混联式混合动力系统动态响应协调控制

为改善混联式混合动力汽车动态响应过程中系统性能降低的问题,建立各个动力源系统的动态响应模型以及耦合机构模型,提出采用多动力源协调控制策略.电机A采用专家PID控制,发动机采用虚拟速差控制,电机B采用基于模型的补偿控制,利用系统特殊耦合关系,减小动态响应过程中各状态量相对于稳态优化点的波动程度.仿真结果表明,提出的协调控制策略使动态响应过程的时间缩短,发动机、电机以及输出轴的转矩转速波动减小.多动力源协调控制策略显著提高了动态响应过程中的系统性能.     

功率分流式HEV电机参数动力性最优匹配

为解决功率分流式混合动力汽车在动力工况中受电机工作点制约系统无法同时发挥发动机和电机最大转矩的问题,提出以动力性最优为目标的双模式混合驱动系统电机参数匹配方法.基于双电机的转速、转矩与混合驱动系统的输入输出转速、转矩的关系,提出电机最高转速和峰值转矩的匹配方法.研究系统电功率分流特性与电机工作点的关系以及电机额定转速与电机输出转矩的关系,并提出电机额定转速的匹配方法.结合匹配实例分析两种模式下发动机和电机的工作状态.结果表明:提出的电机参数匹配方法可使系统同时发挥发动机和电机的最大转矩特性,实现了发动机与电机之间最优工作点的匹配,使系统获得最佳的动力特性.     

基于扭矩耦合的混合动力系统电机参数选择

以液压混合动力系统为对象,在动力系统初始设计阶段,提出一种基于改进型特性曲线参数匹配的转矩分配策略,并根据该策略选择电机初始选型参数。该策略在经典特性曲线参数匹配方法的基础上进行动力元件合成,建模确定负载特性曲线和合成动力特性曲线,通过对比合成动力特性曲线与负载特性曲线,进行转矩分配和电机参数确定。以一个液压节能系统中的混合动力系统为例,通过理论分析介绍混合动力系统中电机的基本参数选择的流程,并对结果的可行性进行了试验验证。     

单电机重度混合动力系统模式切换协调控制策略

针对单电机重度混合动力系统纯电动驱动至混合驱动模式切换过程中出现纵向驾驶性能降低的问题,提出了一种分阶段的动力源与离合器协调控制策略。建立了面向控制的模式切换过程系统动力学模型,根据发动机和离合器的不同状态,将模式切换过程划分为4个阶段,基于前馈-反馈控制方法设计了分阶段的协调控制策略,用于调节动力源和离合器的转速转矩。仿真对比以及台架试验结果表明,所提出的协调控制策略能有效提高单电机重度混合动力系统的纵向驾驶性能,并能减小离合器磨损。     

并联混合动力城市客车AMT换挡控制策略

为了实现混合动力城市客车快速换挡,减少动力中断时间,基于质量-弹簧-阻尼模型对并联混合动力传动系统进行动力学建模．提出利用线性二次高斯和回路传输恢复(LQG/LTR)方法设计摘挡控制器,对摘挡阶段转速振荡进行主动抑制;设计基于模型预测控制(MPC)理论的电机转矩调节器以最小化主动同步时发动机转矩脉动,实现快速同步,并适应混合动力多运行模式带来的离合器状态的不确定性．对上述混合动力AMT换挡过程控制策略分别进行仿真和实车平台验证,试验结果表明:该策略能够将换挡时间控制在1 s内,且冲击度处于合理范围内．应用上述换挡控制策略有助于提高城市客车的舒适性,推进混合动力城市客车AMT系统的产业化．     

一种新型的永磁同步电机直接转矩控制方法

永磁同步电机传统直接转矩控制方法采用磁链和转矩双闭环结构实现对电机转矩的直接控制.由于控制过程中要保持磁链幅值恒定,不仅限制了电机的动态性能,同时,为了实现恒定的定子磁链幅值,还需要额外的无功电流,降低了电机功率因数,增加了系统损耗.本文从转矩优化和无功电流优化控制的角度出发,提出了一种新型的直接转矩控制方法,控制过程中直接根据转矩控制要求选择电压矢量,不要求磁链幅值恒定,对转子位置要求不高,控制过程中能够实现磁链幅值的动态调整,电机在具有良好动态性能的同时具有较高的功率因数.仿真结果验证了理论分析的正确性和方法的可行性.     

电传动车辆轮毂电机恒转矩弱磁控制策略

为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究. 为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法. 基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比（MTPA）控制策略,当转速大于基速时,结合轮毂电机的控制需求,提出并设计新颖的恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制方案. 基于90 kW内置式永磁同步电机（IPMSM）开展实验研究. 结果表明,所设计的转矩观测器能够保证较高的观测精度,误差基本小于5 N·m;电机转矩的跟随性能较好,动态误差小于5%;电机能够由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式,严格按照所规划的弱磁路线运行. 在运行过程中,轮毂电机的转矩控制性能良好,转速响应快,能够满足电传动车辆的控制需求.     

基于AMESIM混合动力汽车模式切换仿真分析

针对混合动力汽车动力模式切换的品质控制对动力性能和驾驶性的影响,本文提出了一种新型插电式混合动力装置,实现了多种动力模式。基于AMESim软件建立插电式混合动力行星齿轮系统仿真模型,模拟纯电模式下单电机驱动模式和混合动力模式两种模式的切换过程,分析车辆动力模式转换过程,并以驱动模式切换瞬间的电机转矩、转速和车速作为车辆模式切换初始条件,并进行模拟仿真分析。仿真结果表明,在模式切换过程中,车辆冲击小于德国冲击限值10m/s3,证明该模式切换平稳且对整车影响很小。本文提出的新型混合动力系统在满足动力性能要求的前提下,具有较高的模式切换品质,对混合动力结构开发具有借鉴意义。     

电机四象限运行的直接转矩控制动态加载

提出了一种基于直接转矩控制的异步电机动态加载方法。以工作在直接转矩控制模式下的异步电机作为加载电机,通过减速机和被测电机连接。根据被测电机的运行状态和所需负载转矩特性,计算加载电机的给定转矩,使加载电机在直接转矩控制模式下四象限运行提供加载转矩。以永磁同步电机调速系统为对象的仿真实验结果表明:该方法可以快速准确地提供动态加载所需转矩,并减小加载电机转矩波动对动态加载的影响。     

基于有限时间扩张状态观测的HEV鲁棒复合协调控制

针对采用双行星排动力耦合机构的混合动力汽车（HEV）,研究其纯电动模式至混合动力驱动模式切换过程,为减小由发动机转矩波动和行驶工况扰动导致的模式切换动态性能恶化,提出了基于有限时间扩张状态观测的鲁棒复合协调控制策略。分析模式切换过程并建立各切换阶段的系统动力学模型,针对造成模式切换冲击的切换阶段,设计基于有限时间稳定理论的扩张状态观测器估计发动机转矩和负载转矩扰动,在此基础上,构建基于观测状态的前馈补偿策略,并设计基于状态反馈的鲁棒H∞控制器,从而实现模式切换过程的鲁棒复合协调控制。仿真结果表明：有限时间扩张状态观测器有效提高了对发动机和负载转矩扰动的观测精度,优化了发动机转速的控制效果,基于有限时间扩张状态观测的鲁棒复合协调控制策略可有效克服车辆外界扰动的影响,显著减小HEV模式切换过程的冲击度。     

并联混合动力汽车的换档规律

根据并联混合动力汽车的特点,提出了以保证车辆动力性为前提的混合动力汽车最佳经济性三参数换档规律。升档规律和驱动模式的降档规律采用发动机转矩、电机转矩和车速作为换档参数。制动模式的降档规律采用电机制动转矩、机械制动转矩和车速作为换档参数。计算表明,与原有的沿袭传统汽车的两参数换档规律相比,混合动力汽车最佳经济性三参数换档规律在驱动模式下可以降低油耗,在制动模式下可以显著增加制动能量回收的比例。     

基于系统效率最优的新型混合动力汽车控制策略

为了充分发挥混合动力汽车节省燃油和降低排放的控制效果,研究了一种基于行星齿轮机构的新型混合动力汽车动力传动系统方案.在对其驱动系统关键零部件性能实验与数值建模的基础上,综合考虑发动机、ISG电机和动力电池组以及传动系统效率,分析了系统相关典型工作模式下的纵向动力学方程,推导出系统效率模型,提出了基于系统效率最优的全工况整车控制策略,制定了整车的工作模式切换规则与换档控制策略.在MATLAB/Simulink环境下,建立了整车性能仿真模型,结果表明,采用该控制策略能使整车动力性与燃油经济性较传统车明显提高,最后通过台架试验对该方案进行了验证.     

并联混合动力汽车模式切换过程的协调控制

结合解放牌混合动力城市客车的实车调试,对不同模式之间的切换过程进行了分析,针对其切换过程易导致转矩波动,提出了基于电机辅助的协调控制策略,并利用AVL/Cruise及MATLAB联合仿真平台进行了建模仿真研究。仿真结果表明,协调控制策略保证了模式切换过程中动力传递的平稳性。     

并联混合动力驱动系统模糊控制策略研究

介绍了ADVISOR的一种兼顾排放的并联混合动力模糊控制策略,并对该控制策略进行了有益的改进。改进的控制策略以发动机的转矩需求、电池荷电状态SOC和电机转速作为输入,以发动机的实际工作转矩作为输出,达到优化发动机工作点、电机的效率和平衡电池SOC的目的。最后,通过整车循环工况验证了该模糊控制策略对整车经济性和排放性以及电机工作效率的改善。     

混联式混合动力汽车动力系统参数匹配的研究

混合动力汽车动力总成参数的合理匹配是混合动力汽车产品开发的重要前提和基础性工作.在对混联式混合动力汽车动力总成结构和整车控制策略分析的基础上,分别进行发动机、电动机和蓄电池等动力总成部件的选型和参数设计,并对传动系统进行参数设计.针对发动机、永磁同步电动机和镍氢蓄电池的工作特性建立模型,并基于NEBC工况进行仿真,得出发动机扭矩、电动机扭矩和蓄电池荷电状态的变化曲线.结果表明,混联式混合动力汽车动力系统的参数匹配合理.     

基于ADVISOR的混合动力电动汽车控制策略仿真研究

在研究了国内外混合动力电动汽车的各种不同控制方法的基础上,提出了以发动机油耗最低、电机与电池工作状态最优为目标的混合动力电动汽车能量分配控制策略,并在ADVISOR软件平台上进行了建模、仿真研究,提出了一个最佳的能量分配控制策略。仿真结果表明果用该控制策略可以提高发动机和电动机的工作效率,并且电池的工作状态也较好。     

Design and Development of a Vector Control System of Induction Motor Based on Dual CPU for Electric Vehicle

A vector control system for electric vehicle (EV) induction motor drive system is designed and devel-oped. Its hardware system based on dual CPU( microcomputer 80C196KC and DSP TMS320F2407) is imple-mented. The fundamental mathematics equations of induction motor in the general synchronously rotating refer-ence frame (M-T frame) used for vector control are achieved by coordinate transformation. Rotor flux equation and torque equation are deduced. According to these equations, an induction motor mathematical model and rotor flux observer model are built separately. The rotor flux field-oriented vector control method is implemented based on these models in system software, some of the simulation results with Matab/Simulink are given. The simula-tion results show that the vector control system for EV induction motor drive system has better static and dynamic performance, and the rotor flux field-oriented vector control method was practically verified.     

AMT混合动力系统驱动模式能量优化控制

在AMT混合动力系统转矩优化分配算法的基础上,提出了以动力总成系统效率最大化为目标的AMT档位优化控制来优化转速,并通过离线优化求解确定了不同状态(发动机和电机功率、车速、蓄电池SOC)下AMT的最优化档位控制规律和电机最优化转矩。仿真试验结果表明,能量优化控制算法显著改善了整车燃油经济性。     

基于扩张状态观测器估计的混合动力汽车协调控制

为了提高功率分流式混合动力汽车模式切换的稳定性,提出干扰补偿的转矩协调控制策略. 针对发动机动态响应振荡及车辆行驶工况多变的问题,设计多变量线性扩张状态观测器,从频域角度验证了观测器对于上述2种干扰的估计精确性. 研究不同干扰对基础电机补偿控制稳定性的影响,指出负载干扰对车辆模式切换响应的影响最大,引起的切换冲击最大可至24.5 m/s³. 提出基于干扰补偿的动力源转矩再分配算法,开展仿真验证. 结果表明,该协调控制策略在受到明显的外界干扰时能够保证系统的稳定性及模式切换的平顺性.