混合動力城市客車控制策略與試驗(yàn)研究.pdf

1、節(jié)能、環(huán)保和安全是當(dāng)今世界的三大主題。汽車是當(dāng)今人們的主要交通方式之一，也是能源消耗大戶。在我國，以北京市為例，2005年每年交通運(yùn)輸消耗石油占總消耗量的45％，產(chǎn)生的排放物占總排放量的70-80％，每年交通事故造成的人員傷亡占各大傷亡的首位。因此，有效地解決汽車燃燒和排放問題，對緩解能源造成的壓力，改善汽車排放對城市和人們生存環(huán)境具有重要意義。如何提高汽車性能來降低能耗和排放是當(dāng)今汽車技術(shù)研究的重要內(nèi)容。十多年來，電動汽車、混合動力汽

2、車、燃料電池汽車等解決上述問題的新的汽車技術(shù)成為人們研究的熱點(diǎn)。與當(dāng)今汽車技術(shù)水平相適應(yīng)，發(fā)動機(jī)與電機(jī)混合驅(qū)動的混合動力汽車技術(shù)在改善汽車性能、降低汽車排放等方面效果明顯，短期內(nèi)有望成為低能耗、低排放汽車的替代技術(shù)。 本文針對混合動力城市公交車結(jié)構(gòu)和駕駛循環(huán)特點(diǎn)，首先確定了EQ6110HEV混合動力城市客車為并聯(lián)式結(jié)構(gòu)，并對混合動力系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了匹配，提出了利用正交試驗(yàn)設(shè)計方法，從基本正交優(yōu)化和綜合正交優(yōu)化兩個方面對混合動力系統(tǒng)

3、總成、結(jié)構(gòu)參數(shù)以及控制策略進(jìn)行全面深入的優(yōu)化。根據(jù)正交試驗(yàn)結(jié)果及其方差分析，明確了混合動力系統(tǒng)各部件參數(shù)對整車燃油經(jīng)濟(jì)性影響的主次關(guān)系，獲得了混合動力系統(tǒng)部件參數(shù)與控制策略及其參數(shù)的最佳組合。其次，依據(jù)理論建模和試驗(yàn)數(shù)據(jù)建模相結(jié)合的方法，對發(fā)動機(jī)、電機(jī)、動力電池及附件系統(tǒng)等對汽車性能影響大的部件采取試驗(yàn)建模，對一般部件采取理論建模，建立了以發(fā)動機(jī)驅(qū)動為主、電機(jī)驅(qū)動為輔的并聯(lián)混合動力客車仿真模型，并從循環(huán)油耗、發(fā)動機(jī)瞬態(tài)扭矩與瞬態(tài)比油耗等

4、方面進(jìn)行模型精度校驗(yàn)，仿真與試驗(yàn)結(jié)果偏差約3％，因此，仿真模型精度滿足要求。第三，從使用、駕駛循環(huán)等方面詳細(xì)分析了汽車性能的主要影響因素，提出并設(shè)計了兼顧燃油經(jīng)濟(jì)性和排放的扭矩均衡分配控制策略，并通過不同駕駛循環(huán)、不同控制策略的仿真結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的對比分析，驗(yàn)證了扭矩均衡控制策略能有效地節(jié)約燃油6.7％。為了進(jìn)一步提高混合動力汽車的性能，論文深入地探討了控制策略的優(yōu)化問題，提出了效率優(yōu)先扭矩均衡分配控制策略，并設(shè)計了以汽車需求扭矩Tdr

5、v和電池SOC為輸入變量的模糊控制程序。仿真結(jié)果表明，效率優(yōu)先扭矩均衡分配控制策略可使汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性改善11.9％，并從不同汽車配置、不同駕駛循環(huán)等方面驗(yàn)證了該控制策略的有效性、適應(yīng)性和強(qiáng)的抗干擾性。最后，論文闡述了混合動力汽車多能源控制系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試過程。利用設(shè)計的多能源控制器對EQ6110HEV并聯(lián)混合動力系統(tǒng)各種工作模式進(jìn)行了單獨(dú)調(diào)試和聯(lián)合調(diào)試，并通過臺架試驗(yàn)和道路試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了混合動力系統(tǒng)具備并聯(lián)混合動力汽車的所有工作模式，

6、各種模式工作正常，模式間切換平穩(wěn)。根據(jù)設(shè)計的混合動力系統(tǒng)及控制策略，在不開空調(diào)的條件下，武漢實(shí)際城市公交駕駛循環(huán)油耗試驗(yàn)平均值為361/100km，與傳統(tǒng)客車平均油耗42.91/100km相比，平均節(jié)油率達(dá)19.1％。若采用效率優(yōu)先扭矩均衡分配控制策略，在同等條件下混合動力城市客車循環(huán)油耗仿真值為33.41/100km，節(jié)油率達(dá)27.3％，從而驗(yàn)證了EQ6110HEV并聯(lián)混合動力城市客車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、控制策略優(yōu)良可靠，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目