混聯(lián)式混合動力公交車節(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)式混合動力公交車作為新能源公交車中插電式混合動力的一種，兼?zhèn)浯?lián)式及并聯(lián)式混合動力的特點，成為當前插電式混合動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)式混合動力公交車節(jié)能駕駛模式，本文以在用的混聯(lián)式混合動力公交車為研究對象，從路況與運行工況兩個維度研究節(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)式混合動力特點，設(shè)計仿真實驗，研究駕駛模式特征參數(shù)與車輛能耗的關(guān)系。對混聯(lián)式混合動力公交車在平路段、上坡路段及下坡路段三種路況下的節(jié)能駕駛模式進行設(shè)計，仿真測算車輛能耗，優(yōu)化駕駛模式特征參數(shù)，獲取各路段節(jié)能駕駛模式?；谀骋粚嶋H線路設(shè)計線路的節(jié)能模式，仿真測試能耗，并與實際駕駛能耗結(jié)果進行比較分析

3、，驗證節(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：
　　（1）混聯(lián)式混合動力公交車性能仿真模型的建立
　　對一款混聯(lián)式混合動力公交車的動力總成結(jié)構(gòu)及工作模式進行了分析，運用Cruise軟件對混聯(lián)式混合動力公交車的各個部件進行了建模。同時分析混聯(lián)式混合動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對控制策略進行了建模，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、式混合動力公交車性能的仿真平臺。為驗證所構(gòu)建的仿真模型，在Cruise軟件中對試驗道路的行駛工況進行模擬仿真，將車輛仿真結(jié)果與實際測試結(jié)果對比，驗證模型。
　?。?）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)分別對勻速駕駛、加速駕駛及減速駕駛模式進行量化分析，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，結(jié)合速度與加速度的范圍，基于初始SOC、整車負載及道路坡度三個維度分別設(shè)計仿真實驗，對速度、加速度與綜合氣耗的關(guān)系進行研究，并利用數(shù)學方法求解百公里綜合氣耗最佳時的經(jīng)濟車速與經(jīng)濟加速度。研究發(fā)現(xiàn)以電機驅(qū)動為主及以發(fā)動機驅(qū)動為主的車速范圍內(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。其中以電機驅(qū)動為主的經(jīng)濟車速范圍為

6、10.82~11.25km/h，以發(fā)動機驅(qū)動為主的經(jīng)濟車速范圍為37.92~42.04km/h；對于加速駕駛模式中，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，且各因素對應(yīng)經(jīng)濟加速度為0.1m/s2。
　　通過設(shè)計仿真實驗，以超級電容的電量增加量為量化制動能量回收的指標，從整車負載及坡度兩個維度分析減速度與制動能量回收的關(guān)系。結(jié)果表明在整車負載對制動能量的關(guān)系中，受驅(qū)動電機發(fā)電效率影響，超級電容的電量增加量隨著制動

7、減速度的增大而增大。在坡度中，超級電容的電量增加量受制動時間和驅(qū)動電機的發(fā)電效率的共同影響，隨著制動減速度的增大而減小。分別求得負載及坡度中所對應(yīng)的最佳制動減速度分別為1.4m/s2、0.1m/s2。
　?。?）混聯(lián)式混合動力公交車節(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)計參數(shù)及范圍，利用拉丁超立方方法設(shè)計仿真試驗，并基于仿真實

8、驗結(jié)果建立參數(shù)與優(yōu)化目標的代理模型，最后采用具有自組織性、自適應(yīng)性特點的多島遺傳優(yōu)化算法，以百公里綜合氣耗最低為原則，對節(jié)能駕駛模式設(shè)計參數(shù)進行優(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，即當電機驅(qū)動勻速行駛的路程占總的勻速行駛路程比例為0.144，發(fā)動機驅(qū)動勻速行駛的比例為0.856駕駛時，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，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，整車的百公里綜合氣耗處于最佳區(qū)域。當坡度的增加，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)計的仿真實驗可知超級電容的電量增加量在坡度中隨制動減速度的增大而逐漸減小，然后趨向穩(wěn)定。為有效