混合动力汽车控制策略的研究现状及其发展趋势

对混合动力汽车的结构型式进行分类,HEV的动力系统基本可分为串联式、并联式和混联式3种,对并联型和串联型混合动力汽车控制策略研究现状进行分析。混联式混合动力系统结合了串联式和并联式两种结构的优点,使得能量流动的控制和能量消耗的优化具有更大的灵活性和可能性,并对混联式结构的几种控制方案进行了分析。指出混合动力汽车的控制策略不十分完善,需要进一步优化。控制策略不仅仅要实现整车最佳的燃油经济性,而且还要兼顾发动机排放、蓄电池寿命、驾驶性能、各部件可靠性及整车成本等多方面要求,并针对混合动力汽车各部件的特性和汽车的运行工况,使发动机、电动机、蓄电池和传动系统实现最佳匹配,兼顾上述各方面要求的优化控制策略的研究应是今后的研究重点。     

汽车混合动力技术发展现状及前景

对混合动力汽车（HybridElectricVehicle,HEV）按结构型式进行了分类,包括串联式、并联式、混联式以及电动轮式4种,对其结构特征、原理以及优缺点进行了阐述,介绍了HEV发展的关键技术。最后,对HEV的发展前景进行了分析。     

混合动力电动汽车动力传动系统的研究

混合动力电动汽车（HEV）是新型节能环保型车辆。阐述混合动力汽车各组成部件、布置方式及控制策略的不同结构型式：串联式、并联式和混联式,对这3种混合动力系统结构和特点进行了分析。     

功率分流混合电动车辆模型的演算和实验论证

由于环保和效率等原因混合电动车辆(HEVS)已经具有很大的吸引力.一个典型的HEV由两个动力系统:一个是普通的动力源如一台汽油机、一台柴油机或一组燃料电池和一个电动系统(包含一台电动机和一台发电机)组成,它可能产生比普通车辆高的燃油经济性.而且,这样的车辆不需要外部充电,而在其内部存在燃料基本设施.HEV的功率分流动力系统构造的独特的HEV动力系统结构串联和并联型式的优点.但是操纵功率分流HEV动力系统要求一个完善的控制系统.设计这样的控制系统要有适当精确的HEV装置的平面模型.对于串联和并联型式的大量研究已经开发了许多动力平面模型.但一个完整的和有效的功率分流HEV动力系统的动力模型尚处于初期阶段.本文提出了在不同传动条件下可实际地和重复所有静态和瞬态现象的功率分流动力系统HEV的动力模型.首次表明了数学推导和这种平面模型和构件的表达,其次是通过计算机仿真分析、验证及性能鉴定和试验车辆在Ford公司性能道路试验实测进行比较.该模拟和实验结果的极好的吻合证实所引导的平面模型的精确性和正确性.因为该平面模型是综合用型谱方法论的系统定向子系统建立的,它很容易改变子系统的功率.开发该平面模型是用来分析和了解动力系的控制动力学,子系统和构件间的干扰以及由于工况和波动的影响的变化的系统瞬变.该平面模型也可用于车辆系统控制器的开发,能量管理战略的估价,结果的解析,编码算法的证明,及其中其他许多目的.     

功率分流混合电动车辆模型的演算和实验论证

由于环保和效率等原因混合电动车辆(HEVS)已经具有很大的吸引力.一个典型的HEV由两个动力系统:一个是普通的动力源如一台汽油机、一台柴油机或一组燃料电池和一个电动系统(包含一台电动机和一台发电机)组成,它可能产生比普通车辆高的燃油经济性.而且,这样的车辆不需要外部充电,而在其内部存在燃料基本设施.HEV的功率分流动力系统构造的独特的HEV动力系统结构串联和并联型式的优点.但是操纵功率分流HEV动力系统要求一个完善的控制系统.设计这样的控制系统要有适当精确的HEV装置的平面模型.对于串联和并联型式的大量研究已经开发了许多动力平面模型.但一个完整的和有效的功率分流HEV动力系统的动力模型尚处于初期阶段.本文提出了在不同传动条件下可实际地和重复所有静态和瞬态现象的功率分流动力系统HEV的动力模型.首次表明了数学推导和这种平面模型和构件的表达,其次是通过计算机仿真分析、验证及性能鉴定和试验车辆在Ford公司性能道路试验实测进行比较.该模拟和实验结果的极好的吻合证实所引导的平面模型的精确性和正确性.因为该平面模型是综合用型谱方法论的系统定向子系统建立的,它很容易改变子系统的功率.开发该平面模型是用来分析和了解动力系的控制动力学,子系统和构件间的干扰以及由于工况和波动的影响的变化的系统瞬变.该平面模型也可用于车辆系统控制器的开发,能量管理战略的估价,结果的解析,编码算法的证明,及其中其他许多目的.     

基于单开链单元的3R2T混联机器人构型综合

通过分析少自由度串联机器人机构和并联机器人机构的构型特点,基于运动螺旋线性无关的原理,以单开链少自由度串联机构为单元,提出了一种系统有效的混联机器人构型综合的新方法和单并联、多并联混联机构的概念及表示方法。首先根据螺旋理论构造了单开链3R2T五自由度串联机构,其次将并联机构视为一个复合运动单元构型到串联机构中,替代串联机构中运动基相同且连续的若干运动单元,3R2T五自由度混联机器人构型,最后通过运动螺旋的线性组合来生成其它混联机构。     

基于单开链单元的3T2R混联机器人构型综合

通过分析少自由度串联机器人机构和并联机器人机构的构型特点,基于运动螺旋线性无关的原理,以单开链少自由度串联机构为单元,提出了一种系统有效的混联机构构型综合的新方法和单并联、多并联混联机构的概念及表示方法。首先根据螺旋理论构造单开链3T2R五自由度串联机构,其次将并联机构视为一个复合运动单元构型到串联机构中,替代串联机构中运动基相同且连续的运动单元,从而获得3T2R五自由度混联机器人构型。最后通过运动螺旋的线性组合生成其他混联机构。     

混合动力电动车的机电偶合新方案及其工作模式分析

针对现有混合动力电动汽车 (HEV)混联式动力总成的不足 ,探讨并提出了一种机电拓扑布局简便实用、便于在多种工作模式间快速频繁切换、适合采用先进的优化控制策略及满足轻、中、重各型HEV使用要求的混联式动力总成机电偶合新方案 ,并对其各种工作模式及适应工况进行了分析。     

混合动力电动车的机电偶合新方案及其工作模式分析

针对现有混合动力电动汽车(HEV)混联式动力总成的不足，探讨并提出了一种机电拓扑布局简便实用、便于在多种工作模式间快速频繁切换、适合采用先进的优化控制策略及满足轻、中、重各型HEV使用要求的混联式动力总成机电偶合新方案，并对其各种工作模式及适应工况进行了分析。     

混联贴标机构运动学分析及工作空间研究

根据成捆圆钢端面贴标的工程应用场景提出一种新型3T2R混联机构,该机构由3-RRP~(4R)R并联机构和2自由度旋转串联机构串接而成。提出运用两次蒙特卡洛法相结合的办法求解混联机构工作空间。建立混联机构运动学模型,根据并联机构的几何关系得到反解方程,并确定并联机构工作空间的约束条件,采用蒙特卡洛法得到并联机构工作空间内的点集;根据坐标变换矩阵求得串联机构运动学正解及混联机构运动学正解,并将并联机构工作空间内的点坐标代入混联机构位置正解中,采用蒙特卡洛法得到混联机构的工作空间内的点集。     

OPTIMAL TORQUE CONTROL STRATEGY FOR PARALLEL HYBRID ELECTRIC VEHICLE WITH AUTOMATIC MECHANICAL TRANSMISSION

In parallel hybrid electrical vehicle (PHEV) equipped with automatic mechanical transmission (AMT), the driving smoothness and the clutch abrasion are the primary considerations for powertrain control during gearshift and clutch operation. To improve these performance indexes of PHEV, a coordinated control system is proposed through the analyzing of HEV powertrain dynamic characteristics. Using the method of minimum principle, the input torque of transmission is optimized to improve the driving smoothness of vehicle. Using the methods of fuzzy logic and fuzzy-PID, the engaging speed of clutch and the throttle opening of engine are manipulated to ensure the smoothness of clutch engagement and reduce the abrasion of clutch friction plates. The motor provides the difference between the required input torque of transmission and the torque transmitted through clutch plates. Results of simulation and experiments show that the proposed control strategy performs better than the contrastive control system, the smoothness of driving and the abrasion of clutch can be improved simultaneously.     

Plug-in单轴并联式混合动力城市公交控制策略研究

在人类面对能源危机与环境污染双重压力的今天,混合动力电动汽车因其集合了传统汽车续驶里程长和电动汽车低排放的优点,很好地缓解了人类的危机.混合动力电动汽车的节油能力以及排放性能主要取决于它的类型和整车的控制策略.文中主要是介绍一种Plug-in单轴并联式混合动力城市公交的控制策略.     

并联混合动力电动汽车的模糊能量管理策略

为进一步优化并联的经济性，增强其能量管理策略的鲁棒性，针对高混合率，分析了常用的发动机最优曲线能量管理策略的不足，提出了以功率差、电池组荷电状态和电机转速为输入，以决定电机功率的比例系数为输出的模糊逻辑功率分配策略，在线计算电机所应承担的功率，达到了优化发动机工作点、电机效率和电池组荷电状态平衡的目的。通过整车循环工况前向仿真验证了该模糊策略对车辆经济性和工况适应性的改善。     

一种新的混合动力车双向DC-DC拓扑

混合动力电动汽车(HEV)启动时,如果电动机可以负担启动的绝大多数能量,将减少内燃机在非最高效率点的工作时间,提高燃油利用率并且减少尾气排放。为了实现宽广的输出电压下的能量输出,提出了一种新的HEV用双向DC-DC拓扑,实现双向升降压的功能。针对具体的工作条件,设计了双向DC-DC拓扑参数,并且对所得的变流器进行了损耗分析。实验结果表明,此拓扑适合用于混合动力车的应用。     

基于免疫算法的四驱插电式混合动力汽车控制策略多目标优化

为改善四驱插电式混合动力汽车的燃油经济性和排放性能,构建了基于规则的能量管理控制策略,并建立了整车仿真模型;将多种群协同进化的思想引入免疫算法,提出多种群免疫算法,并运用该算法对四驱插电式混合动力汽车的控制策略进行了多目标优化;在dSPACE实时仿真系统上对优化前后的控制策略进行了硬件在环仿真实验。结果表明：优化后的控制策略控制效果良好,且发动机的燃油消耗降低了12.71%,HC、CO以及NOx的排放分别下降了15.74%、15.92%和12.69%。     

CVT动力复合机构在混合动力汽车上的应用

混合动力汽车是当今解决汽车节能与排放问题的有效途径。本文指出了混合动力电动汽车需要解决的一些关键技术。在介绍丰田Prius混合动力汽车动力分配装置的基础上,着重介绍了一种无级变速器和行星齿轮机构相结合的混合动力复合机构,并分析了该机构各种运行模式和变速原理。     

基于SHEV轮边驱动系统的再生制动研究

制动能量回收是电动汽车的一个重要特性,也是电动汽车能实现经济性的重要方面.分析了制动能量回收在混合动力电动汽车上的必要性和可行性,提出了轮边驱动系统再生控制策略,并根据油门踏板、制动踏板及压力开关信号实现对其控制,建立了B5串联型混合动力再生制动系统仿真模型,并进行道路试验.试验结果,表明基于四轮轮边驱动的再生制动系统,可以回收总能量的25%.     

并联混合电动车辆采用无级变速器速比控制对燃油经济性的改进

考虑到并联混合电动车辆(HEV)动力系响应滞后,建议采用无级变速器(CVT)速比控制方法来实现HEV的燃油经济性的改进.在该方法内,由估算于动力系响应滞后之后根据车辆速度来修正目标CVT速比,并推荐一个加速图谱来估算响应滞后的车辆速度.该CVT速比控制方法采用HEV台架试验机试验证实.根据试验结果,可以看到用修正速比控制方法发动机工作迹线比用常规CVT速比控制对于适度加速模式可以有更有效换档范围,故能给出最佳的燃油经济性.此外,还采用HEV动力系模型对联邦城市驱动计划性能仿真进行估算响应滞后对燃油经济性的影响.仿真结果表明作为响应滞后采用修正CVT速比增大可以实现最佳的燃油经济性.但在实际应用中,要求最佳燃油经济性和加速性能之间进行折衷.     

基于等效油耗最小的四驱混合动力汽车能量管理

提出了一种基于遗传算法优化的四驱混合动力汽车等效油耗最小控制策略。针对四驱混合动力的特点,建立了整车动力学模型,设计了基于等效油耗最小的瞬时能量管理优化策略。为进一步提高四驱混合动力汽车的燃油经济性,采用遗传算法优化了等效油耗最小策略的关键参数。硬件在环仿真结果表明,基于遗传算法优化的等效油耗最小策略可以实现整车能量优化管理,与基于规则的能量管理策略相比,其在典型工况下的平均燃油经济性高8.94%,比优化前的等效油耗最小策略的燃油经济性高2.68%。