基于昆明公交工况的混合动力客车性能仿真研究

论文摘要

随着全球环境质量的下降和能源危机的加剧,越来越多的汽车制造厂家把目光投向了新能源汽车。一方面新能源汽车可以降低油耗,提高经济性,另一方面它可以降低污染物的排放量,提高空气质量。而行驶工况的构建可以为新能源汽车的动力匹配和控制策略提供依据。本文以昆明船舶设备集团有限公司的新能源汽车项目为背景,对昆明市的公交运行状况进行了研究,合成出了昆明城市公交的行驶工况。本文首先对国内外行驶工况的研究现状进行了详细介绍,并对几种行驶工况的构建方法做了详细分析,接着对昆明市的道路状况及公交车的行驶状况进行了调查,最后确定用昆明市新能源公交试验线路129路为这次道路试验路线。通过请某公司开发的GPS数据采集系统来采集该线路上的公交车速度信号。首先用MATLAB编程把采集的速度信号数据分为一系列的短行程,求出每个短行程的一些特征值及总体数据的特征值,如加速百分比、减速百分比、匀速百分比、怠速百分比等。通过统计分析的相关理论,把每一个短行程的特征值与总体数据的特征值求相关,依次取出相关系数最大的几个短行程组成具有一定时间长度的时间-速度数据,该段数据就是我们所要构建的昆明城市公交的行驶工况。把合成的行驶工况与国内、外的行驶工况进行对比,发现新合成的行驶工况有自身的特点,我们不能简单的拿欧洲的工况来代替国内的行驶工况。接着对昆船混合动力公交车进行参数匹配,首先根据城市的特点及不同动力系统传动的特点,选择串联型动力系统,然后对动力系统内的部件如发动机-发电机组、电动机、动力电池等部件进行参数计算及匹配。在电动汽车仿真软件ADVISOR2002平台下,根据昆船混合动力公交车车辆及其动力系统部件的主要参数,再基于所合成的昆明城市公交行驶工况进行仿真,得到昆船混合动力公交车的仿真油耗,再与重庆车辆检测研究院对昆船混合动力公交车在昆明公交路线上的实际油耗值相比,最终验证了昆明城市公交行驶工况的有效性。通过分析控制策略自身特点及昆明城市公交行驶工况的特点,对功率跟随式与恒温器两种控制策略进行参数优化。优化后的油耗较优化前有了一定程度的下降,并且加速性能与最大速度也有较大的提升,完成了预期控制策略的参数优化,对昆船混合动力公交车在控制策略上提供一定的参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 行驶工况概述
• 1.3 国外行驶工况研究现状
• 1.3.1 美国行驶工况
• 1.3.1.1 轻型车辆行驶工况
• 1.3.1.2 高负荷发动机行驶工况
• 1.3.1.3 重型车辆行驶工况
• 1.3.2 日本行驶工况
• 1.3.2.1 日本轻型车辆行驶工况
• 1.3.2.2 日本重型车辆行驶工况
• 1.3.3 欧洲行驶工况
• 1.4 世界范围内通用的行驶工况
• 1.5 国内行驶状况的研究
• 1.6 本文研究的主要内容及意义
• 1.6.1 本文的主要内容
• 1.6.2 本文研究的意义
• 1.7 本章小结
• 第二章 昆明市交通状况分析及工况合成方法的确定
• 2.1 昆明市交通特征概述
• 2.1.1 昆明市车辆发展现状
• 2.1.2 道路交通发展现状
• 2.1.3 公共交通发展现状
• 2.1.4 交通运行现状
• 2.2 行驶工况合成方法的对比
• 2.3 昆明公交车行驶工况解析方法的确定
• 2.4 本章小结
• 第三章 行驶工况数据采集实验
• 3.1 道路试验规划
• 3.1.1 道路试验采集方法的确定
• 3.1.2 实验线路的确定
• 3.1.3 试验车辆的确定
• 3.1.4 实验的方法
• 3.2 实验数据采集
• 3.2.1 采集参数的选择
• 3.2.2 采样间隔的设置（采样频率的确定）
• 3.2.3 采样时间的确定
• 3.2.4 数据量的确定
• 3.3 数据采集系统的确定
• 3.4 本章小结
• 第四章 昆明城市公交行驶工况的建立
• 4.1 短行程的特征值
• 4.1.1 特征值的定义
• 4.1.2 特征值的计算
• 4.2 技术路线
• 4.3 昆明市公交车行驶工况与国内外行驶工况的对比
• 4.3.1 与国内行驶工况的对比分析
• 4.3.2 昆明市公交行驶工况与国外公交车行驶工况的对比
• 4.4 本章小结
• 第五章 昆船混合动力公交车动力总成参数与控制策略选择
• 5.1 混合动力公交车驱动系统结构选型
• 5.1.1 串联式混合动力汽车
• 5.1.2 并联式混合动力汽车
• 5.1.3 混联式混合动力汽车
• 5.1.4 混合动力驱动系统的确定
• 5.1.4.1 城市客车运行的特点
• 5.1.4.2 昆船混合动力公交车动力系统的确定
• 5.2 动力系统主要部件的选型
• 5.2.1 电动机的参数选择
• 5.2.2 发动机-发电机组的选择
• 5.2.3 动力电池的选择
• 5.2.4 主减速器参数的选择
• 5.3 控制策略的确定
• 5.4 本章小结
• 第六章 基于昆明公交工况的仿真分析及控制策略参数优化
• 6.1 昆船混合动力公交车的性能仿真
• 6.1.1 ADVISOR的仿真原理、界面及方法
• 6.1.1.1 ADVISOR2002仿真原理
• 6.1.1.2 ADVISOR2002仿真界面
• 6.1.1.3 ADVISOR2002的仿真方法
• 6.1.2 模型参数的输入
• 6.1.2.1 整车模型参数输入
• 6.1.2.2 发动机模型参数的输入
• 6.1.2.3 电动机、发电机、动力电池等参数的输入
• 6.2 工况有效性验证及控制策略参数优化
• 6.2.1 工况有效性验证
• 6.2.2 控制策略参数优化及分析
• 6.2.2.1 功率跟随式控制策略的参数优化
• 6.2.2.2 恒温器控制策略的参数优化
• 6.3 本章小结
• 第七章 全文总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A （攻读硕士期间发表的论文）
• 附录B （攻读硕士期间参与的科研项目）