一种并联液压混合动力系统半实物仿真方法

为缩短产品开发周期,提出一种并联液压混合动力系统半实物仿真方法。通过转矩转速传感器实时采集液压混合动力实物系统的输入/输出扭矩、转速,利用压力传感器实时采集蓄能器压力,根据上位机中实时运行的后向仿真整车及控制策略模型,计算发动机扭矩和转速,实时获得整车循环工况油耗。该方法用到的实物部件少,控制系统简单。对比该方法与计算机仿真方法,结果表明:该方法电力测功机转速跟随误差较小,泵马达转矩、发动机转矩、蓄能器压力和整车油耗变化趋势一致,蓄能器压力和整车油耗误差在10%以内,快速验证了液压混合动力系统模型的准确性和整车控制策略的有效性。

挖掘机液压混合动力系统跟踪控制研究

由于挖掘机混合动力系统参数的不确定性和系统的非线性给挖掘机的跟踪控制带来了巨大的困难。对此,构建了挖掘机液压混合动力系统模型,并采用改进的自适应鲁棒控制(ARC)实现挖掘机液压混合动力系统的跟踪控制。根据挖掘机液压混合动力系统,对液压系统、挖掘机动力学和发动机进行数学建模。利用线性稳定反馈控制规律,采用改进的自适应鲁棒控制,使挖掘机液压混合动力系统具有足够大的反馈增益。最后对斗杆、动臂和铲斗的倾角进行跟踪仿真实验,给出了系统模型位置和速度的跟踪误差,并与PI控制进行比较分析。结果表明:相比于PI控制,ARC控制下的斗杆、动臂和铲斗倾角的最大振幅波动率和倾角的波动范围都有所降低,且回转位置和速度的跟踪误差超调较小。说明采用ARC控制的挖掘机混合动力系统控制方法,能够更好的补偿系统模型的非线性,具有较好的控制稳定性以及跟踪精度。

城市客车并联液压混合动力系统参数匹配

为给城市客车并联液压混合动力系统进行更为合理的参数匹配,针对中国典型城市公交循环频繁启停特性,考虑客车行驶速度、牵引功率和制动能量分布区域等因素的影响,确定了液压泵马达参数和转矩耦合器传动比;采用不同初始制动压力和不同容积蓄能器组合进行制动压力和能量回收仿真,分析确定合适的蓄能器容积。研究结果表明:匹配后的液压混合动力系统参数在每次起步速度不超过20km.h-1时均能独立驱动客车前进,而且在每次制动过程中能够回收几乎所有可利用制动能量,整车燃油经济性得到显著提高。

液压挖掘机电容蓄能式并联混合动力系统结构及控制策略研究

分析了以电容器为蓄能装置的液压挖掘机并联混合动力系统的结构,在此基础上,针对液压挖掘机的工况,提出了以发动机工作点和电容器荷电状态(state of charge,SOC)值为优化变量的控制策略,并建立了试验系统对该控制策略进行试验研究。研究结果表明,采用该控制策略后,改善了发动机工作点的分布区域,抑制了电容器SOC的变化幅度,且基本不影响系统的响应性能。

液压挖掘机并联混合节能动力系统多目标优化控制策略

针对采用电容蓄能进行能量回收的并联式液压挖掘机混合动力系统提高能量效率和降低转矩变化幅度的问题,提出了一种基于实时优化力矩分配的新型多目标优化控制策略。根据负载特性将由电动机/发电机与柴油机构成的混合动力装置的工况分为高负载和低负载两个采用不同目标转速的工作区,通过曲线拟合对定转速下转矩与能量效率特性关系进行建模,构建以转矩为变量的目标函数,并通过惩罚函数对转矩变化幅度进行限制,提高系统的能量效率并降低转矩变化对系统机械结构的损害。采用仿真程序和模拟实验平台分别进行了实验,以验证该策略的效果。实验结果表明:与固定比例转矩策略相比,系统的最大转矩变化幅度降低了37.9%,总体能量损耗和燃油损耗分别降低了8.74%和8.9%。采用该控制策略后,系统在提供相近的功率输出特性的情况下,其总体的能量消耗、燃油消耗和转矩特性均得到了改善。

新型并联式液压混合动力系统及其能量管理策略

液力机械式装载机具有良好的自适应性,但其工况复杂,功率需求变化大,频繁的制动和装卸物料,造成发动机工作点和经济性变差,以及制动能量和势能浪费。为此,文中提出了一种适合于液力机械式装载机的新型并联式液压混合动力系统,该系统将泵马达、工作泵与机械系统并联,在能量控制阀组的控制下与高压蓄能器进行能量转换。提出了以发动机工作点、蓄能器压力状态、液压泵效率、液压马达效率为控制参数的多模式能量回收与再利用管理策略。基于MATLAB/Simulink搭建整车模型及控制策略模型,开展蓄能器压力和联合驱动控制参数对装载机油耗和能量平衡的影响分析。仿真结果表明:相比于原方案,新型并联式液压混合动力系统的发动机工作点得到优化,在泵马达、工作泵高效工作和蓄能器能量稳定的前提下,燃油经济性提高了18.44%。

并联混合动力电动汽车动力系统的参数匹配

针对典型的转矩复合结构并联混合动力电动汽车(PHEV),提出了用工程分析与仿真校验相结合的方法,对其动力系统中发动机功率、电动机参数、传动系速比和电池参数等主要参数进行匹配的原则、步骤,并通过实例加以说明和验证。

船舶单轴并联式气电混合动力系统节能评价

为了提高船舶动力系统能效,同时弥补天然气发动机作为船舶主机时动态特性差、低负荷性能差等问题,本文提出了船舶单轴并联式气电混合动力系统方案。采用模块化建模的方法建立系统的Simulink仿真模型,以周期性作业船舶运行循环为例计算蓄电池储能效率,而后研究系统在E3循环、不同混合度下的单位时间系统能耗以及节能率变化规律,得出节能率脉谱图,并对系统的实际节能率进行加权评价。结果表明:系统在不同混合度、不同负荷下的节能率都为正值,在混合度为0.3~0.5、负荷小于40%时,平均节能率大于15%。本文的研究结果可为船舶单轴并联式气电混合动力系统的设计选型、匹配优化以及能量管理策略设计等提供理论依据。

液压挖掘机混合动力系统节能特性及试验研究

针对目前液压挖掘机能量利用率低、油耗高的问题,分析挖掘机在典型作业工况下的能量损耗,确定混合动力系统进行节能研究的重要方向.根据混合动力挖掘机的特点,提出基于超级电容与电机的并联式油电混合动力系统方案,以山河智能公司20吨级液压挖掘机为平台建立系统仿真模型,对系统动力耦合特性、控制策略及超级电容SOC等因素给混合动力挖掘机节能效果带来的影响进行理论计算和仿真分析,并对系统关键参数进行了优化匹配.搭建液压挖掘机混合动力系统试验平台,对系统的节能效果进行试验验证.研究结果表明,采用油电并联混合动力系统,并选择合适的动力耦合参数、瞬时优化控制策略及超级电容SOC补偿参数有利于提高液压挖掘机的节能指标,节能效率可改善20%以上.

船舶并联式气电混合动力系统能量效率分析

为提高船舶系统能效,提出一种船舶并联式气电混合动力系统方案,在Simulink平台上建立系统的仿真模型。结合实例对蓄电池的储能效率进行分析,得到该系统在E3循环、不同功率比下天然气发动机的燃气消耗和电动机的效率,从部件效率、总能量效率和总能量效率提升率3个方面对系统能量效率进行研究。结果表明,该系统在转速100%、功率100%和转速91%、功率75%工况下机械推进模式能量效率高,在转速80%、功率50%工况下电力推进模式能量效率高,在转速63%、功率25%工况下大功率比并联推进模式和电力推进模式能量效率高。

并联式船舶混合动力系统参数匹配与能量管理

以某并联式船舶混合动力系统作为研究对象,对系统中的船体、螺旋桨、天然气发动机、可逆电机和动力电池等主要部件进行参数匹配,研究基于逻辑门限值的能量管理策略。针对周期性作业船舶运行工况,研究不同动力电池初始荷电状态(SOC)条件下动力电池等效天然气消耗量、天然气发动机天然气消耗量以及系统等效天然气消耗量。结果表明,在动力电池初始SOC为0.5和0.9的仿真条件下,系统运行模式受到动力电池SOC边界条件限制,系统等效天然气消耗量显著增加;相较于采用天然气发动机推进的船舶动力系统,所提出的并联式船舶混合动力系统可实现节省4.66%~7.00%的天然气消耗。

串并联混合动力系统自适应模式切换优化控制

为改善某新型串并联插电式混合动力系统双电机纯电动至并联驱动模式切换品质,同时确保不同车辆行驶状态及驾驶员输入下模式切换策略的适应性能,提出了平顺性起机和动力性起机概念,设计了自适应模式切换优化控制策略。首先,建立该串并联混合动力系统动力学模型,并对其双电机纯电动至并联驱动模式切换过程进行分析,确定模式切换不同阶段控制目标及控制策略;其次,以车辆驾驶平顺性和发动机起动时间为优化指标,通过动态规划求解发动机最优拖转转速曲线,提出一种发动机起动模型预测优化控制策略,在线计算离合器滑摩转矩以拖转发动机跟踪目标最优转速曲线,并通过电机补偿输出端转矩波动。离线仿真及硬件在环台架试验结果表明,所开发的自适应模式切换控制策略能够满足不同的驾驶需求,并具有较好的驾驶平顺性。

并联混合动力汽车动力系统参数设计及仿真

首先对一常规车型用CRUISE软件进行仿真分析,得出其动力性和经济性结果。再改装此车型为并联混合动力汽车,并选择设计动力系统各参数。再次通过仿真得出改装后的性能。和原车型相比,动力性基本不变,燃油经济性却有较明显的改善,说明动力系统参数的匹配是合理的。

一种新型并联混合动力系统的性能研究

提出了一种新型并联混合动力系统,其采用PX型单环路系统,可有效规避无级变速器的扭矩和功率容量,通过串联两挡变速器,扩大该PX型单环路系统的调速范围。针对再生制动模式,对PX型单环路系统的功率流可逆性进行了验证。该新型并联混合动力系统采用电动机以实现纯电动驱动和制动能量回收,高速重载时发动机和电动机同时驱动车辆。建立了该动力传动系统的键合图模型,并推导了其状态方程。以Matlab/Simulink为平台建立了整车仿真模型,选取US06驾驶循环的高速公路工况,对该动力传动系统进行了仿真。仿真结果表明:通过模式切换,该并联混合动力系统确保了发动机工作在其高效率区域,车辆实际运行速度能够较好的跟随循环工况,同时,仿真前后电池荷电状态保持在期望范围内。

并联混合动力汽车动力系统参数快速匹配方法研究

针对单轴混合动力SUV动力系统发动机功率参数匹配由制造商确定的问题,提出了一种基于汽车理论的动态部件参数快速匹配方法。BSG电机、ISG电机和动力电池的主要参数是通过匹配方法获取。基于AVL-Cruise和MATLAB/Simulink仿真软件建立联合仿真模型,仿真结果表明,匹配的车辆动力学符合设计目标,燃油经济性提高了25%以上。

并联式油液混合动力挖掘机动力系统仿真研究

针对传统液压挖掘机由于其固有的动力传递结构而无法通过相关的节能方法来改善发动机工作点分配的问题,提出了一种基于油液混合动力技术的挖掘机动力系统控制方案。分析了挖掘机的工况特点,介绍了油液混合动力挖掘机的原理结构。选用并联油液混合动力挖掘机系统进行仿真建模,以实测液压挖掘机负载作为仿真模型输入,对该系统性能进行了仿真研究。仿真结果表明,并联式油液混合动力挖掘机发动机转速稳定,工作点分布于高效区,燃油效率得到提高,动力源的动力特性得到改善。

重型车辆多挡并联混合动力系统的联合优化控制策略

重型车辆机电多挡并联混合动力系统中电机功率在变速器内部与机械功率耦合,发动机和电机都具有多个独立挡位,机电能量、功率分配与挡位关系复杂,功率分配和挡位确定及优化难度大。为统筹多挡并联混合动力系统的功率分配和挡位选择,提出功率与挡位联合优化的能量管理优化策略。建立系统在不同模式下的综合效率模型,定义经济性能量管理目标,定义成本函数对混合动力系统的换挡成本进行评价。以系统综合效率和换挡成本最优设计联合优化控制策略,用自适应模拟退火算法进行求解,同时优化变速机构挡位与转矩分配比例。结果表明:联合优化控制策略解决了系统转矩和挡位的耦合分配难题;该方法与经济性换挡规律规则相比可减少约4.84%的油耗,与初始单参数换挡规律相比可减少约14.74%的油耗;运用该方法可使混动系统的经济性有较大提升。

改进NSGA-Ⅱ算法的液压混合动力车辆动力系统参数优化

在重载液压混合动力车辆动力系统中,存在参数匹配精度低、动力系统动力性能较差等问题,提出改进NSGA-Ⅱ算法的液压混合动力车辆动力系统参数优化方法。根据前置并联式液压混合动力系统的构型和传统发动机的特点,合理匹配液压二次元件参数,构建重载液压混合动力车辆的动力系统环境。联合NSGA-Ⅱ约束条件,引入正态分布交叉算子和差分进化变异算子,将其差分向量与NSGA-Ⅱ算法结合,改进NSGA-Ⅱ算法的局限性,实现动力系统参数优化。实验结果表明:在相同工况下,采用改进NSGA-Ⅱ算法优化混合动力车辆动力系统参数效果较好,混合动力车辆的动力系统参数匹配精度最高可达89%,且混合动力车辆的燃油消耗损失率最低为3.5%,提高了混合动力车辆的动力性能,为该领域的研究奠定基础。

挖掘机并联式混合动力系统建模及控制策略研究

针对液压挖掘机的并联式混合动力系统,基于其工作机理,建立了包括电池组、电动/发电机、以及柴油机在内的整个系统的动力学模型。重点建立了四缸柴油发动机的瞬态模型,以准确反映发动机转速及扭矩对外负载的动态响应情况。为了提高系统的节能效果,基于系统动力学模型及负载状况,以优化发动机工作点、提高燃油效率为目标,设计了一种多点控制策略。仿真结果表明,柴油机发动机模型合理有效,设计的控制方法能使混合动力挖掘机燃油效率得到了明显提高。

船舶并联式油电混合动力系统设计

随着绿色环保概理念日益深入人心以及世界各国对船舶污染物排放标准提高,船舶设计人员正寻求各种方法减少柴油消耗量和排放,油电混合动力船舶结合柴油机推进船和电推船的特点,其在节能减排和降噪方面具有明显优势。文章将并联式油电混合动力系统应用于嘉陵江水域的公务艇,为提升系统转矩合成器的性能,设计中将行星齿轮内置于合成器中,同时将模糊逻辑控制策略对整个动力系统进行控制管理,有效地发挥了系统的效能。计算结果表明,设计船的运行成本和污染物排放量相对同等船型将低了8.6%和10.48%,节能减排效果明显。