[01192664]基于功率预测的混合动力城市客车能量管理策略研究

1. 课题来源及背景： 该项目为河南省基础与前沿技术研究计划项目;项目编号：132300410151。 目前,实施公交优先战略已成为缓解我国城市交通拥堵问题的重要措施。客车作为城市公交的主力军,其高油耗和高排放问题成为实施公交优先战略必须要面临的问题。混合动力客车（Hybrid Electric Bus： HEB）在传统客车动力传动系统的基础上增加了一套电驱动系统,在行驶过程中,整车控制器按照一定的控制策略将功率需求在发动机和电驱动系统之间进行合理分配,从而优化发动机的工作区域,提高整车效率,降低排放。HEB具有投资少、选择余地大、易于满足未来排放标准和节能目标、市场接受度高等特点,引起各大客车供应商和城市公交管理部门的广泛关注,被认为是未来一段时间内城市公交的主流清洁车型。 2 研究目的及意义： 目前城市HEB的节能减排效果并不令人满意,实际节油率和排放降低率最高只有30%左右,这与HEB的最大潜力（60%）还有很大差距,其主要原因在于目前的HEB控制策略多是针对某一种或几种标准工况进行的优化,然而城市交通环境极其复杂,高峰时段的客流量可达平峰时段的数倍,而平均车速仅为平峰时段的几分之一,繁华路段与市郊路段的平均车速和客流量同样也相差数倍,另外,城市客车速和载客量还和时间（工作日和休息日）和天气有很大关系。总之,城市公交工况的随机性和载客量的实时多变性成为当前HEB能量管理的最大挑战,它使得按照一种或几种标准工况优化的整车能量管理策略在真实城市工况下的节油率和排放性能大打折扣。 3. 主要论点与论据 本项目综合运用汽车理论、统计学、信息技术和控制理论等多学科理论和方法,对影响城市HEB工作性能的驱动工况和载客量变化特性进行深入分析和研究,提出基于工况和载客量预测的HEB功率预测算法,并应用于HEB的整车能量管理策略优化,最大可能地提高HEB整车经济性,降低排放。该项目研究不仅可以为HEB能量优化管理提供新的解决方案,而且可以为新的控制理论和统计方法应用增添新的内容。 性能指标：本项目研究成果可以应用于混合动力城市客车和插电式混合动力城市客车的能量优化管理,综合工况下,混合动力客车节油率达30%以上,插电式混合动力城市客车节油率达50%以上。 4.创见与创新 研究方法上体现在机电、控制和信息工程等多学科交叉;技术方案上体现在汽车技术与交通管理融合,实验手段上体现在模拟仿真与道路试验并重,研究成果上体现在先进性和实用性兼顾：（1）基于外部条件分类与基于内部特征参数分析相结合的车速（客流量）预测方法。（2）基于车速和载客量双参数的功率预测方法及其在能量管理策略中的应用。 5. 社会经济效益,存在的问题： 该技术已成熟应用于宇通混合动力电动客车,包括ZK6126MGQA9、ZK6108CHEVG2等型号的混合动力城市客车,以及ZK6125CHEVPG1、ZK6125CHEVPG2等型号的插电式混合动力客车,相关车型已累计销售6000台,直接经济效益超过50个亿。相关成果已批量应用于宇通混合动力城市公交客车与插电式混合动力城市公交客车,还可广泛应用于各种用途的商用车以及乘用车,应用前景广阔。以我国典型城市客车为例,1辆12m客车每天平均运行200km,油耗45升/100km,按年均运行350天年计算,采用该技术的6000辆混合动力客车每年可节省1890万升,城市CO2减排量将达到88830吨,节能减排效果显著。