混联式混合动力车多能源动力控制系统的开发

提出一种混联式混合动力车的控制系统,它在结构上有以下特点:双电动机方案、动力在自动变速箱后端耦合、基于CAN网络的整车控制系统.在能量管理策略方面采用基于最优动力系统效率的优化ICE曲线控制策略,用"九点定义法"确定驱动需求转矩,在自动变速换挡过程中的采用动力协调控制策略,并在制动能量回收控制中考虑了滑行制动和强制制动两种控制模式.在此基础上开发多能源动力控制系统,并进行硬件在环仿真测试和实车匹配调试.实车测试结果表明,该多能源动力总成控制器能有效地实现对多能源动力的控制,使车辆的经济性和动力性都有很大提高.     

等效因子离散全局优化的等效燃油瞬时消耗最小策略能量管理策略*

以一款混联插电式混合动力汽车(Plug-in hybrid electric vehicle, PHEV)的燃油经济性为研究目标,为改善以等效因子为核心的等效燃油瞬时消耗最小策略(Equivalent fuel consumption minimization strategy, ECMS)的控制效果,考虑电池荷电状态(State of charge, SOC)、等效因子与燃油消耗的关系,构建等效因子全局优化模型;利用遗传算法离线优化一定工况下的等效因子S,得到不同电消耗续航行驶里程与电池SOC初始值的最佳等效因子MAP图,建立基于等效因子优化的ECMS能量管理策略,并考虑动力电池、电动机等部件的效率,获得最佳等效因子下的发动机、ISG电机、驱动电机的功率分配,并进 行仿真与硬件在环试验,其中仿真结果表明,与未优化的等效因子相比,燃油经济性提高20.81%,硬件在环试验结果与 仿真结果基本一致,表明所制定能量管理策略的有效性和可行性,进而为解决不同的行驶里程PHEV功率分配策略提供理论基础。     

永磁同步电机速度内模控制的研究

永磁同步电机数学模型存在着非线性和强耦合的特性,针对永磁同步电动机伺服系统的高性能控制要求,提出一种基于内模控制技术的永磁同步电机控制策略。采用内模控制原理进行速度环的设计,将电流环及PMSM模型整体看作被控过程,建立了被控过程的简易数学模型。基于Matlab/Simulink仿真平台,对基于内模控制的永磁同步电机控制系统进行了仿真分析,试验结果表明,与传统的矢量控制方法相比,该控制策略具有更良好的控制特性。     

奔腾智能混合动力电动轿车自适应巡航控制系统

为了从整车系统控制角度综合解决车辆的安全、节能和环保问题,突破目前新能源车辆领域和智能汽车领域仍各独自开展相关技术研究的限制,提出一种融合新能源汽车和智能汽车各自先进技术的解决方案—智能混合动力电动轿车,并提出融合双模式切换自适应巡航控制、整车状态识别及转矩分配控制和驱/制动系统协调控制的整车自适应巡航分层控制体系。在上层控制中研究基于实时状态反馈的双模式切换2自由度结构模型匹配控制器,解决适应混合动力驱动系统动态特性的自适应巡航期望转矩制定的难题;在中层控制中采用了综合内燃机(Internal combustion engine,ICE)优化曲线、电动机最佳效率特性和电池最佳效率特性的基线式控制策略;在下层控制中提出发动机/驱动电动机的转矩协调控制策略和电动机制动/EVB液压制动的协调控制策略。在此基础上,通过仿真分析和实车试验对分层控制系统进行评价与验证。仿真与试验结果表明,所开发的分层式控制系统确保整车在自适应巡航状态下,不仅可以有效提高整车安全性和降低驾驶强度,而且使整车具有最佳的燃油经济性和排放性能。     

基于无级变速器的并联式混合动力汽车能量管理策略

针对一种采用金属带式无级变速器(CVT)的并联式混合动力汽车(PHEV),以发动机稳态效率图和电池的充放电内阻曲线为依据,提出基于逻辑门限方法的PHEV能量管理策略,实现混合动力系统不同工作模式间的动态切换。并通过确定不同工作模式中混合动力系统的最佳工作曲线,合理控制发动机和电动机的转矩分配以及CVT的速比。基于ADVISOR仿真平台的仿真研究表明,所提出的能量管理策略能够在满足车辆动力性能指标的前提下有效地降低混合动力汽车的燃油消耗,并能将电池组电池荷电状态(SOC)维持在合理的范围内。     

混合动力轿车机械式自动变速器换挡过程中的动力系统协调控制方法

介绍了一种采用机械式自动变速器(AMT)的混合动力电动汽车(HEV)动力总成。HEV上采用AMT有同步器磨损、离合器磨损和动力中断时间等三个主要问题,用传统的AMT换挡控制方法难以解决。分析了这些问题产生的根源和解决方法,提出了AMT换挡过程中的动力系统协调控制方法,可缩短换挡过程中的动力中断时间、减小同步器和离合器磨损。通过仿真、硬件在环测试和实车试验对该方法测试和验证,试验结果证明了该控制方法的有效性。     

基于边界拟合动态规划的PHEV电量维持-混合驱动能量管理策略研究

为降低插电式混合动力汽车(PHEV)在电量维持-混合驱动模式下的燃油消耗,需要优化PHEV在该工作模式下的能量管理策略。以同轴耦合PHEV为研究对象,建立了其功率耦合方程和部件模型,分析了基本动态规划算法在约束条件下的边界处理方法及其不足,进而提出了一种基于边界拟合的动态规划算法,在动态规划逆向求解的过程中,采用求解不动点的方法,计算状态在约束条件下的边界曲线。在维持动力电池容量时,以燃油消耗最小为优化目标,通过比较基本动态规划和边界拟合动态规划在能量管理策略中的运用可以看出,后者通过拟合出状态边界线,提高了决策的精度,在工况边界处(如加速较大、制动较快)能充分使用发动机和驱动电动机,并相对节油2.81%。     

基于ADVISOR的并联PHEV动力参数匹配的研究

分析了并联PHEV动力系统的基本结构,表明动力参数匹配对PHEV的设计研发具有重要的作用。总结得到了PHEV动力参数匹配的基本原则、方法和步骤,主要根据汽车动力学方程、整车基本参数,在满足整车动力性、经济性和纯电动续驶里程要求前提下,通过计算匹配得到了电动机峰值和额定功率、发动机峰值功率和额定功率、纯电动模式下车速与动力电池功率和动力电池能量关系以及传动系统的最大传动比和最小传动比等重要的动力参数。应用ADVISOR汽车仿真软件搭建了PHEV仿真模型,在CYC-HWFET行驶工况下进行了仿真试验。仿真结果表明,动力性、经济性以及纯电动续驶里程均满足整车开发设计要求,进一步验证了所使用的PHEV动力参数匹配方法的有效性和所匹配得到的PHEV动力参数的准确性。     

基于Cruise的PHEV动力总成集成控制研究

针对目前PHEV动力总成系统各部件协调控制的不足,对混合动力汽车多能源动力总成的集成控制进行了研究,提出了一种动力总成部件的系统集成控制方法。依据发动机、电机、蓄电池、动力耦合器等各部件电控单元ECU的属性及特点,构建了动力总成各主要部件ECU的模型,以此为基础搭建了集成系统的协调框架,利用系统ECU实时监测各动力部件ECU的工作状态和环境状态,结合逻辑门限阈值控制和状态流程图,判断总成系统的工作模式,并在Matlab/Simulink和Cruise环境下进行了控制策略的联合仿真验证。研究结果表明,PHEV动力总成的集成控制策略具有良好的控制效果,有效适应了外界工况的变化,改善了发动机的工作点并且降低了燃油消耗,解决了总成各部件的动力匹配与协调控制问题。     

基于电子稳定控制与驱动力分配协调控制的四驱汽车性能分析

为研究汽车在特殊路面及工况下的转向稳定性,利用Matlab/Simulink搭建7自由度汽车模型,讨论分析驱动力分配与制动力分配对改善汽车操纵稳定性的影响程度,并基于分层协调控制思想设计汽车电子稳定控制程(Electronic stability program,ESP)与动态驱动力分配控制(Dynamic performance control,DPC)系统的上层控制器,ESP采用模糊控制,并基于神经网络PID控制设计驱动力分配控制系统。在此基础上开展多种典型工况下的控制系统性能仿真后,利用NI-PXI设备构建硬件在环试验仿真平台,对控制系统进行试验验证。车速50 km/h,路面附着系数为0.4下双移线试验结果表明:汽车在第一次变道时其横摆角速度与质心侧偏角分别降低了0.027 rad/s与0.023 rad,相比无控制时分别改善8.3%与43.8%;在第二次变道严重失稳情况下,运用所提控制系统依旧可将车辆转向状态稳定在安全区域。