混合动力汽车辅助动力控制器设计与实现

本控制器针对串联式混合动力汽车进行设计,根据整车工作状态及工作模式对辅助动力单元进行控制,以调节辅助动力单元工作状态,协调混合动力电动汽车能量分配。整车采用串联式混合动力结构,由蓄电池组和发电机组提供能量,以三相异步电机构成驱动系统。本控制器实现了基于TMS320F2812的辅助动力单元控制器的设计。采用了由发电机组的放电电流和发动机转速构成的双闭环控制结构,在实际应用中使辅助动力单元的能量输出达到了良好的控制效果。     

基于OSEK的燃料电池客车控制器的研究

本文成功地将符合OSEK/VDX标准的嵌入式实时操作系统OSEK Turbo OS应用到燃料电池城市客车整车控制器中.将控制程序划分为合理的任务后,通过引入实时操作系统,采用基于优先级的抢占式调度方式构建控制软件系统.不但提高了软件的执行效率,保证了控制器的实时性要求,也提高了控制软件的开发效率.在该实时操作系统的基础上.成功地实现了对整车运行的管理与控制、基于CAN总线的各部件节点的协调控制、故障诊断和处理及数据监控记录等功能.顺利完成了燃料电池城市客车整车控制器的开发.     

基于CAN总线的整车控制系统设计

设计了一种基于CAN总线的混合动力整车控制系统,介绍了整车控制系统、整车控制硬件设计、软件设计和控制策略。仿真结果表明：设计的整车控制系统具有响应速度快、实时性强的特点能够准确、有效地控制发动机和电机等对象,实现能量管理和动力分配,完成各控制器之间的通讯,满足整车控制系统的设计要求。     

燃料电池城市客车整车控制系统容错研究

为了解决燃料电池城市客车中安全性和可靠性问题,从车辆通信系统和整车控制器两个方面进行容错设计.本文设计并实现具有两条独立的CAN通道容错CAN节点,利用了CAN规范中的故障界定机制实现通道间的有效切换.整车控制器硬件设计采用两个微控制器,设计相应软件使其具有"失效安全"的能力.针对输入驾驶信号和部件信息,整车控制器进行故障诊断和处理,增强了整车控制器自身的故障诊断能力.最后,整车容错系统在整车控制器测试平台进行硬件在环仿真.试验验证了容错设计的有效性.     

电动客车整车控制器CAN接口设计

为了提高电动客车整车控制器与电机控制器通信的可靠性,实现整车控制器与电机控制器控制信号的实时通信和集中管理,设计电动客车整车控制器的CAN通信接口,并制定整车控制器与电机控制器的通信协议.     

基于TC1766的混合动力汽车整车控制器的开发

开发了一种并联式混合动力汽车的整车控制器,以英飞凌32位单片机TC1766为微控制器,阐述了各个功能模块的硬件实现以及系统电磁兼容设计,在排放实验室进行了车载整车功能和性能试验.试验表明开发的整车控制器具备良好的控制品质,可满足混合动力汽车的动力、经济和环保要求.     

智能客车转向助力系统控制器设计与实现

为满足客车电动化和智能化的需求,本文研究开发了适用于智能客车转向助力系统的控制器.内容主要包括:基于EHPS系统的结构原理和控制策略,设计制作了以STM32F103zet6型芯片为内核的控制器;硬件设计包括了单片机最小系统电路、电源电路、信号采集电路、功率集成模块电路、CAN通信电路以及故障与高温报警电路等;综合各硬件部分的设计,制作了EHPS系统控制器实物;在控制策略方面,采用id=0的矢量控制方法控制无位置传感器式永磁同步电机;在软件实现方面,主要设计了控制决策部分、电机驱动控制部分、故障诊断与发送部分等程序;最后对控制器进行了台架试验和EHPS系统试验.测试了控制器对电机的控制效果.试验结果显示:电机的目标转速响应迅速并且输出稳定,本文研制的控制器实现了对永磁同步式助力电机的控制.EHPS系统试验测试了控制器对客车转向助力的实现效果,EHPS系统试验结果显示:自主研制的EHPS系统控制器在工作时,操纵方向盘的转矩明显减小,且转向助力系统有良好的助力性能;随着车速的增加,操纵方向盘助力力矩随之减小,实现了助力动态变化,达到了客车常规助力模式的要求.     

动力驱动系统匹配与控制策略研究

能源、有害气体和温室气体排放是影响今后汽车技术发展的三大问题.可外接充电式混合动力电动汽车是指可以使用电力网对动力电池进行充电的混合动力电动汽车,是向最终的清洁能源汽车过渡的最佳方案之一.为实现新一代燃料电池城市客车原理样车的动力性能指标,样车动力驱动系统采用串联式能量混合型结构,基于可外接充电技术,对动力驱动系统的主要部件性能参数进行了合理的匹配理论研究.基于ADVISOR软件建立动力驱动系统仿真模型并提出了不同工作模式和控制策略.分别从纯电动工况、中国典型城市客车车况下对纯电动里程、SOC、动力电池和燃料电池的输出功率进行了仿真研究、动力性能满足性能指标要求,仿真结果验证了匹配理论、控制策略和模型的准确性.     

基于CAN网络的燃料电池车监测系统设计

燃料电池城市客车监测系统是一个以VIA C3 Ezra/Eden EBGA mobile CPU芯片为数字核心,基于CAN网络的,具备数据采集、存储、分析、诊断和显示五大功能的混合动力客车监测诊断系统。论文首先确定了整车监测系统采用CAN总线拓扑结构,并分别设计了燃料电池混合动力台架车和燃料电池混合动力4号目标车的CAN网络。然后将整车监测系统分为主系统、通讯系统、显示系统、存储设备等四大系统进行硬件结构的设计,使用了Windows XP Embedded嵌入式操作系统作为软件平台。最后进行了整车监测系统的软件设计,并通过实车运行验证了整车监测系统功能的可靠性。     

基于微控制器MC9S12XEP的整车高压电安全保护控制器

介绍一种基于微控制器MC9S12XEP的整车高压电安全保护控制器的设计.该控制器通过CAN通讯总线与整车高压电动力控制系统连接,负责给整车高压电动力系统安全上下电,当整车高压电动力系统出现严重故障信号时,整车高压电安全保护控制器直接断开高压开关.     

插电式混合动力汽车车速预测及整车控制策略

本文针对插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,PHEV)这一典型混杂系统,提出了一种基于车速预测的混合逻辑动态(mixed logical dynamical,MLD)模型预测控制策略.首先,通过对发动机和电动机能量消耗模型进行线性化,建立双轴并联插电式混合动力城市公交车的动力传动系统数学模型;其次,运用模糊推理进行驾驶意图分析,提出基于驾驶意图识别和历史车速数据相结合的非线性自回归(nonlinear auto-regressive models,NAR)神经网络车速预测方法进行未来行驶工况预测.然后,以最小等效燃油消耗为目标建立PHEV的混合逻辑动态模型,运用预测控制思想对车速预测时域内最优电机转矩控制序列进行求解.最后,通过仿真实验验证了本文所提出控制策略在特定的循环工况下与电动助力策略相比,能够提高燃油经济性.     

基于Matlab/Simulink的混联式混合动力电动汽车建模与仿真

在Matlab/Simulink环境下建立混联式混合动力电动汽车(Parallel Series Hybrid Electric Vehicle,PSHEV)模型,并用Stateflow建立整车控制器的模式逻辑模型。在欧洲城市道路循环工况(European Urban Road Driving Cycle,CYC_ECE_EUDC)下对整车动力性能、燃油经济性能与排放性能进行仿真分析。仿真结果表明：与Advisor/Prius在相同工况下的仿真结果相比,所建立模型符合混联式混合动力电动汽车的整车动力学要求,模型具有正确性和可行性,且采用所建立的能量分配控制策略,百公里油耗为5.056L,较Advisor/Prius模型同比下降2.8%,CO排放量和NOx排放量分别降低16.9%和2.7%,实现控制策略的有效性,达到节能减排的目的。     

Hardware-in-the-loop simulation for the design and verification of the control system of a series–parallel hybrid electric city-bus

Hybrid electric buses have been a promising technology to dramatically lower fuel consumption and carbon dioxide (CO₂) emission, while energy management strategy (EMS) is a critical technology to the improvements in fuel economy for hybrid electric vehicles (HEVs). In this paper, a suboptimal EMS is developed for the real-time control of a series–parallel hybrid electric bus. It is then investigated and verified in a hardware-in-the-loop (HIL) simulation system constructed on PT-LABCAR, a commercial real-time simulator. First, an optimal EMS is obtained via iterative dynamic programming (IDP) by defining a cost function over a specific drive cycle to minimize fuel consumption, as well as to achieve zero battery state-of-charge (SOC) change and to avoid frequent clutch operation. The IDP method can lower the computational burden and improve the accuracy. Second, the suboptimal EMS for real-time control is developed by constructing an Elman neural network (NN) based on the aforementioned optimal EMS, so the real-time suboptimal EMS can be used in the vehicle control unit (VCU) of the hybrid bus. The real VCU is investigated and verified utilizing a HIL simulator in a virtual forward-facing HEV environment consisting of vehicle, driver and driving environment. The simulation results demonstrate that the proposed real-time suboptimal EMS by the neural network can coordinate the overall hybrid powertrain of the hybrid bus to optimize fuel economy over different drive cycles, and the given drive cycles can be tracked while sustaining the battery SOC level.     

Fuzzy torque distribution control for a parallel hybrid vehicle

A fuzzy torque distribution controller for energy management (and emission control) of a parallel hybrid electric vehicle is proposed. The proposed controller is implemented in terms of a hierarchical architecture which incorporates the mode of operation of the vehicle as well as empirical knowledge of energy flow in each mode. Moreover, the rule set for each mode of operation of the vehicle is designed in view of an overall energy management strategy that ranges from maximal emphasis on battery charge sustenance to complete reliance on the electrical power source. The proposed control system is evaluated via computational simulations under the FTP75 urban drive cycle. Simulation results reveal that the proposed fuzzy torque distribution strategy is effective over the entire operating range of the vehicle in terms of performance, fuel economy and emissions.     

基于指数趋近律的车载复合储能系统全局滑模控制

针对电动汽车存在电池使用寿命和续航里程不足的问题,引入超级电容、电池和DC/DC变换器构成车载复合储能系统.基于五阶状态空间电路平均模型,提出一种基于指数趋近律的全局滑模(E-GSM)控制策略,并基于Lyapunov方法进行控制策略的稳定性分析.该策略包括一个全局滑模电流控制器(用于精确跟踪电池和超级电容电流参考值)和一个PI控制器(用于稳定母线电压);同时,提出一种改进的基于规则的能量管理策略,用于生成电池电流参考值.仿真结果表明, E-GSM控制策略能够精准跟踪负载功率变化,在中国典型城市工况及新欧洲行驶工况下,电池SOC终值分别提高10%和7%,且避免了电池大电流放电,验证了E-GSM控制策略的有效性.     

Fuzzy Adaptive Filtering-Based Energy Management for Hybrid Energy Storage System

Regarding the problem of the short driving distance of pure electric vehicles, a battery, super-capacitor, and DC/DC converter are combined to form a hybrid energy storage system (HESS). A fuzzy adaptive filtering-based energy management strategy (FAFBEMS) is proposed to allocate the required power of the vehicle. Firstly, the state of charge (SOC) of the super-capacitor is limited according to the driving/braking mode of the vehicle to ensure that it is in a suitable working state, and fuzzy rules are designed to adaptively adjust the filtering time constant, to realize reasonable power allocation. Then, the positive and negative power are determined, and the average power of driving/braking is calculated so as to limit the power amplitude to protect the battery. To verify the proposed FAFBEMS strategy for HESS, simulations are performed under the UDDS (Urban Dynamometer Driving Schedule) driving cycle. The results show that the FAFBEMS strategy can effectively reduce the current amplitude of the battery, and the final SOC of the battery and super-capacitor is optimized to varying degrees. The energy consumption is 7.8% less than that of the rule-based energy management strategy, 10.9% less than that of the fuzzy control energy management strategy, and 13.1% less than that of the filtering-based energy management strategy, which verifies the effectiveness of the FAFBEMS strategy.     

Implementable strategy research of brake energy recovery based on dynamic programming algorithm for a parallel hydraulic hybrid bus

The purpose of this paper is to develop an implementable strategy of brake energy recovery for a parallel hydraulic hybrid bus. Based on brake process analysis, a dynamic programming algorithm of brake energy recovery is established. And then an implementable strategy of brake energy recovery is proposed by the constraint variable trajectories analysis of the dynamic programming algorithm in the typical urban bus cycle. The simulation results indicate the brake energy recovery efficiency of the accumulator can reach 60% in the dynamic programming algorithm. And the hydraulic hybrid system can output braking torque as much as possible.Moreover, the accumulator has almost equal efficiency of brake energy recovery between the implementable strategy and the dynamic programming algorithm. Therefore, the implementable strategy is very effective in improving the efficiency of brake energy recovery.The road tests show the fuel economy of the hydraulic hybrid bus improves by 22.6% compared with the conventional bus.     

电动汽车复合储能系统能量管理策略及其 快速控制原型验证

纯电动汽车储能系统需同时满足高功率密度与高能量密度的要求,但现阶段单一储能单元往 往难以同时具备这两种特点。将高能量密度的锂电池与高功率密度的超级电容进行合理搭配,形成复 合储能系统,是解决以上问题的一个有效方案。该文以宝马 I3 纯电动汽车作为目标车型,设计了锂电 池/超级电容复合储能系统,并制定了一种基于规则的能量管理策略,综合考虑了外部工况要求、锂电 池与超级电容的荷电状态,自动规划工作模式,充分发挥各储能单元自身优势,在极端状况下可自动 启动保护模式;同时,基于快速控制原型的思想,设计搭建了以 dSPACE 为控制中心的复合储能系统 能量管理策略快速控制验证平台,搭配可编辑电力参数的外部电子负载设备,完成了能量管理策略的 半实物实验验证。实验结果表明,电动汽车锂电池/超级电容复合储能系统搭配合理的能量管理策略, 能够充分发挥锂电池的能量特性与超级电容的功率特性,更好地满足了现代纯电动汽车对续航里程与 动力性能的要求,同时可节约能源,在一定程度上起到延长储能系统使用周期的作用。     

并联式混合动力汽车双模糊控制能量管理策略研究

针对单模糊控制策略下再生制动能量不能得到充分回收,提出了一种并联式混合动力汽车的双模糊控制能量管理策略.分别设计了驱动和制动工况下相应的模糊控制器,简化了控制系统设计的复杂度.最后,在Matlab中利用Advisor软件对所设计的双模糊控制策略进行了仿真.结果表明,与电辅助控制策略和单模糊控制策略相比,所设计的双模糊控制能量管理策略,在有效提高燃油经济性和制动工作效率的同时,极大地降低了废气排放.     

虚假数据注入攻击下直流微电网的滑模控制

针对一类控制通讯信道受到攻击下直流微电网系统母线电压波动问题,提出一种基于滑模控制方法的镇定策略,以实现动态控制与快速响应.首先,在直流微电网系统中引入蓄电池储能系统并构建系统数学模型;其次,设计积分滑模控制策略,控制储能系统注入镇定电流以稳定直流母线电压,从而抑制非线性扰动和虚假数据注入攻击对系统性能的影响;然后,借助适当的Lyapunov泛函,得到确保滑动模态渐近稳定和滑模面可达性的充分条件,保证直流微电网系统能够实现对负载需求的迅速响应及稳定运行;最后,通过Matlab数值仿真验证所提出的滑模控制策略的有效性.