电动客车双电机章动耦合驱动系统控制策略

为了降低纯电动汽车的能量消耗,提高电动汽车的续驶里程,以一种新型双电机章动耦合动力系统为研究对象,提出了以最小电功率为目标的控制策略.基于整个控制策略框架,将控制策略分为上、中、下3层.上层控制策略为需求转矩计算,根据驾驶员意图、道路信息、电池信息等,准确获取汽车的需求转矩;中层控制策略为驱动模式划分和功率分配,模式划分依据以车速作为逻辑门限值,以最小电功率为目标制定双电机转速转矩分配策略,实现双电机动力系统功率分配;下层控制策略为模式切换过程控制,为减小模式切换的动力落差,在单电机模式切换至双电机模式过程中,采用降功率方法处理.最后,在Matlab/Simulink中建立双电机动力耦合系统仿真模型,验证了该控制策略的可靠性.     

基于模式模糊识别的电动车双电机系统再生制动控制

针对双电机动力耦合纯电动汽车,提出一种基于模式模糊识别的再生制动控制策略,以保证双电机在高效区域工作,提高再生制动能量回收率,同时保证模式切换的平稳性。首先基于电机效率MAP图划分双电机电动汽车的四种再生制动模式;其次利用模糊控制原理设计输出为最大再生制动力分配系数的模糊识别器,根据再生制动力的大小及车速匹配到合适的再生制动模式;然后为保证模式切换的平稳性,根据再生制动模式切换的冲击度值判断是否进行模式切换;进而对前后轮制动力进行分配,制定再生制动控制策略。最后基于MATLAB/SIMULINK仿真平台进行了整车仿真分析,结果表明,电动汽车双电机系统采用该再生制动控制策略,可使再生制动能量利用率达到27.9%,比只利用功率较小的电机进行发电的再生制动控制策略能量回收率提高14.3%,同时模式切换冲击度低于德国标准。     

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。     

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。     

混合动力汽车由纯电动工况起动发动机特性研究

针对CVT混合动力汽车机电动力耦合系统,划分出工作模式区域,研究了驱动工况下的扭矩管理。为满足整车平顺性要求,结合发动机的动力性和经济性,研究了各工作模式切换过程中机电动力耦合系统控制策略以及发动机与电机之间的动力协调控制算法。进行了整车动力学建模与仿真分析,并采用台架试验进行验证。结果表明,在单电机、CVT式混合动力系统中,采用所制定的扭矩协调控制策略,能有效的降低模式切换过程中的扭矩波动,提高模式切换的品质,实现混合动力汽车各模式切换的平稳控制。     

双电机双轴驱动电动汽车控制系统开发

为开发双电机双轴驱动电动汽车整车控制系统,进一步提升整车性能,通过分析该动力构型电动汽车的特点,确定了整车控制器的功能,研究了整车需求转矩的计算方法.提出一种基于惯性权重线性递减有限粒子群算法的双电机电动汽车驱动转矩分配策略,研究了在转矩分配过程中,既保证两个驱动电机的整体效率,又避免前、后电机驱动转矩过大导致前、后驱动轮打滑现象发生的控制算法.进行了双电机双轴驱动电动汽车控制系统在NEDC工况下的硬件在环测试,结果表明:开发的双电机双轴驱动电动汽车控制系统能够根据整车需求进行单、双电机驱动模式的实时切换.可见该控制系统能够对整车进行有效的控制,为同类构型电动汽车的研究奠定基础.     

双电机电动汽车动力耦合机构的设计及其控制策略的研究

提出采用双行星排双电机耦合机构解决单电机电动汽车中电机单位质量功率低、低速动力性不足以及高速低转矩利用率低的问题。首先,对设计的新型耦合机构进行动力学分析,并结合某电动车参数匹配出双电机电动汽车参数,分析双电机的耦合特性;其次,基于需求转矩、车速、加速度以及电机工作效率进行控制策略的设计;最后,根据整车各部分的数学模型在Matlab/Simulink中建立相应的驱动模块和控制策略模块并进行数学仿真。结果表明,在动力性能上,新型双行星排动力耦合结构和控制策略能够实现车辆低速大转矩和高速大功率的行驶需求,也对改善电动汽车经济性能有一定的积极作用。     

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.     

基于GA-ECMS电机转矩优化的混合动力系统协调控制

在保证经济性的前提下,以提高驱动工况中混合动力系统的模式切换控制品质为研究目的,构建一种基于GA-ECMS电机转矩优化的协调控制策略。基于等效燃油消耗最小策略(Equivalent fuel comsumption minimization strategy,ECMS)获得混合动力系统各个模式下的优化转矩控制策略以及各个模式下的价值量,并根据各个模式下的价值量获得模式切换的边界曲线。然后在此基础上,进而引入驱动电机的转矩系数为控制变量,以电池荷电状态(State of charge,SOC)为状态量,整车的冲击度为价值量构建目标函数,采用遗传算法(Geneticalgorithm,GA)进行优化,获得基于电机转矩系数优化的协调控制策略。在Matlab/Simulink的仿真平台上建立整车仿真模型,采用NEDC和HWFET高速工况的综合工况进行仿真验证,结果表明在NEDC工况下,最大冲击度从19.45 m·s^-3,降低至10.96 m·s^-3,降低了43.65%;在HWFET工况下,最大冲击度10.692 m·s^-3,降低...     

复合功率分流系统发动机起动模型预测控制

复合功率分流混合动力系统从纯电动模式至电子无级变速(Electronic-continuously variable transmission,E-CVT)混合动力模式的切换过程,伴随发动机的起动。由于发动机在整个起动过程始终与传动系相连,其低速往复脉动阻力矩特性对车辆模式切换过程的驾驶平顺性有直接影响,若控制不当,常引起较大的车辆纵向冲击。针对复合功率分流混合动力系统模式切换过程,基于Matlab/Simulink平台建立传动系动态模型和发动机阻力矩模型;提出一种发动机起动模型预测优化控制策略,在线计算电机转矩拖转发动机跟踪目标最优转速曲线并补偿输出端转矩波动。离线仿真及硬件在环台架试验结果表明,所开发的发动机模型预测转速跟踪控制策略能够快速起动发动机并使车辆平稳切换,将整车纵向冲击度限制在11.0m/s3以内,且对整车参数摄动具有较好的鲁棒抑制效果。     

汽车分层耦合电驱动构型、参数匹配与能效分析

提出一种由上层的前后轴转矩耦合与下层的电动轮内双子电机转速耦合构成的新型汽车分层耦合电驱动方案,以实现整车在较宽的转矩和车速范围内保持高效驱动。详细阐述该分层耦合电驱动的构型及其工作模式;以动力性指标和循环工况为基础,对整车峰值/常规动力需求进行统计分析,继而确定了分层耦合电驱动系统的峰值/额定工作特性;基于能量效率最优的模式切换策略,获得了分层耦合电驱动的整车等效MAP特性;对比分析分层耦合电驱动与传统单电机减速轮毂驱动的整车能效特性。结果表明,新型的汽车分层耦合电驱动方案能有效地拓宽整车高效运行区间,实现在更宽的转矩-车速范围内高效（宽域高效）驱动,明显地提升了整车经济性。     

基于驾驶意图识别的多模耦合驱动系统能量管理

匹配多模耦合驱动系统可以使插电式混合动力汽车具备高效的集中式与分布式耦合驱动功能,但基于该系统所开展的整车经济性研究尚且不足。为降低整车能耗,开展基于驾驶意图识别的系统能量优化管理。利用模糊推理控制器识别不同工况驾驶员的驾驶意图,根据该驱动系统动力耦合方式、发动机工作特性和电机效率进行驱动模式分类;建立燃油经济性目标函数,采用瞬时优化方法分配发动机和主副电机转矩输出,以此为基础提出基于驾驶意图识别的能量管理策略;搭建模糊推理模型和整车模型,将新欧洲驾驶循环工况和实际车速采集结果作为测试工况,进行整车经济性的仿真分析。结果表明,所搭建模糊推理模型能准确识别驾驶员意图,采用所制定能量管理策略进行系统工作模式优选和转矩分配,使整车的燃油经济性得到了明显提高。针对多模耦合驱动系统开的这一能量优化研究,为系统高效利用奠定了理论基础。     

四轮轮毂电机驱动电动汽车电液复合制动平顺性控制策略

液压制动与电机再生制动的时域响应差异导致电动汽车在制动模式切换时产生冲击感,影响驾驶员驾驶感受和乘坐舒适性。以四轮轮毂电机驱动电动汽车为研究对象,提出一种基于分层架构的电液复合制动平顺性控制策略。针对"高压蓄能器+电机泵"式电子液压制动系统(EHB),上层控制器提出基于模糊控制的轮缸压力控制策略;针对制动模式切换过程中产生的冲击,下层控制器提出包括液压介入预测模块和电机制动补偿模块的电液复合制动平顺性控制策略。通过Simulink-AMESim联合仿真平台进行仿真试验验证。结果表明,轮缸压力控制策略能够保证轮缸液压力较好地追随目标压力,且稳态误差不超过2%;电液复合制动平顺性控制策略能够有效提高制动系统的响应速度,同时显著降低制动模式切换时的冲击,能提升车辆制动平顺性和乘坐舒适性。     

分布式驱动电动汽车复合制动控制研究

针对分布式驱动电动汽车制动模式切换条件限制能量回收的问题,制定了一种制动工作模式切换条件,设计了一种复合制动控制策略,其中,制动转矩分配采用分层控制的方法,上层控制器计算需求制动力矩,选择制动工作模式,下层控制器根据制动控制策略分配各轮的液压制动力和电机制动力.在建立分布式驱动电动汽车复合制动模型的基础上,利用AMEsim与Simulink在各种行驶工况下进行联合仿真,对所提出的复合制动控制策略进行验证.结果 表明,本文所提出的复合制动系统能够准确地切换制动工作模式,在保证车辆的制动效能和稳定性的同时最大程度回收制动能量.     

基于P2构型的混合动力汽车电机启动发动机过程协调控制

本文以采用P2混合动力构型,搭载双离合自动变速器(DCT)的混合动力传动系统为研究对象,对纯电动驱动模式切换至发动机驱动模式的过程建立其动力学模型并进行分析。针对在纯电动行进过程中启动发动机时,因电机驱动扭矩变化引起车轮端驱动扭矩剧烈变化导致冲击的问题,通过控制DCT离合器滑摩来减小整车冲击,进一步提出了基于模糊PID算法的DCT离合器压力控制策略和动力源扭矩协调控制策略。最后通过实车试验验证,结果表明本文所提出的控制策略能有效提高模式切换过程中车辆的平顺性。     

电动汽车双模耦合驱动系统变模冲击抑制方法

电动汽车双模耦合驱动系统实现集中式驱动系统与分布式驱动系统的一体化集成,可以大幅提高整车的动力学性能,但其驱动模式切换会造成车辆的平顺性下降。为解决上述问题,提出并验证基于机电耦合控制的变模冲击抑制方法。针对双模耦合驱动系统的独特构型,建立其传动总成模型,揭示出加装扭转减振器以减小变模冲击的动力学机理;综合考虑变模时间限制和冲击度要求,根据前期系统参数优化结果拟合得到变模执行机构驱动电机的角位移曲线;建立变模过程的预测函数控制器,实现对变模执行机构驱动电机拟合角位移的跟踪控制,完成了驱动模式的平滑切换。研究结果表明,将扭转减振器与预测函数控制器相结合进行机电耦合控制,可以在保证变模时间需求的前提下大幅减小系统冲击,达到所需的变模平顺性指标要求。     

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。     

基于多方法切换的四轮轮毂电机驱动电动汽车容错控制策略

四轮轮毂电机驱动电动汽车是典型的过驱动系统,可有效提高车辆操作稳定性和安全性,但由于驱动电机数目多且工作条件恶劣,增大了驱动系统失效概率,而电机失效时由于异侧驱动力不等极易导致车辆横摆失稳。针对四轮轮毂电机驱动电动汽车驱动电机失效,提出基于多方法切换的容错控制策略。该策略包含转矩转移法、控制分配法、约束方程直接求解法三种控制方法,通过对三种控制方法适用工况以及转矩重构对转向系统影响的分析,构建了基于车辆预估跑偏距离与附加横摆角速度的控制方法切换规则,既保证了驱动电机失效情况下的车辆动力性与横摆稳定性,又有效提高了控制策略的执行效率。最后,在多种直线行驶与转弯行驶工况下,仿真验证了该控制策略的有效性,保证了四轮轮毂电机驱动电动汽车在电机失效时的安全性。     

双电机分布式驱动汽车高速稳定性机电耦合控制

为了利用所设计的双电机防滑差速驱动系统来提高分布式驱动汽车的动力学性能,在前期同轴耦合驱动控制理论研究的基础上,开展该车的高速稳定性机电耦合控制研究。建立并验证包含所设计驱动系统在内的分布式驱动汽车的人-车系统14自由度空间动力学模型;以横摆角速度和质心侧偏角为状态变量,基于模糊规则设计动力学稳定性控制器;制定整车失稳的判定条件,辨识控制系统参数;利用施加机电耦合控制所产生的附加直接横摆力矩,实现极限工况下的整车高速稳定性控制。结果表明,采用机电耦合控制,除了可以实现两侧分布式驱动系统的动力耦合,起到增强车辆高速稳定性的作用,还能够协调两侧驱动系统的转矩输出,抑制驱动力矩波动,降低电机和控制器的工作强度。     

电传动推土机双侧驱动转速控制策略

为了解决双电机独立驱动的电传动履带推土机的直线行驶和转向的控制问题,提出了基于转速调节的控制策略,该控制策略将驾驶员输入信号解释为电机的目标转速,控制量为两侧电机的目标转速。首先建立了电机驱动系统数学模型和整车动力系统的数学模型,然后基于Matlab/Stateflow建立了控制策略,接着利用Matlab/Simulink建立了包括推土机输入模块、控制策略模块、电机驱动系统模块、整车动力学模块的双电机独立驱动系统的仿真平台。最后在仿真平台和试验台架上进行了验证。实验结果表明:基于转速调节的控制策略是一种有效的控制策略。