吉林大学学报(工学版) ›› 2024, Vol. 54 ›› Issue (8): 2121-2129.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20221388

• 车辆工程·机械工程 •    下一篇

面向高速工况的混合动力卡车预见性节能算法

王玉海1(),李晓之1,李兴坤2   

  1. 1.吉林大学 汽车仿真与控制国家重点实验室,长春 130022
    2.清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室,北京 100084
  • 收稿日期:2022-10-31 出版日期:2024-08-01 发布日期:2024-08-30
  • 作者简介:王玉海(1977-),男,教授,博士. 研究方向:智能网联与新能源汽车开发. E-mail: wangyuhai@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    山东省重大科技创新工程项目(2019JZZY010911)

Predictive energy saving algorithm for hybrid electric truck under high-speed condition

Yu-hai WANG1(),Xiao-zhi LI1,Xing-kun LI2   

  1. 1.State Key Laboratory of Automotive Simulation and Control,Jilin University,Changchun 130022,China
    2.State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy,Tsinghua University,Beijing 100084,China
  • Received:2022-10-31 Online:2024-08-01 Published:2024-08-30

摘要:

重型卡车长途货物运输过程中,车辆主要行驶工况为车速小范围波动的高速巡航工况。为进一步提升车辆在该工况下的节油率,以P2构型单轴并联式混合动力卡车为研究对象,提出了以发动机燃油消耗量最小为目标的预见性节能算法。基于车辆前方道路坡度变化,考虑车速变化与动力部件能量分配对车辆油耗的影响,将车速与电池SOC作为系统状态变量,用动态规划算法确定针对当前行驶道路的全局最优未来车速轨迹及能量分配规则。经对比验证,本文算法得出的车速规划及能量分配结果合理,且采用预见性节能算法的混动卡车相较定速巡航(CCS)下采用动态规划算法的混动卡车及预见性巡航控制(PCC)下的纯燃油卡车节油率分别为3.19%和6.26%。

关键词: 车辆工程, 混合动力卡车, 预见性节能算法, 车速规划, 能量管理策略

Abstract:

In the process of long-distance cargo transportation of heavy truck, the main driving condition of the vehicle is the high-speed cruising condition with little change in speed range. In order to further improve the fuel saving rate of the vehicle under this condition, a predictive energy saving algorithm with the objective of minimizing engine fuel consumption is proposed, which takes the P2 configuration single-axle parallel hybrid truck as the research object. Based on the change of road slope in front of the vehicle, considering the influence of speed change and energy distribution on fuel consumption, the vehicle speed and battery SOC are regarded as system state variables, and the global optimal future vehicle speed trajectory and energy distribution rules for the current road are determined by dynamic programming algorithm. It has been verified that the speed planning and energy distribution results obtained by the predictive energy saving algorithm are reasonable, and the fuel saving rates of hybrid truck with predictive energy saving algorithm are 3.19% and 6.26%, respectively compared with hybrid truck using dynamic programming algorithm under cruise control system (CCS) and pure fuel truck under predictive cruise control (PCC).

Key words: vehicle engineering, hybrid electric truck, predictive energy saving algorithm, vehicle speed planning, energy management strategy

中图分类号: 

  • U461.8

图1

混合动力系统结构图"

图2

发动机万有特性图"

图3

电机效率map图"

图4

电池充电特性图"

图5

电池放电特性图"

图6

多维状态空间示意图"

图7

路段1行驶车速轨迹"

图8

路段2行驶车速轨迹"

表1

燃油消耗对标结果"

对比项

路段

编号

行驶里程

/km

平均车速

/(km·h-1

总油耗

/L

百公里油耗

/[L·(100 km)-1

仿真计算116.0086.65.2632.88
实车实验116.0086.65.333.13
仿真计算217.1081.75.5232.28
实车实验217.1081.75.532.16

图9

实车实验路线图"

表2

实验路段数据特征"

实验

路段

长度

/km

最大上坡

坡度/%

最大下坡

坡度/%

最大上坡

长度/km

最大下坡

长度/km

始末高

度差/m

119.152.7-2.71.454.0027.35
220.002.7-42.152.1036.25

图10

实验路段1车速规划结果对比"

图11

实验路段2车速规划结果对比"

图12

实验路段1扭矩分配结果"

图13

实验路段2扭矩分配结果"

表3

燃油消耗结果对比"

对比项路段编号行驶里程/km

平均车速

/(km·h-1

电池SOC

初值/%

电池SOC

终值/%

总油耗

/L

百公里油耗/

[L·(100 km)-1

预见性节能算法119.1579.850505.8830.70
混动车CCS119.1580.150506.0531.59
燃油车PCC119.1580.4--6.2532.64
预见性节能算法220.0079.750506.2331.15
混动车CCS220.0080.150506.4632.30
燃油车PCC220.0080.2--6.6733.35
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