混聯(lián)式混合動(dòng)力公交車節(jié)能駕駛模式研究.pdf

1、為降低傳統(tǒng)能源消耗及減少污染物排放，新能源公交車得到逐步推廣使用?；炻?lián)式混合動(dòng)力公交車作為新能源公交車中插電式混合動(dòng)力的一種，兼?zhèn)浯?lián)式及并聯(lián)式混合動(dòng)力的特點(diǎn)，成為當(dāng)前插電式混合動(dòng)力公交車主要推廣使用類型，為充分發(fā)揮其節(jié)能效果，需要結(jié)合路況，采用科學(xué)的駕駛模式。目前這方面的研究成果較少。為研究與路況相關(guān)聯(lián)的混聯(lián)式混合動(dòng)力公交車節(jié)能駕駛模式，本文以在用的混聯(lián)式混合動(dòng)力公交車為研究對(duì)象，從路況與運(yùn)行工況兩個(gè)維度研究節(jié)能駕駛規(guī)律，將路況分為平

2、路段、上坡路段及下坡路段三種類型，提出以車速、加速度與減速度參數(shù)作為勻速、加速、減速三種駕駛模式的特征表征參數(shù)。建立整車性能仿真模型，基于混聯(lián)式混合動(dòng)力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，研究駕駛模式特征參數(shù)與車輛能耗的關(guān)系。對(duì)混聯(lián)式混合動(dòng)力公交車在平路段、上坡路段及下坡路段三種路況下的節(jié)能駕駛模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，仿真測(cè)算車輛能耗，優(yōu)化駕駛模式特征參數(shù)，獲取各路段節(jié)能駕駛模式?；谀骋粚?shí)際線路設(shè)計(jì)線路的節(jié)能模式，仿真測(cè)試能耗，并與實(shí)際駕駛能耗結(jié)果進(jìn)行比較分析

3、，驗(yàn)證節(jié)能駕駛模式的效果。全文的主要內(nèi)容與結(jié)果結(jié)論如下：
　?。?）混聯(lián)式混合動(dòng)力公交車性能仿真模型的建立
　　對(duì)一款混聯(lián)式混合動(dòng)力公交車的動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)及工作模式進(jìn)行了分析，運(yùn)用Cruise軟件對(duì)混聯(lián)式混合動(dòng)力公交車的各個(gè)部件進(jìn)行了建模。同時(shí)分析混聯(lián)式混合動(dòng)力公交車的控制策略，結(jié)合控制策略技術(shù)參數(shù)，采用Simulink及Stateflow對(duì)控制策略進(jìn)行了建模，并通過Cruise提供的接口將構(gòu)建的控制策略模型嵌入，搭建完成混聯(lián)

4、式混合動(dòng)力公交車性能的仿真平臺(tái)。為驗(yàn)證所構(gòu)建的仿真模型，在Cruise軟件中對(duì)試驗(yàn)道路的行駛工況進(jìn)行模擬仿真，將車輛仿真結(jié)果與實(shí)際測(cè)試結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證模型。
　?。?）駕駛模式特征參數(shù)與車輛能耗的關(guān)系研究
　　以速度、加速度及減速度作為駕駛模式特征參數(shù)分別對(duì)勻速駕駛、加速駕駛及減速駕駛模式進(jìn)行量化分析，結(jié)合所采集到的三條公交線路的行駛數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)公交車速度、加速度及減速度的范圍分別集中于（0,50]km/h、（0,1.4

5、]m/s2、[-1.4,0） m/s2。
　　在分析勻速與加速駕駛模式與車輛能耗關(guān)系時(shí)，結(jié)合速度與加速度的范圍，基于初始SOC、整車負(fù)載及道路坡度三個(gè)維度分別設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)速度、加速度與綜合氣耗的關(guān)系進(jìn)行研究，并利用數(shù)學(xué)方法求解百公里綜合氣耗最佳時(shí)的經(jīng)濟(jì)車速與經(jīng)濟(jì)加速度。研究發(fā)現(xiàn)以電機(jī)驅(qū)動(dòng)為主及以發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為主的車速范圍內(nèi)，各維度下百公里綜合氣耗均著勻速駕駛模式車速的增加呈現(xiàn)先減小再增大的趨勢(shì)。其中以電機(jī)驅(qū)動(dòng)為主的經(jīng)濟(jì)車速范圍為

6、10.82~11.25km/h，以發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為主的經(jīng)濟(jì)車速范圍為37.92~42.04km/h；對(duì)于加速駕駛模式中，各維度下百公里綜合氣耗均隨著加速駕駛模式加速度的增大而增大，且各因素對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)加速度為0.1m/s2。
　　通過設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)，以超級(jí)電容的電量增加量為量化制動(dòng)能量回收的指標(biāo)，從整車負(fù)載及坡度兩個(gè)維度分析減速度與制動(dòng)能量回收的關(guān)系。結(jié)果表明在整車負(fù)載對(duì)制動(dòng)能量的關(guān)系中，受驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電效率影響，超級(jí)電容的電量增加量隨著制動(dòng)

7、減速度的增大而增大。在坡度中，超級(jí)電容的電量增加量受制動(dòng)時(shí)間和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)電效率的共同影響，隨著制動(dòng)減速度的增大而減小。分別求得負(fù)載及坡度中所對(duì)應(yīng)的最佳制動(dòng)減速度分別為1.4m/s2、0.1m/s2。
　?。?）混聯(lián)式混合動(dòng)力公交車節(jié)能駕駛模式研究
　　在平路段及上坡路段的節(jié)能駕駛模式研究中，借鑒傳統(tǒng)車輛勻速駕駛節(jié)能原理確定了路段節(jié)能駕駛模式的基本模型，通過提出優(yōu)化設(shè)計(jì)參數(shù)及范圍，利用拉丁超立方方法設(shè)計(jì)仿真試驗(yàn)，并基于仿真實(shí)

8、驗(yàn)結(jié)果建立參數(shù)與優(yōu)化目標(biāo)的代理模型，最后采用具有自組織性、自適應(yīng)性特點(diǎn)的多島遺傳優(yōu)化算法，以百公里綜合氣耗最低為原則，對(duì)節(jié)能駕駛模式設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在平路段中，保證公交線路路段平均車速在23km/h以上，整車SOC處于較高及中等水平下的兩種情景下的平路段的節(jié)能駕駛模式相同，即當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)勻速行駛的路程占總的勻速行駛路程比例為0.144，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)勻速行駛的比例為0.856駕駛時(shí)，路段的百公里綜合氣耗最佳。在上坡路段中，通過分析坡度為2％

9、、3%、4%、5%及6%坡度四種情景可得，百公里綜合氣耗最佳時(shí)，上坡初速度范圍為[38.66,39.07]km/h，上坡末速度為[24.08,26.97]km/h。即上坡初速度較高，上坡末速度較低時(shí)，整車的百公里綜合氣耗處于最佳區(qū)域。當(dāng)坡度的增加，上坡初速度相應(yīng)有所增大、末速度升高，但是變化幅度不大。
　　在下坡節(jié)能行駛的方案分析中，由設(shè)計(jì)的仿真實(shí)驗(yàn)可知超級(jí)電容的電量增加量在坡度中隨制動(dòng)減速度的增大而逐漸減小，然后趨向穩(wěn)定。為有效