重型载货混合动力汽车构型分析与能效优化
发布时间：2022-01-15 16:36
重型载货汽车因其高效的运输能力和低廉的运输成本,成为公路运输主力军。然而,由于长行驶里程,高燃油消耗,重型载货汽车的节能减排广受关注,研究其节能减排技术对降低我国石油消耗和温室气体排放有重大意义。混合动力技术具有整车成本低,续驶里程长,低能耗低排放的优势,受到国内外的高度重视,被视为重型载货汽车未来发展方向。本文以“超级节能型重型载货汽车混合动力系统开发研究”国家重点研发项目为依托,围绕构型分析与能效优化这一目标,开展了重型载货汽车混合动力系统分析与优化,能量管理策略设计与优化,单踏板制动能量回馈控制设计与优化三个方面的研究。本论文从整车经济性角度针对三种适合重型载货汽车的混合动力系统搭建了仿真模型,其中包括动力系统部件模型（电机模型,发动机模型和动力电池模型）,整车动力学模型,整车控制器模型和驾驶员模型。以燃油经济性和车辆运行成本（包括燃油成本和电池衰减成本）为目标,采用动态规划算法对动力电池容量进行优化与选择。通过动态规划算法对混合动力系统能量分配问题的求解,本文提出一种基于全局优化的实时能量管理策略。该策略对车辆的燃油经济性提升至少18.44%。结合上述研究工作,建立了重型载货混...
【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机工况调节原理图
第4章面向能效优化的混合动力单踏板控制47信号和车辆当前车速得出需求功率或需求转矩。滑行区和回馈区是传统油门踏板所不具备的功能，同时也是本课题设计和优化单踏板控制的核心内容。图4-1单踏板控制原理图车辆滑行控制研究4.2.1加速-滑行策略虽然制动能量回馈可以回收车辆制动过程中的动能，但机械能转化为化学能的效率并非100%，回收过程中动力系统同样存在损失。当电池所回收的能量转化为机械能驱动车辆时，同样存在能量转换和机械损失。因此，理论上最优的驾驶策略是既不踩下踏板驱动车辆也不释放踏板回馈能量，而是让车辆滑行。这就是加速-滑行控制策略的由来，以及滑行区设计和优化的依据。对于混合动力汽车而言，由于存在另一个动力输出源，所以发动机在低车速低功率时可以自动停机，同时发动机工作点可以调节至最佳经济区。正因具有这种工作特点，加速-滑行策略在混合动力系统中有一定的应用优势。为了对加速-滑行策略的节油效果进行评估，采用2.2节中所建立的整车模型进行分析。同时考虑匀速行驶策略作为对比，以表示未进行滑行时的情景。在建立仿真模型前，首先需要明确加速-滑行策略的工况。在一个加速-滑行工况中，车辆的初始速度和终了速度是一致，其平均速度即为匀速行驶策略的车速。如图4-2，可以在等时间和等距离条件下对两种策略进行对比。不同策略的燃油经济性可以采用如下指标进行判断：
第5章能效优化算法验证61载货汽车，与前文所研究的总质量为25000kg重型载货汽车存在一定差别，但对算法有效性的验证是具有可信度。图5-2动力系统试验平台实物表5-1动力系统平台主要部件及参数名称参数数值发动机最大功率115kW；最大转矩220Nm；最大转速6000rpmISG最大功率115kW；最大转矩450Nm；最大转速6000rpm驱动电机最大功率150kW；最大转矩800Nm；最大转速4000rpm动力电池额定电压310.8V；额定容量52Ah变速箱各档速比3.5/1整车总质量5000kg；滚阻0.01；风阻0.38；迎风面积5m2；轮胎半径0.362m；主减速比4.44基于全局优化的实时能量管理策略验证在进行基于全局优化的实时能量管理策略试验验证前，采用第3章中提出的实时能量管理策略提取办法，对试验平台的动力系统进行建模分析。动态规划算法结果如图5-3所示，如前文介绍，动态规划算法的结果具有一定规律性，对该规律进行总结得出适合试验平台的实时能量管理策略。将动态规划算法结果总结成实时能量管理策略如表5-2所示，用于离线仿真和试验台架实时测试。发动机ISG离合器驱动电机变速箱测功机
【参考文献】：
期刊论文
[1]上汽荣威550插电式混合动力系统的特点[J]. 冷宏祥,葛海龙,孙俊,许政,王磊,王健,罗思东,栾云飞. 科技导报. 2016(06)
[2]中国乘用车与商用车保有量预测[J]. 郝瀚,王贺武,欧阳明高. 清华大学学报(自然科学版). 2011(06)
[3]混合动力城市客车制动能量回收系统道路试验[J]. 张俊智,陆欣,张鹏君,陈鑫. 机械工程学报. 2009(02)
[4]中国城市轻型车的排放特性[J]. 王岐东,姚志良,霍红,贺克斌. 环境科学学报. 2008(09)
[5]我国节能与新能源汽车发展战略与对策[J]. 欧阳明高. 汽车工程. 2006(04)
本文编号：3590958
【文章来源】：清华大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
发动机工况调节原理图
第4章面向能效优化的混合动力单踏板控制47信号和车辆当前车速得出需求功率或需求转矩。滑行区和回馈区是传统油门踏板所不具备的功能，同时也是本课题设计和优化单踏板控制的核心内容。图4-1单踏板控制原理图车辆滑行控制研究4.2.1加速-滑行策略虽然制动能量回馈可以回收车辆制动过程中的动能，但机械能转化为化学能的效率并非100%，回收过程中动力系统同样存在损失。当电池所回收的能量转化为机械能驱动车辆时，同样存在能量转换和机械损失。因此，理论上最优的驾驶策略是既不踩下踏板驱动车辆也不释放踏板回馈能量，而是让车辆滑行。这就是加速-滑行控制策略的由来，以及滑行区设计和优化的依据。对于混合动力汽车而言，由于存在另一个动力输出源，所以发动机在低车速低功率时可以自动停机，同时发动机工作点可以调节至最佳经济区。正因具有这种工作特点，加速-滑行策略在混合动力系统中有一定的应用优势。为了对加速-滑行策略的节油效果进行评估，采用2.2节中所建立的整车模型进行分析。同时考虑匀速行驶策略作为对比，以表示未进行滑行时的情景。在建立仿真模型前，首先需要明确加速-滑行策略的工况。在一个加速-滑行工况中，车辆的初始速度和终了速度是一致，其平均速度即为匀速行驶策略的车速。如图4-2，可以在等时间和等距离条件下对两种策略进行对比。不同策略的燃油经济性可以采用如下指标进行判断：
第5章能效优化算法验证61载货汽车，与前文所研究的总质量为25000kg重型载货汽车存在一定差别，但对算法有效性的验证是具有可信度。图5-2动力系统试验平台实物表5-1动力系统平台主要部件及参数名称参数数值发动机最大功率115kW；最大转矩220Nm；最大转速6000rpmISG最大功率115kW；最大转矩450Nm；最大转速6000rpm驱动电机最大功率150kW；最大转矩800Nm；最大转速4000rpm动力电池额定电压310.8V；额定容量52Ah变速箱各档速比3.5/1整车总质量5000kg；滚阻0.01；风阻0.38；迎风面积5m2；轮胎半径0.362m；主减速比4.44基于全局优化的实时能量管理策略验证在进行基于全局优化的实时能量管理策略试验验证前，采用第3章中提出的实时能量管理策略提取办法，对试验平台的动力系统进行建模分析。动态规划算法结果如图5-3所示，如前文介绍，动态规划算法的结果具有一定规律性，对该规律进行总结得出适合试验平台的实时能量管理策略。将动态规划算法结果总结成实时能量管理策略如表5-2所示，用于离线仿真和试验台架实时测试。发动机ISG离合器驱动电机变速箱测功机
【参考文献】：
期刊论文
[1]上汽荣威550插电式混合动力系统的特点[J]. 冷宏祥,葛海龙,孙俊,许政,王磊,王健,罗思东,栾云飞. 科技导报. 2016(06)
[2]中国乘用车与商用车保有量预测[J]. 郝瀚,王贺武,欧阳明高. 清华大学学报(自然科学版). 2011(06)
[3]混合动力城市客车制动能量回收系统道路试验[J]. 张俊智,陆欣,张鹏君,陈鑫. 机械工程学报. 2009(02)
[4]中国城市轻型车的排放特性[J]. 王岐东,姚志良,霍红,贺克斌. 环境科学学报. 2008(09)
[5]我国节能与新能源汽车发展战略与对策[J]. 欧阳明高. 汽车工程. 2006(04)
本文编号：3590958
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