自动变速汽车坡道行驶的燃油经济性研究

发布时间：2017-08-31 00:31

  本文关键词：自动变速汽车坡道行驶的燃油经济性研究

  更多相关文章： 瞬态燃油消耗模型 车辆燃油经济性 道路坡度 经济行驶优化 动态规划

【摘要】：车辆的燃油经济性不仅受车辆自身状态的影响,还受道路环境状况、驾驶员行为等因素的影响。道路坡度在改变车辆负荷状况的同时,还会影响驾驶员的驾驶行为。坡道行驶时不合理的加速、减速以及换挡操作都会使车辆燃油消耗增加。为有效改善车辆燃油经济性,本文对自动变速汽车坡道行驶的燃油经济性进行了研究。车辆燃油消耗模型是估计车辆实时油耗水平和评估车辆新技术的有力工具。在分析影响车辆燃油消耗主要因素的基础上,利用美国Argonne国家实验室的油耗测试数据,建立了具有“稳态初估+瞬态修正”形式的车辆瞬态燃油消耗模型。这种瞬态油耗模型由稳态模块和瞬态修正模块两个模块组成。其中,稳态模块的输入为发动机转速和转矩,瞬态修正模块的输入为车辆速度和加速度。根据模块具体实现形式的不同,有“二维插值+差值修正”模型BIT-TFCM-1和“多项式拟合+倍数比修正”模型BIT-TFCM-2两种瞬态燃油消耗模型。模型的验证结果表明,在稳态燃油消耗模型的基础上引入合理的瞬态修正,能够有效地提升燃油消耗模型的预测精度。BIT-TFCM-1模型的平均预测误差(MAPE)在其稳态模块的基础上降低了约29.43%-34.48%;BIT-TFCM-2模型的MAPE在其稳态模块的基础上降低了约11.44%-19.28%。此外,与VT-Micro模型相比,模型BIT-TFCM-1和BIT-TFCM-2也有着良好的性能。基于Bellman动态规划算法,设计了自动变速汽车坡道经济性行驶优化算法。该算法以车辆通过坡道的燃油经济性为优化目标,通过合理地规划车辆通过坡道时的速度轨迹,来降低车辆的燃油消耗。利用MATLAB/Simulink和CarSim搭建了联合仿真平台,对坡道经济性行驶优化算法的有效性进行了验证。验证结果表明,坡道经济性行驶优化算法能够在上坡之前提前加速避免上坡过程中的急加速,在下坡之前提前减速以充分利用下坡加速,从而有效地节省燃油。根据应用场合的不同,相比于传统的定速巡航算法,坡道经济性行驶优化算法的节能潜力可以达到5.59%-40.14%。
【关键词】：瞬态燃油消耗模型 车辆燃油经济性 道路坡度 经济行驶优化 动态规划
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U461.8
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 引言10-19
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 坡道经济性行驶的关键技术11-16
• 1.2.1 精确电子地图12
• 1.2.2 车辆燃油消耗模型12-15
• 1.2.3 坡道经济性车速优化控制方法15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-19
• 第2章 车辆燃油消耗分析19-27
• 2.1 燃油消耗影响因素分析19-22
• 2.1.1 行程相关因素20
• 2.1.2 环境相关因素20
• 2.1.3 车辆自身状态相关因素20
• 2.1.4 道路状况相关因素20-21
• 2.1.5 交通相关因素21
• 2.1.6 驾驶员相关因素21-22
• 2.2 燃油消耗模型分析22-25
• 2.2.1 燃油消耗模型的分类22-23
• 2.2.2 稳态燃油消耗模型23-24
• 2.2.3 瞬态燃油消耗模型24-25
• 2.3 车辆瞬态燃油消耗模型结构25
• 2.4 本章小结25-27
• 第3章 车辆瞬时油耗模型建模27-50
• 3.1 建模数据及数据预处理27-32
• 3.1.1 建模数据27-29
• 3.1.2 平均值滤波数据预处理29
• 3.1.3 VSP- 3σ 数据预处理29-32
• 3.2 瞬态燃油消耗模型建模32-41
• 3.2.1 速度和加速度极限32-34
• 3.2.2 二维插值+差值修正的瞬态燃油消耗模型BIT-TFCM-134-37
• 3.2.3 多项式拟合+倍数比修正的瞬态燃油消耗模型BIT-TFCM-237-41
• 3.3 瞬态燃油消耗模型验证41-49
• 3.3.1 二维插值+差值修正模型BIT-TFCM-1 验证42-45
• 3.3.2 多项式拟合+倍数比模型BIT-TFCM-2 验证45-49
• 3.4 本章小结49-50
• 第4章 自动变速汽车坡道经济性行驶优化算法50-58
• 4.1 离散系统的动态规划50-51
• 4.2 坡道经济性行驶优化算法51-56
• 4.2.1 系统的状态方程51-53
• 4.2.2 系统的初始状态53-54
• 4.2.3 系统的约束54
• 4.2.4 系统的扰动54-55
• 4.2.5 系统的代价方程55-56
• 4.3 坡道经济性行驶优化算法56-57
• 4.4 本章小节57-58
• 第5章 坡道经济性行驶优化算法的实现与验证58-74
• 5.1 坡道经济性行驶优化算法的实现58-64
• 5.1.1 平直路面上经济性行驶车速58-60
• 5.1.2 坡道经济性行驶车速60-63
• 5.1.3 坡道经济性行驶优化算法的MATLAB仿真实现63-64
• 5.2 坡道经济性行驶优化算法的验证64-73
• 5.2.1 定速巡航算法64-65
• 5.2.2 简单虚拟坡道下的验证65-71
• 5.2.3 真实道路信息下的验证71-73
• 5.3 本章小结73-74
• 结论与展望74-76
• 参考文献76-83
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单83-84
• 致谢84

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本文编号：762415