证。仿真结果表明:基于能量平衡的逻辑门限的转矩分配策略能够在满足整车动力性的前提下,改善发动机的工作点,增加在高负荷区工作的概率,降低燃油消耗量,提高整车的经济性,并保持动力电池组SOC的波动在高效区内,提高了动力电池的充放电效率,延长其使用寿命。     

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。     

机油温度对多缸柴油机润滑系统性能影响的试验研究

针对某V型多缸柴油机,搭建了润滑系统压力测试平台,测试了机油温度40～115℃范围内,发动机转速800～2200 r/m in范围内,润滑系统各关键节点的机油压力、发动机阻力矩和机械损失功率,研究了机油温度对发动机润滑系统性能和机械损失的影响规律,并对极限工况下的润滑特性作出预估.结果表明:各转速下,随着机油温度的升高,润滑系统各关键节点的机油压力均降低,各关键节点间的机油压力损失也随机油温度升高而降低;在试验温度范围内,各关键节点中机油散热器的流阻和其随温度的变化率均最大;右排主油道压降大于左排主油道压降,二者差值随温度升高而减小.发动机机械损失功率和阻力矩均随着机油温度升高而降低,相同温度区间内发动机阻力矩的变化率随发动机转速增大而增大.     

发动机声激励下的车内高频噪声分析

为研究发动机声激励下中高频噪声和整车声学包隔声性能,在VA One软件中建立整车统计能量分析模型和声学包模型,并进行基于能量的整车隔声量测试和发动机噪声采集试验,验证了整车模型的准确性.通过对驾驶员头部声腔和腿部声腔的输入能量贡献量分析,发现前围和地板是车内噪声的主要传播路径,为后续汽车声学包的优化设计和车内噪声控制提供了帮助.     

基于稳健回归理论的发动机数学模型研究

文章引入稳健回归理论建立发动机外特性数学模型,并对比分析了最小二乘法建立的发动机模型,稳健回归相对最小二乘法可以提高发动机数学模型的精度,同时有效降低试验数据中误差点对发动机数学模型的影响,为建立整车模型打下良好基础。     

基于电动变频空调的燃油车节油能力研究

以节能减排为目标,提出将电动变频空调应用于燃油车的方案及选择工况发电策略,分别通过电动变频空调系统的高效率特性及提高发电机发电综合效率,降低空调系统油耗。建立某国产车型原车和使用电动空调系统的整车仿真模型,通过试验数据对模型进行了标定。仿真结果表明,使用电动变频空调系统相对原车变排空调系统在WTLC、CLTC循环下空调油耗分别降低75.4%、76.3%,增加选择工况发电策略后空调油耗进一步降低4.3%和6.6%。对燃油车使用电动空调系统和选择工况发电策略具有较好的节油潜力。     

整车滑行阻力分解方法研究

文章通过道路滑行、转鼓试验和台架试验相结合的方法对整车滑行阻力进行分解,将传动系统内阻从滑行阻力分离了出来,并进一步分解出了卡钳拖滞力、变速箱+传动轴阻力矩、驱动桥+轴承阻力等子系统内阻,为内阻优化提供了验证方法和数据支持。研究结果表明,整车内阻约占整车滑行阻力的20%～30%,传动系统结构越复杂或传动链越长占比越大;传动系统内阻随着车速增加而增加;零部件个体的内阻散差较大,如何控制好零部件的一致性也是改善内阻的关键。     

A Research on the Distributed Control System for Extended-range Electric Vehicle

研究了增程式电动车的分布式网络控制系统.该系统由整车层和辅助动力单元( APU)层组成,整车层以整车控制器为核心,根据驾驶员的需求对整车能量需求进行分配;APU层由APU控制器来协调发动机和发电机的工作.在控制策略方面,着重研究了起动、停机和各运行工况中的能量管理策略.实车试验结果证明,该系统可有效延长纯电动续驶里程,并在电池低SOC状况下维持整车动力性能,同时发动机的运行工况将大多处于高效区域.