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%。     

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。     

基于小波变换-模糊控制的复合电源能量管理

以锂电池-超级电容构成的复合电源电动汽车为研究对象,在满足动力性能的前提下,为实现超级电容在合理的荷电状态（SOC）下承担高频率信号,且锂电池承担低频率信号的目标,建立了实时小波变换-模糊控制的能量管理控制策略。基于Matlab/Simulink和ADVISOR软件搭建整车模型,并在NEDC循环工况下进行仿真测试。仿真结果表明,与单一锂电池相比,在小波变换-模糊控制策略下,复合电源锂电池的驱动峰值电流降低了20.68%,寿命提高了16.74%。搭建了按一定比例缩小的复合电源系统试验平台,并在NEDC工况下进行试验验证。结果表明,小波变换-模糊控制策略对复合电源电动汽车的能量管理具有良好的控制效果。     

匹配不同动力电池的纯电动汽车全生命周期节能减碳评价研究

为评估匹配不同动力电池的纯电动汽车 （Battery Electric Vehicle,BEV） 全生命周期环境影响,以某款已上市纯电动汽车为研究对象,分别匹配 4款常用动力电池,基于 GaBi软件搭建生命周期评价模型,对其进行 2021年与 2030年全生命周期能源消耗与环境排放研究,并选取关键参数因子进行敏感性分析。研究表明,匹配钛酸锂电池的纯电动汽车化石能源消耗（ADP（f））与全球变暖潜值 （Global Warming Potential,GWP） 均为最高;纯电动汽车在运行使用阶段与生产制造阶段具有较高的能耗与排放;到2030年,纯电动汽车全生命周期ADP（f）与GWP将显著降低,同时随着电力结构的优化与动力电池充电效率的提升,匹配不同动力电池的整车ADP（f）与GWP也将随之降低。     

多模式混合动力汽车控制策略研究

针对目前混合动力汽车结构的优缺点及发展现状,提出一种双电机双离合器混合动力结构,在该结构下可实现多种驱动形式,综合各模式优势,可充分利用发动机、电机及电池特性,尽可能地节省能耗.在该混动结构下搭建了基于逻辑门限值和基于ECMS的瞬时优化能量管理策略,仿真及试验分析表明,基于ECMS的瞬时优化能量管理策略与基于规则的策略...     

Three-speed transmission system for purely electric vehicles

This paper discusses the necessity of using a transmission system to improve the energy efficiency of purely electric vehicles (EVs). The energy efficiency of an electric motor varies at different operating points to meet the output power demand. The three gear ratios of a transmission system can maintain the motor speed within a stable region with relatively high energy efficiency, while various vehicle speeds are needed. This work is based on a light EV prototype. The optimized gear ratios of this transmission result in a considerably reduced energy consumption of 9.3% compared with conventional EVs with single-speed reducers under the condition of the Urban Dynamometer Driving Schedule driving cycle. Thus, the transmission system is necessary to improve the energy efficiency of EVs.     

Fuzzy energy management strategy for a hybrid electric vehicle based on driving cycle recognition

By considering the effect of the driving cycle on the energy management strategy (EMS), a fuzzy EMS based on driving cycle recognition is proposed to improve the fuel economy of a parallel hybrid electric vehicle. The EMS is composed of driving cycle recognition and a fuzzy torque distribution controller. The current driving cycle is recognized by learning vector quantization in driving cycle recognition. The torque of the engine and the motor is controlled by a fuzzy torque distribution controller based on the required torque of the hybrid powertrain and the battery state of charge. The membership functions and rules of the fuzzy torque distribution controller are optimized simultaneously by using particle swarm optimization. Based on the identification results of driving cycle recognition, the fuzzy torque distribution controller selects the corresponding membership function and rule to control the hybrid powertrain. The simulation research based on ADVISOR demonstrates that this EMS improves fuel economy more effectively than fuzzy EMS without driving cycle recognition.     

耦合不同车辆类型的城市道路交通全生命周期评价研究

城市道路交通是我国节能减碳重要领域,如何量化集成道路和车辆的城市道路交通的能源消耗和碳排放成为交通绿色发展的迫切需求。利用全生命周期评价方法,量化评价了城市道路交通原材料获取、施工制造、运行维护和报废拆除阶段的全生命周期化石能源消耗量ADP(f)和全球变暖潜值GWP (以CO₂当量计),讨论对比了基于传统燃油汽车(ICEV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、纯电动汽车(BEV)和燃料电池汽车(FCV)的城市道路交通的全生命周期ADP(f)和GWP,并对关键因素年均日通行量、FCV的技术进步和不同车型占比进行了敏感性分析。研究发现,基于ICEV的城市道路交通的全生命周期ADP(f)和GWP分别为3.26E+09 MJ和2.16E+08 kg。相比于ICEV,基于BEV的城市道路交通的全生命周期ADP(f)和GWP分别降低32.5%和36.1%。     

基于实际运行工况的电动商用车能耗仿真与参数优化

在商用车电气化趋势下,如何准确研究车辆参数对能耗的影响,制定优化方案以降低能耗、提升续航里程成为影响电动商用车未来发展的重要问题。为此,应用短行程法构建目标车型的实际运行工况,采用ADVISOR车辆仿真器,以整车质量、滚阻系数、附件功率等5项车辆参数为变量,以设计优化区间为参数调整范围,开展实际运行工况下的能耗仿真,获得实际运行工况场景下各车辆参数与百公里耗电量的数量关系;在此基础上,通过分析各参数优化百分比与百公里耗电节省量的关系,构建体现各项参数能耗敏感性的节电系数;基于敏感性分析结果,对预计优化效益较高的参数进行优化,并对各优化方案进行成本-收益分析。研究结果表明：相较于“新欧洲驾驶循环”(New European Driving Cycle,NEDC)工况,实际运行工况下的能耗仿真结果与实际能耗相对误差降低超过10%;按能耗敏感性由高到低对各车辆参数排序,依次为整车质量、传动效率、滚阻系数、风阻系数、附件功率;各参数优化方案中,采用铝制白车身、配备低滚阻轮胎和热泵空调具有正面静态收益;利用实际运行工况进行能耗仿真可得到更符合目标车型实际能耗的仿真结果,以该仿真结果为基础的能耗敏感性分析和参数优化具有良好的实际指导意义。     

汽车动力传动系统参数优化设计和匹配研究

为降低某微型客车的油耗,对其动力传动系统参数的优化设计和匹配问题进行了分析。利用仿真软件AVL-Cruise建立了整车性能仿真模型,并集成到优化平台iSIGHT软件中,对计算模型进行标定。通过两个软件的集成,对汽车动力传动系统的速比参数进行了优化设计和匹配。结果表明,在满足汽车动力性设计指标的前提下,优化后车辆NEDC工况的油耗降低了0.53L/100km,满足了预期设计要求。     

基于学习率的纯电动与燃料电池汽车分场景经济性比较研究

新能源汽车较高的成本是制约我国新能源汽车发展的重要因素之一.本研究构建了纯电动和燃料电池汽车经济性综合分析比较模型.基于新能源汽车各关键零部件的学习率曲线,对纯电动和燃料电池乘用车、客车和货车的未来制造成本趋势进行了分析和比较.同时结合我国私家车、出租车、公交车和物流车4个应用场景,对各场景下纯电动和燃料电池汽车使用成...     

混合动力电动汽车能量自适应模糊控制研究

为了实现混合动力电动汽车两种能量的最佳分配,确保电机、蓄电池的合理运行,建立了前向并联式混合动力电动汽车动力系统模型,提出了采用自适应模糊控制方法对动力系统进行能量分配,设计了控制器,讨论了自组织控制器的规则自我调整过程。整车循环工况仿真试验表明该控制具有较强的鲁棒性,可使电机、发动机、蓄电池等动力设备工作于最佳工况。     

纯电动汽车双电机单行星排动力系统构型设计与分析

纯电动汽车是当前缓解能源危机与环境污染问题的理想方案之一。然而，现阶段纯电动汽车的推广和发展却受到续驶里程较短等瓶颈问题的制约，难以得到有效普及。为了克服上述问题并进一步提升纯电动汽车的最大续驶里程和综合行驶性能，提出一种纯电动汽车双电机单行星排动力系统构型方案及其系统分析方法。采用一种表征动力源部件与机械耦合机构节点之间内约束关系的通用矩阵式拓扑设计方法，系统探索基于基础构型方案的所有可行性备选构型，获得各备选构型的输出特性，并自动生成备选构型的拓扑结构表达式和动力学模型。采用基于动态规划算法的全局最优控制策略对所有备选构型的最佳经济性和最佳动力性能进行仿真，通过比较备选构型的性能以筛选获得综合性能出色的双电机单行星排动力系统构型。研究结果表明：通过该方法对备选构型的最优能耗经济性与极限最优动力性能进行仿真测试，共获得25种满足能耗与动力性能筛选条件的构型；以单电机驱动构型方案作为参考构型，最终得到5种最优能耗经济性与最优动力性能均优于参考构型的优化构型方案解集，其中具有最佳经济性和动力性构型的0~120 km·h^-1极限加速时间为10.973 1 s，最优能耗经济性为13.610 6 kW·h·100 km^-1；该方法能够有效筛选获得经济性和动力性能优异的纯电动汽车双电机单行星排动力系统构型，进一步提升纯电动汽车的最大续驶里程和综合行驶性能。     

纯电动汽车动力系统轻量化研究

鉴于当前环境和能源问题,大力发展纯电动汽车十分必要。动力系统作为纯电动汽车中的重要机构,对其进行轻量化研究可有效减少能耗,提高行驶续航能力,对改善环境污染、节约能源具有重要意义。文章以动力系统中的电池、电池包及电驱传动总成作为研究对象,分别从结构优化和新材料选用两方面进行分析。     

考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略

为提升高温环境下电源系统的综合效率,通过分析电动汽车热管理和能耗模型,提出一种考虑电池热管理的复合电源电动汽车功率分配控制策略,并在CATC、NEDC工况下分别与单一电源电动汽车和采用常规策略的复合电源电动汽车进行对比仿真。结果表明,相对于单一电源,采用复合电源方案的电动汽车电源系统能量回馈提升3.6%以上,综合能耗降低3.3%以上,电池最终温度下降3.51℃以上;相对于采用常规策略的复合电源电动汽车,考虑电池热管理的复合电源功率分配控制策略提升超级电容参与度,使复合电源系统能量回馈提升1.8%左右,综合能耗降低1.2%左右,电池最终温度降低1.25℃左右,从而验证了该策略的有效性。     

工况驾驶规范性及客观评价指标相关性的试验研究

通过引入驾驶评价指标和制动压力的控制及其要求规范了驾驶行为，为提高测试的准确性以及可重复性提供了保障。利用8名具有多年底盘测功机驾驶经验的驾驶员及两台轻型汽油车，在底盘测功机上开展了大量的新欧洲驾驶循环测试 （New European Driving Cycle，NEDC） 和全球轻型车统一循环测试 （Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle，WLTC），并以10 Hz为采样频率连续记录数据进行综合计算，得到驾驶评价指标结果。通过相关性分析，认定驾驶风格对油门扰动性的影响在 NEDC工况下比在 WLTC工况下的更大，主因是驾驶员在稳定工况下拥有更多的自由度。对于NEDC工况，可以通过设定IWR及EER限值来实现规范驾驶；对于WLTC工况，可以通过设定IWR和RMSSE限值来实现规范驾驶。此外，通过限制工况驾驶过程中的最大制动压力还为规范驾驶提供了有效途径。不仅为降低不同驾驶员对燃料消耗量测试的影响提供了参考，在我国汽车领域实现“双碳”目标的背景下，也为乘用车碳排放大数据采集的准确性提供了借鉴。     

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。     

基于MPC555高性能32位单片机的混合动力汽车工况控制研究

介绍了基于NPC555的混合动力汽车动力总成控制系统的组成，阐述了其底层驱动模块、状态转换判断模块、电机驱动模块、内燃机单独驱动模块、内燃机与电机联和驱动模块、串联驱动模块、制动能量回收模块等的功能。试验表明，该控制系统可以实现混合动力汽车运行工况控制。     

基于NEDC工况的发动机能量利用率分析方法

发动机能量利用率是一种分析和评价燃油经济性匹配水平的方法。首先计算出NEDC工况试验时为克服行驶阻力所做的功,再通过NEDC工况试验得出实际油耗,并将油耗转化为完全燃烧所释放的能量。将克服行驶阻力所做功除以完全燃烧释放的能量便是该车型NEDC工况试验时的能量利用率。能量利用率可用于判断开发车型与竞争车型经济性匹配水平的优劣,也可用于判断不同级别车型经济性匹配水平的优劣。     

AMT驱动构型对纯电动客车综合性能影响研究

为研究自动机械式变速器（AMT）驱动构型对纯电动客车综合性能的影响,以12 m电机直驱纯电动城市客车为研究对象,装备3挡AMT并对驱动电机重新选型,利用NSGA-Ⅱ多目标优化算法以0~50 km·h^-1加速时间最短和中国典型城市工况（普通道路和快速道路）下行驶能耗最低为目标对变速箱传动比进行优化,并制定基于车速和加速踏板开度的双参数动力性与经济性换挡规律,在中国典型城市工况不同道路下,采用2种换挡规律对整车驱动能耗与制动能量回收进行仿真,并利用最大爬坡度及加速时间对整车动力性能进行分析。研究结果表明：与原电机直驱构型下整车性能相比,AMT驱动构型在将驱动电机峰值转矩降低68.4%后,最大爬坡度从20.07%提高到20.3%,0~50 km·h^-1加速时间从14.19 s增加到18.69 s,整车动力性虽满足要求,但加速时间增加了31.7%;其驱动能耗有所降低,但制动能量回收能力有所减弱,且二者都受行驶工况和换挡规律的影响,普通道路行驶时,经济性和动力性换挡规律百公里驱动能耗分别降低了1.55%和0.55%,百公里制动能量回收分别减少了1.35%和1.53%,百公里综合能耗分别降低了-0.12%和1.62%,快速道路行驶时,经济性和动力性换挡规律百公里驱动能耗分别降低4.78%和3.72%,百公里制动能量回收分别减少了1.53%和5.1%,百公里综合能耗分别降低了5.63%和3.35%。可见,纯电动客车采用AMT驱动构型时,需综合考虑车辆设计要求及行驶工况与换挡规律的影响。