汽油发动机瞬态工况油膜参数辨识的研究

以四冲程汽油发动机为研究对象建立瞬态工况下油膜模型,用最小二乘递推算法对油膜参数进行辨识计算研究;建立了发动机空燃比的仿真模型。将辨识结果模型进行某瞬态工况空燃比仿真,并和实际发动机试验采集的空燃比进行对比。结果表明,最小二乘递推算法所辨识的油膜参数精确度较高,能满足实际控制要求,证明该辨识算法辨识油膜参数的实用性。     

基于AMESim的电动客车传动系分析与研究

以某电动中型客车为研究对象,对加装变速器后的整车动力总成系统进行研究,分析并建立了整车数学模型。在此基础上,利用AMESim建立了整车仿真模型,并利用Matlab/Simulink建立整车控制器。针对NEDC循环工况和加速工况对其进行了模拟仿真;分析了传动系参数对整车加速度特性、最高车速、经济性及冲击度的影响。利用遗传算法对传动系的传动比进行了优化,在保证整车冲击度达标的前提下改善了整车动力性与经济性。     

效率最优的混合动力客车控制策略研究

针对某款双行星排式混合动力耦合系统的城市公交客车为研究对象,分析动力耦合机构的工作特性,利用杠杆理论建立电机与发动机理想转矩分配数学模型,提出了基于动力传动系统效率最优能量管理策略;同时,结合模糊智能控制对动力耦合系统进行优化控制。在Matlab/Simulink中搭建整车控制策略模型,并在AVL/CRUISE环境下搭建整车性能仿真模型。仿真结果表明:在中国典型城市公交工况下,车速跟随较好,动力耦合系统各动力源协调工作,发动机工作在高效区间,且动力电池SOC能够稳定在设定的范围附近波动,与该城市公交车试验结果相比,节油率提高了23.4%,提升了燃油经济性。     

半主动空气悬架的神经模糊控制

以带附加气室容积可调空气悬架的整车为研究对象,首先建立附加气室容积可调空气弹簧模型,并将该模型以弹簧力形式引入整车,然后设计以平顺性指标为主导地位的综合目标函数及约束条件。采用改进遗传算法对该目标函数进行逐段优化,同时得到不同工况下前悬架和后悬架模糊控制器的最优输出数据。最后将该输出数据作为导师信号供神经网络学习,从而建立整车半主动空气悬架的T-S型神经模糊控制器。仿真结果表明:在不同行驶工况下,相比被动空气悬架,采用神经模糊控制的半主动空气悬架的行驶平顺性显著提高,且满载时的改善效果优于空载。     

基于LuGre摩擦理论的动态轮胎模型研究

基于LuGre动态摩擦理论,建立了用于研究车辆动力学特性的动态轮胎模型,推导了车辆轮胎纵向力和侧向力的表达式,以此作为基础进行整车动力学的模拟仿真。采用遗传算法对轮胎模型中的稳态及动态参数进行辨识,比较分析了模型参数对模型精度的影响。利用Matlab/Simulink建立起自由度整车动力学模型,通过进行转弯制动仿真来对本文所建立的轮胎模型进行了验证。结果表明:本文所建立的动态轮胎模型准确度较好,能够用于车辆动态性能仿真研究。     

采用恒功率控制策略的增程式汽车动力系统匹配

以增程式电动车整车参数基本要求、动力性指标作为约束条件以及节能减排为最终目的开展研究。针对增程式电动汽车动力系统参数匹配问题,通过相应的理论计算对驱动电机、蓄电池、发动机、发电机等动力总成核心部件进行了性能匹配设计,采用恒功率控制策略,运用AVL Cruise为仿真平台构建整车模型,计算了所设计的增程式电动车动力性能及经济性。研究结果表明:最大爬坡度、加速时间、最高车速满足车辆动力性要求,并能实现增程器高效工作。证明了増程式电动汽车既实现了节能减排,又克服了纯电动汽车续驶里程短的缺陷。     

基于AEKF在线辨识的电池SOC估计

根据电池在某型混合动力无人机中的应用需求,针对锂离子电池的荷电状态估计进行研究,采用在线参数辨识的方法,实时修正模型辨识参数,结合自适应扩展卡尔曼滤波算法(AEKF)迭代判断算法中误差均值与方差,对基于二阶戴维宁等效电路模型的SOC结果进行有效判断。通过开展电池的恒流放电以及变化电流脉冲试验,利用实验数据与仿真结果对比分析SOC估计算法的正确性和精确度。结果表明:在线参数辨识的AEKF与EKF相比,AEKF的SOC估计结果与实际值更接近,在恒流工况下误差保持在0.5%以内,在变化电流工况下仍可以保持在0.8%以内,精确度得到了极大提升,具有较强的抗干扰性。     

电磁式主动悬置系统分目标控制研究

为提高汽车动力总成悬置系统的隔振性能,建立了同时考虑动力总成及车身垂直、俯仰方向的6自由度半车主动悬置系统动力学模型。考虑作动器动态特性对系统控制精度的影响,采用分目标控制的方式,将主动悬置系统分成悬置部分和作动器两部分。对悬置部分设计了适应性强、鲁棒性好且易于实现的模糊控制器及变论域模糊控制器,作动器电路部分则选择简单实用的PID控制器,并利用粒子群算法对PID参数进行优化。为验证控制器的效果,以发动机和路面的联合激励为系统输入进行仿真。结果表明:与被动悬置系统相比,采用分目标控制的主动悬置系统,作动器能更好地跟踪输出悬置所需的理想控制力,使得系统各方面性能均得到不同程度的改善,提高了整车舒适性水平。     

车辆传动系统瞬态振动特性研究

针对某车辆动力传动系统,考虑发动机激励及系统结构关键设计参数,采用集中质量法建立传动系统动力学模型。在发动机激励变化的输入载荷下,分别对含不同结构设计参数的动力学模型进行仿真分析,对比最优设计参数状态下传动系统的动态响应。研究结果表明:发动机输出扭矩突然变化时,车辆在tip-in过程中会产生传动系统异响及车辆顿挫感;传动间隙的变化可以缓解齿轮啮合冲击现象,从而改善车辆瞬态过程的异响状态。飞轮扭转刚度及惯量、驱动半轴扭转刚度的变化对轮毂运动冲击状态影响显著,影响车辆的平顺性。     

分布式驱动电动汽车横摆稳定性控制策略研究

针对某型纯电动汽车进行轮毂电机参数匹配设计,建立整车参数化模型;以横摆角速度和质心侧偏角偏差作为控制目标,基于滑模控制理论及罚函数法,提出整车横摆稳定性控制和轮毂电机转矩分配控制策略;选取双移线和鱼钩试验2种典型工况,与无控制和模糊PID控制策略进行对比分析,对控制策略进行仿真验证。结果表明:采用积分滑模控制策略后,双移线试验工况下,车辆横摆角速度最大值为0.17 rad/s,质心侧偏角最大值为-0.038 rad;鱼钩试验工况下,车辆横摆角速度最大值为0.23 rad/s,质心侧偏角最大值为0.049 rad,均小于未加控制时车辆的状态参数,所提出的整车横摆稳定性控制策略能够有效对车辆进行横摆稳定性控制,降低车辆失稳机率。     

双行星排式动力耦合机构动态特性分析

以某款混合动力汽车动力耦合机构为例,综合应用UG、ADAMS及ANSYS建立双行星排式动力耦合机构刚柔耦合动力学模型;对建立的系统动力学模型进行典型工况下的仿真分析,通过分析前后排行星轮系轮齿啮合力、轴系角加速度的时域和频域响应曲线,得到该动力耦合机构在稳态(如纯电动、巡航)和非稳态(如发动机起动)工况下的动态特性。仿真结果表明:该动力耦合机构稳态工况下动态特性峰值频率主要为低频段的旋转频率和两行星排的啮合频率及其倍频;非稳态工况初期存在瞬时冲击激励,但前排行星轮系动态特性的变化对后排行星轮系影响较小。     

基于Adams的汽车动力总成-整车系统隔振优化设计

应用已测得的动力总成各项参数,建立动力总成-整车动力学模型;运用能量解耦原理,考虑系统各阶振动固有频率的合理分配对优化过程加以约束;利用系统动力学仿真分析软件Adams对动力总成-整车动力学模型中的悬置系统进行优化设计。振动传递率和频域响应分析结果表明:该方法能有效地提高悬置系统的隔振性能。     

模糊逻辑的增程式燃料电池SUV能量管理策略研究

以增程式燃料电池混合动力SUV为研究对象,以优化电池充放电状态、燃料电池工作效率以及增加整车续驶里程为目标,开展基于模糊逻辑的能量管理策略优化研究。基于Simulink/AMESim联合仿真平台搭建了整车及能量管理系统模型,进行了一种前向能量流仿真计算,验证了策略动力性,同时对比分析了恒温器控制策略及基于模糊逻辑的恒温器控制策略在各工况下的充放电状态、燃料电池工作效率及续驶里程。结果表明:在满足动力性指标的前提下,基于模糊逻辑的恒温器控制策略能有效改善电池充放电状态,优化燃料电池工作效率,增加整车续驶里程。在NEDC、WLTC及CLTC-P标准循环工况下,燃料电池工作效率平均提升15.6%,续驶里程分别提升4.99%、5.08%、4.72%。     

高速时转向盘角阶跃工况下电动轮汽车EPS与DYC的协调控制方法

为了保证电动轮汽车在高速时转向盘角阶跃工况下的操纵稳定性与行驶安全性,对电动助力转向(electric power steering,EPS)与直接横摆力矩控制(direct yaw moment control,DYC)开展联合研究,并提出一种新型的电动轮汽车EPS与DYC的协调控制方法:根据横摆角速度与质心侧偏角等车辆运动参数,经上层控制器滑模变结构控制获取协调控制权重系数K和附加横摆力矩,通过协调控制权重系数K对EPS输出的转向助力矩进行修正,同时由附加横摆力矩对4轮的纵向力进行DYC分配。利用Car Sim软件和Matlab/Simulink软件分别建立整车机械动力学模型和整车协调控制模型,将两模型联立后开展联合仿真。仿真结果表明:将EPS与DYC进行协调控制,不仅可显著提高电动轮汽车在高速时转向盘角阶跃工况下的方向稳定性,而且通过协调权重系数K适当削弱了转向助力矩,可避免在高速工况下由于驾驶员心理紧张而造成的误操作。     

P2构型PHEV的规则型能量管理策略

插电式混合动力汽车(PHEV)具有低排放、低油耗、无续航里程焦虑等优势,当下深受各大车企青睐。如何有效提升整车燃油经济性问题一直是整车控制策略的研究热点和难点。为提高其燃油经济性和整车性能,以P2构型为研究对象,提出一种基于规则的PHEV能量管理策略。通过设置逻辑门限值,综合考虑车速、整车需求扭矩及电池荷电状态等控制参数,合理选择不同工作模式驱动车辆以使整车工作效率最优。同时,根据发动机工作区域划分整车工作模式,基于逻辑门限值思想提出电量消耗和电量维持的多阶段能量管理策略。结合Matlab/Simulink搭建整车模型并仿真。仿真结果表明：整车模型搭建合理、所设计的控制策略有效性良好,能够较好地实现对整车的控制,与传统燃油车相比提升了22.76%的燃油经济性。     

一种GA-DKF的锂离子电池SOC估计

提出了一种基于遗传算法优化双卡尔曼滤波(GA-DKF)的方法进行电池荷电状态(SOC)估计。分别利用遗传算法优化模型参数辨识中卡尔曼滤波的噪声协方差矩阵,以及SOC估计中无迹卡尔曼滤波(UKF)的噪声协方差矩阵。搭建试验平台,依据不同电流倍率下的放电实验数据,得到模型参数动态辨识的结果,分析GA-KF算法辨识参数的有效性。通过不同工况下试验结果、仿真结果以及传统最小二乘法(LS)辨识结果的对比,表明提出的方法能够有效提高锂电池模型精度。最后,采用遗传算法优化双卡尔曼滤波(GA-DKF)进行SOC估计,分别验证该模型在动态工况下SOC估计的精度和鲁棒性。结果表明：该模型不仅具有较高的估计精度,还能克服不同初始SOC的误差,具备良好的鲁棒性。     

混合动力电动汽车动力学模型仿真

为了减少汽车开发和生产成本,提高生产效率,利用Matlab/Simulink软件建立混合动力汽车动力学模型,并在FU505和Schedule Boston Cab循环工况下进行仿真分析。根据混合动力汽车结构特点,研究了电池、电机、发动机等机械模型,同时对控制系统和驱动系统进行了详细分析,通过控制系统确定电池状态,探讨了电机驱动扭矩和循环工况对模型的影响。结果表明:建立的模型满足汽车动力性要求;动力学模型能在较小制动强度时通过电机实现再生制动;建立的混合动力电动汽车模型符合实际汽车运行状况,具有可操作性。可见混合动力汽车模型满足研发需求,达到预期效果。     

基于工况的双电机参数匹配与控制策略研究

针对单电机直驱系统高效区利用不足的问题,以某款纯电动城市客车为例设计了一种同轴双电机系统,基于行驶工况分析进行参数匹配,根据电机高效区提出了基于规则的转矩控制策略。运用CRUISE和Matlab/Simulink软件分别建立整车模型和同轴双电机系统控制策略模型,进行动力性和经济性仿真。仿真结果表明:同轴双电机系统满足整车动力性要求,与单电机相比具有更好的经济性。     

车用甲醇燃料发动机整机性能研究

以仿真计算、理论分析为主,基于样机参数构建汽油机仿真模型,并通过改变燃料、压缩比和负荷控制方式将原模型改进为高压缩比甲醇发动机模型。在经济工况(2 000 r/min,60%负荷)计算分析了甲醇和汽油2种燃料发动机运行特性的差异。结果表明:甲醇发动机通过进气晚关角调节负荷,可提高进气压力、减少泵气损失;较好抗爆性使其能匹配更高的几何压缩比,而高压缩比甲醇发动机使燃烧放热速率更快,输出转矩和有效热效率均优于汽油机。通过优化匹配这些重要因素,为进一步优化甲醇发动机的工作性能和推动甲醇燃料作为汽油的替代燃料提供理论参考。     

基于HyperWorks的混合动力环卫车副车架有限元分析及轻量化设计

为降低混合动力环卫车副车架质量和整车油耗,达到车辆节能减排的目的,采用CATIA建立混合动力环卫车副车架的三维模型,并导入HyperWorks中。利用HyperWorks建立副车架的应力分析有限元模型,并计算颠簸、转弯、加速3种工况下副车架的应力分布和变形量。基于静态的有限元仿真结果,以颠簸工况作为设计工况对副车架进行拓扑优化。根据得到的优化结果,提出在副车架上适当加工减重孔的轻量化设计方案,并对改进设计后的副车架进行仿真,验证方案的合理性。研究结果显示:在满足副车架强度和变形量要求的前提下,通过对副车架的轻量化设计,使副车架总质量降低12.96%,实现了轻量化的目标。