混合动力离合器结合过程的动态转矩控制策略

混合动力通过电动机和发动机两种动力源驱动车辆运行,两种动力源之间的切换对整车的动力性和驾驶性有着重要的影响.在客车用单轴并联式混合动力系统的基础上,针对混合动力系统两个动力源响应性差异而造成的整车纵向加速度冲击,以纯电动模式切换到纯发动机模式和混合驱动模式的过渡过程为研究重点,提出离合器结合过程的动态转矩控制策略,即在离合器结合之前和结合过程中,采用发动机转速自适应模糊比例积分微分(Proportional-integral-differential,PID)闭环控制跟随电动机转速;在离合器结合后,利用电动机补偿发动机动态转矩,并且在混合动力系统台架上对提出的动态控制策略进行验证.试验结果表明,PID所提出的离合器结合过程的动态转矩控制策略改善了整车纵向冲击度,提高整车的驾驶性能,为进一步的整车试验奠定基础.     

DCT变速四驱HEV混动至纯电动模式切换优化控制

双离合自动变速器（Dual clutch transmission,DCT）变速四轮分布式驱动混合动力汽车（Hybrid electric vehicle,HEV）直线行驶非紧急制动停车时,车辆常由发动机参与的前轮混合驱动模式切换至后轮轮毂电机纯电驱动模式,以提高整车能量转化效率。但该模式切换过程伴随着驱动转矩的前后轴转换和轴荷的前后转移,既涉及多动力源的转矩协调控制,也与车辆纵向动力学状态有关。若控制不当,常引起较大的车辆纵向冲击。针对DCT变速四驱HEV直线行驶工况混合动力至纯电动模式切换过程,基于5自由度车辆纵向动力学模型,利用ISG电机和轮毂电机转矩/转速快速响应的优势以补偿发动机转矩响应滞后以及离合器转矩波动,提出并开发了动力前后端多阶段切换过程模型预测优化控制策略。离线仿真及硬件在环试验结果表明,所开发的直线行驶工况模式切换模型预测控制策略不仅能较柔顺地完成动力由前轴向后轴的平滑过渡,将整车纵向冲击度限制在5 m/s³以内,而且也对整车参数摄动和传感器量测噪声具有较好的鲁棒抑制作用。     

基于动态规划算法的双行星排式动力耦合机构分析

针对不同构型的双行星排式混合动力汽车动力耦合机构,建立等效杠杆分析其功率分流特性以及系统传动效率,同时划分混合动力系统常用工作模式。在此基础上,搭建混合动力传动系统中发动机、电机、电池等动力部件模型,通过引入动态规划算法,以电池SOC为状态变量,以发动机转矩、转速为控制变量,设置整车油耗为目标函数,进行全局寻优。仿真结果表明,在NEDC工况下,相比于输入分流式,复合分流式构型在燃油经济性方面拥有更出色的表现。     

混合动力汽车发动机起动控制策略研究

为改善混合动力汽车的驾驶性能,提高混合动力汽车的动力响应速度,研究混合动力汽车发动机起动控制策略。构建P2构型混合动力系统结构,以此作为混合动力汽车动力系统,利用这一动力系统结构,分析混合动力汽车在纯电动运行模式、发动机单独驱动运行模式以及联合驱动等运行模式下不同汽车参数的变化情况,根据不同参数变化,构建发动机起动控制策略,通过PID模糊控制离合器油压以及动力源转矩协调控制,实现混合动力汽车发动机起动控制。经仿真实验验证：在该控制策略下,可在发动机起动过程中产生较小的冲击度,保障发动机起动稳定;且能够在起动时迅速实现发动机与电机之间的转速变化,为此具有良好的控制性能。     

基于模糊自适应滑模方法的混联式混合动力客车模式切换协调控制

在混联式混合动力汽车纯电动至并联驱动模式切换过程中,由于发动机、电动机及离合器瞬态特性的影响,可能导致动力系统输出转矩的突变从而使车辆产生较大的纵向冲击。以混联式混合动力客车为研究对象,考虑发动机和电动机瞬态响应特性的显著不同,针对离合器在结合过程中的运行状态,以提高驾驶性能为目标设计出混合动力客车纯电动至并联驱动模式切换协调控制策略。协调控制采用模糊自适应滑模方法,其中模糊自适应系统用于估计系统参数不确定性引起的偏差以及发动机实际输出转矩与目标转矩的偏差,估计出的偏差值用于调整滑模控制器的控制量,从而提高控制系统的控制精度和鲁棒性。通过仿真及实车试验验证控制策略的有效性。结果表明,设计的控制策略在模式切换过程中满足驾驶员动力需求的前提下使动力系统输出转矩的波动范围和最大冲击度分别下降85%和78%,从而显著提高了混合动力客车的驾驶性能。     

四轮驱动混合动力轿车驱动模式切换控制

混合动力汽车存在多种驱动模式,模式切换过程中相关动力源输出转矩的协调控制对车辆动力性及驾驶性能有重要影响。以四轮驱动混合动力轿车为研究对象,针对其在驱动过程中的模式切换可能导致的驾驶性能变差问题,重点考察纯电动向四轮混合驱动模式的切换过程,考虑动力耦合过程发动机和轮毂电机间动态特性的差异,设计出无扰动模式切换控制策略。在Matlab/Simulink/SimDriveline软件平台上建立四轮驱动混合动力轿车前向仿真模型,对模式切换控制策略的性能进行模拟。仿真和实车试验结果表明:所设计的模式切换控制策略可保证模式切换过程中的动力传递平稳性,有效地抑制了因动力耦合所造成的纵向冲击,在满足驾驶员需求转矩的前提下,提高了四轮驱动混合动力轿车的驾驶性能。     

直流驱动矿用自卸车电传动控制系统研究

针对电传动矿用车辆尽量缩短启动制动过程时间,电传动系统始终保持电流(动态转矩)允许最大值的特点。通过对直流传动非公路矿用自卸车功率传递特点、发动机、发电机特性以及车辆性能要求等的分析,设计了转速、电流双闭环调速系统。利用Matlab建立双闭环调速系统的动态仿真模型,分析控制系统的电流调速特性,结果表明很好的实现了动力源负荷与轮边驱动电机的输出功率的匹配,实现动力系统在工作过程中保持良好的经济性;驱动系统在整车运行中,当出现行驶阻力变化时,轮边电机也随之做出调整;系统具有良好的起动性能,为直流电传动控制系统的开发提供基础。     

轻度混合动力汽车动力性能仿真及动力系统参数匹配研究

介绍了采用起动机/发电机/电动机一体化技术的ISG(Integrated starter/generator)型混合动力汽车动力传动系统结构及控制策略,建立了装备双模式无级变速传动系统的ISG型混合动力汽车起步加速过程的动力学模型,并进行了计算机仿真。提出了轻度混合动力汽车动力系统的匹配设计方法,分析了电动机峰值功率、启动转矩和发动机启动转速对整车动力性能和传动系统转矩响应的影响,为轻度混合动力汽车总体设计提供了理论依据。     

轻度混合动力AMT系统换挡品质控制

具有固定传动比的机械自动变速器(Automatic manual transmission,AMT)车辆,在换挡过程中,传动比会发生改变,造成离合器主、从动盘产生转速差,会使车辆在换挡过程中不可避免地出现换挡冲击.装备AMT的启动/发电一体化电机(Integrated startergenerator,ISG)型轻度混合动力系统,在换挡过程中,可利用ISG电动机的辅助动力作用,快速控制动力源,提高换档品质.在传统AMT车辆换挡过程分析的基础上,结合轻度混合动力车辆的特点,建立了动力源控制模型,提出了ISG电动机、发动机和离合器联合控制的换挡品质控制策略,在换挡过程中控制动力源转矩和转速,减小了轻度混合动力AMT车辆换挡冲击和动力中断时间.台架试验结果表明,装备AMT的轻度混合动力系统采用所提出的控制策略较传统控制策略能更有效地提高换挡品质.     

双模式机电复合无级传动功率分流特性分析

机电复合无级传动既可调节发动机工作点提高发动机燃油经济性,又可充分利用机械传动效率高的优点,是重型车辆实现电力混合驱动的良好解决方案。利用多个行星排进行功率分流和汇流的双模式机电复合无级传动可进一步拓宽传动机构的变速范围,减小匹配电机的功率和行星排的尺寸。以转速与转矩分流为基本出发点划分了机电复合传动形式,据此提出了一种不依赖具体的行星排连接方案与行星排参数的机电复合无级传动功率分流特性的表述公式,根据该公式针对包括两种功率分流拓扑形式的某双模式机电复合传动方案进行了功率分流特性计算与分析。分析结果表明,该功率分流特性表述方式更能直观的反应某种功率分流拓扑结构的共性特征,对于机电复合传动行星排连接方案优选与方案参数匹配具有一定的指导意义。     

插电式混合动力汽车预测控制策略的研究

针对插电式混合动力汽车(PHEV)传统控制策略没有考虑未来车速的问题,通过对汽车未来行驶车速进行预测,在整车行驶模式下提出了一种把汽车未来车速信息考虑进当前的控制策略,从而实现了对发动机和电机转矩的合理分配。通过把新开发的基于车速信息的预测控制策略嵌入到ADVISOR中,在欧洲城市循环工况(NEDC)下进行了仿真分析。仿真结果表明:对汽车未来行驶车速进行预测的控制策略能够实现对发动机和电机转矩的进行合理分配,百公里油耗约为6.5L,相比基于规则控制策略燃油经济性提高了约7.14%,而且排放也有所降低,从而验证了基于预测信息的控制策略的有效性。     

离合器-离合器式自动变速器动力降档过程控制

动力降档是实现车辆快速提速、超车等的有效技术途径。在保证换档品质的前提下,实现动力降档,不仅需要自动变速器进行精确的离合器油压控制,而且需要发动机进行有效的转矩协调控制。针对由DEUTZ BF4M1013涡轮增压单体泵柴油机和Allison S2000离合器-离合器换档式液力自动变速器组成的动力传动系统,基于Lagrange方程建立换档过程的动力学模型,通过对降档过程各个阶段的详细分析,得到动力降档过程结合离合器和分离离合器的搭接控制时序以及控制油压的变化规律,制定基于涡轮轴转速闭环的发动机协调控制策略,在台架上进行试验验证。试验结果表明,动力降档过程的时间小于1 s,冲击度小于10 m/s3。制定的控制策略不仅实现了动力降档,而且保证了换档品质,能够进行工程实际应用。     

无人驾驶越野车辆纵向速度跟踪控制试验

以无人驾驶轻型战术轮式越野车辆为平台,开展模型预测纵向速度跟踪控制实车试验研究。针对平台控制特性设计合适的下位控制器,使用Matlab/Simulink与包含气压制动系统的TruckSim车辆联合仿真初步测试系统可行性,并在沥青路和土路分别进行实车试验。试验结果表明：模型预测速度跟踪控制系统能够克服气压制动延时长、整车质量重、越野路况行驶阻力波动大等模型误差和不确定干扰,自适应调节期望加速度大小,实现不同行驶工况高精度速度跟踪。试验过程驱动/制动切换平稳、无振荡,且能够像熟练驾驶员一样充分利用发动机辅助制动,必要时既不施加电控制动,也不请求发动机输出转矩。系统使用现代车辆易于获得的车辆状态参数,便于向其他车辆移植,可作为无人车辆车体控制得力技术加以推广。     

基于驾驶性能优化的混合动力车辆动态控制策略研究

针对混合动力车辆在动态过程中的最优控制问题,提出了一种基于驾驶性能优化的动态控制策略。根据功率分流混合动力系统的结构特点,建立了面向控制问题的功率流动态分配模型。根据驾驶员的期望状态与车辆的实际状态,提出了驾驶性能的指标函数。阐述了优先满足驾驶性能的综合控制策略,在优化模型中充分考虑了各部件的动态响应特性和发动机的转速跟踪要求,并且提出了驾驶性能实时优化算法。仿真结果表明,与传统的优化策略相比,该控制策略在不牺牲燃油经济性的同时显著提升了驾驶性能。     

智能汽车路径跟踪混合控制策略研究

针对传统单一控制算法无法有效协调智能汽车不同转向工况下横向控制性能要求的问题,根据智能汽车在高速和低速转向工况下呈现出的系统特性差异,设计了一种基于PID控制和模型预测控制的智能汽车路径跟踪混合控制策略。该控制策略在低速模式下采用PID控制,在高速模式下则采用模型预测控制,通过车辆速度确定路径跟踪控制模式,进而设计带稳定监督的控制模式切换机制,实现了横向控制系统的平滑切换。基于Carsim和MATLAB/Simulink仿真平台对所设计的智能汽车路径跟踪混合控制策略进行了仿真验证,在此基础上,进一步完成了实车试验。仿真和实车试验结果表明,所设计的混合控制策略能够保证智能汽车不同速度下的路径跟踪性能,具有较好的跟踪精度、实时性和车辆行驶稳定性。     

Integrated control strategy for CVT powertrains with consideration of vehicle drivability

During shift,power flow is not interrupted in powertrains equipped with continuously variable transmission(CVT).When hard acceleration is commanded,engine speed will flare and corresponding torque will be consumed,which leads to a drop in vehicle drive torque and also the vehicle acceleration.This is the reason why CVT vehicles have poor drivability during hard acceleration maneuver.Conventional method such as torque compensation doesn’t always work due to the limited backup torque of engine.According to this,means to evaluate the drivability of CVT vehicles are studied,affect factors of drivability are analyzed in detail.Hard acceleration process of CVT vehicle is studied by theoretical analysis,based on which engine torque and ratio change rate of CVT are identified as two key control parameters that decide the drivability of CVT vehicles during hard acceleration maneuver.Therefore,a control strategy based on restricting the change rate of CVT ratio together with torque compensation is proposed,and two different algorithms to establish the limitation of ratio change rate are proposed.These two algorithms are simulated and compared with each other,results indicate that drop of vehicle acceleration is eliminated evidently by limit the change rate of CVT ratio,but small ratio change rate also results in a longer time to finish the accelerate process,an algorithm to decide a proper ratio change rate is needed in order to tune these different characteristics.In order to get better control effects,a new fuzzy logic based algorithm is proposed to decide a proper ratio change rate during kick down conditions,simulation and experiment results indicate that,the amount of vehicle acceleration decrease is reduced from about 1 m/s2 to almost 0,in the mean time the accelerate process only delayed for about 0.3 s.The proposed control strategy and algorithm can effectively tune the characteristics of CVT equipped vehicle during kick down conditions.     

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。