双离合器协同的功率分流式混合动力汽车动态协调优化控制研究EI北大核心CSCD

针对集成多离合器的功率分流式混合动力汽车,研究了包含两个离合器状态协同切换的纯电动模式到混合动力模式的瞬态切换行为及动态协调优化控制策略。基于杠杆法和矩阵法建立系统不同切换阶段的动力学模型,根据发动机起停控制及模式切换需求对双离合器工作序列进行可行性分析并制定模式切换逻辑,在此基础上,针对双离合器协同滑摩导致的切换品质下降,以整车纵向冲击度、离合器滑摩功及模式切换时间为加权优化目标,基于模拟退火算法优化不同离合器接合和分离过程的滑摩行为,为解决固定发动机转速调节策略难以适应不同加速工况需求的难题,构建了混合动力模式下的发动机转速自适应调节策略,实现基于不同工况需求转矩的电机MG1转矩自适应调节。仿真测试和硬件在环测试结果表明,所设计的动态协调优化控制不仅能够有效地减小双离合器协同时的功率分流式HEV瞬态模式切换冲击度,而且具有优异的工况适应性,能够保证不同加速工况下的瞬态模式切换品质。     

四轮驱动混合动力汽车模式切换协调控制

混合动力汽车通过发动机和电机两种动力源实现多种驱动模式，不同动力源的切换对整车动力性能和驾驶性能有着重要影响。在四轮驱动混合动力汽车的基础上，针对模式切换过程中不同动力源响应性差异造成驾驶性能变差的问题，以纯电动向混合驱动模式切换过程为研究对象，提出了以离合器、电机和发动机为控制对象的协调控制策略，通过控制离合器接合压力并结合电机定转矩补偿控制，同时对发动机转速进行PID闭环控制。台架和实车试验结果表明：该控制策略能够快速平稳地实现驱动模式切换，提高了整车驾驶性能。     

基于P2.5构型的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略

针对一款P2.5构型并联型插电式混合动力汽车由纯电动驱动切换到混合驱动模式的控制策略进行了研究。根据进入离合器滑磨阶段转速阈值的不同,分别设计了离合器再次滑磨时发动机转速低于目标转速的控制策略和离合器再次滑磨时发动机转速高于目标转速的控制策略。针对第1种策略中离合器转矩从负到正突变带来较大冲击度的问题,提出了以整车纵向加速度为控制目标的电机转矩补偿控制来抑制冲击度。对提出的两种控制策略进行了仿真验证,结果显示两种控制策略均能实现良好的控制效果,通过仿真结果比较分析了两种控制策略的优缺点,并提出了两种控制策略的适用工况条件。     

基于新型动力耦合构型的HEV模式切换协调控制策略研究

受到不同动力源响应差异及离合器非连续工作特点的影响,混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)在模式切换过程中存在动力传递不连续及整车纵向冲击。针对一种采用新型动力耦合构型的混合动力汽车,研究了车辆由纯电动状态切换至发动机单独驱动的多动力源协调控制策略。此方案将模式切换过程分为5个阶段,确定了不同切换阶段的控制策略,并提出了基于模糊控制的离合器接合策略。仿真结果表明,提出的模式切换协调控制策略使整车冲击度减小了73.5%,提高了HEV模式切换过程的平顺性。     

Coordinated Torque Control of Power Sources for Driving Mode Switch of Full Hybrid Electric Vehicle

针对采用离合器和行星排作为动力耦合机构的重度混合动力汽车在模式切换过程中动力源输出转矩波动过大从而影响驾驶平顺性的问题,考虑模式切换过程中发动机和电机动态特性的差异,采用遗传算法结合BP神经网络建立了发动机转矩模型.在对离合器接合与分离前后发动机输出转矩准确估计的基础上,通过离合器接合压力的模糊控制和电机输出转矩对发动机转矩波动的补偿控制,减小了不同模式切换过程的输出转矩波动,以提高模式切换的平顺性.建立了该重度混合动力汽车的动力学仿真模型,并进行了不同混合驱动模式之间模式切换的仿真分析.结果表明,采用本文提出的转矩协调控制方法能够有效提高模式切换的平顺性.     

并联混合动力汽车从纯电动切换至发动机驱动的控制研究

阐述了混合动力汽车的发动机调速方法,通过建模、dSPACE AutoBox对系统的控制以及AVL测功机对系统的监控,完成了发动机起动、调速及离合器接合与分离的控制,建立了用电机补偿发动机动态转矩相对稳态转矩下降的转矩控制策略.动念控制与稳态控制2种试验结果对比表明,动态控制方法提高了驱动模式的切换性能与效果,可提高整车驾驶性、舒适性和耐久性.     

基于模型预测控制的混合动力汽车模式切换中的转矩协调控制策略

混合动力车辆有多种工作模式,在模式切换过程中,由于系统的不连续性等特性,会出现平顺性差等问题。为此,本文中以双模混联式机电复合传动为对象,以改善模式切换品质为目的,重点进行离合器接合过程控制策略的研究。首先,对机电复合传动总体结构和特性进行了分析,并建立了功率耦合系统的等效模型;接着,提出了以减小车辆冲击度和离合器滑摩功为目标的基于模型预测控制的转矩协调控制策略;最后,利用仿真模型,对转矩协调控制策略进行了验证。结果表明,机电复合传动在所提出的模式切换控制策略的作用下,能在保证模式切换响应速度更快的同时,有效地降低输出轴的转矩波动和车辆的冲击度,减小离合器的滑摩损失,因此极大地改善了模式切换品质,对工程实践具有一定的参考价值。     

四驱混合动力汽车控制策略仿真

简要介绍一款四驱混合动力汽车的基本结构,并且根据汽车行驶的转矩需求,详细论述了不同工作模式下汽车的各个动力部件的转矩分配以及混合动力汽车在模式切换时,各个控制器及动力部件之间的协同工作情况。提出了由ISG电机和后驱电机进行转矩补偿的转矩协调控制策略,以改善汽车的驾驶性能。最后在Matlab/Simulink中搭建了前向式仿真模型,对汽车的转矩分配策略以及转矩协调策略进行了仿真。仿真结果表明,该控制策略是有效的、可行的。     

基于离合器控制的发动机滑摩启动方法研究

基于某款混合动力传动系统,实现了用驱动电机驱动离合器滑摩启动发动机的功能,从而能够取消启动电机,降低成本。提出了一种离合器滑摩启动发动机的控制方法,建立了模式切换过程的动力学模型,并对离合器控制参数进行了实车优化。整车试验表明,该方法能够实现发动机的平顺启动与动力介入,提高混合动力车辆模式切换的平顺性。针对滑摩启动失败现象采用多次启动的方法,试验表明,第二次启动时增加离合器闭合速率以及加大离合器定扭矩阶段的扭矩,能有效避免发动机启动失败。     

P2混动自动变速器的离合器自适应控制

为了解决混合动力系统动力耦合的响应性和舒适性问题，建立混动离合器C0起动发动机过程和并联动力输出模式下的功率流模型。对C0起动发动机的控制过程进行仿真分析，针对C0的起动扭矩和电机的输出扭矩在时间和空间上的匹配问题，提出以换挡离合器的滑摩控制来进行缓冲的策略。为了实现稳定精确的发动机起动控制，消除各自的扭矩控制、液压系统特性的误差，提出C0离合器起动发动机的自适应控制和B1离合器滑摩自适应控制，以换挡离合器滑差和发动机转速的超调量为监控对象，对C0离合器各阶段压力控制参数进行自适应调整，以优化发动机起动过程。研究结果表明：通过换挡离合器的滑摩控制可以很好地解决C0离合器扭矩和电机扭矩的匹配问题，即使在换挡过程中对发动机起动也能保证良好的舒适性，并控制过程时间在1.5 s内；在整车试验过程中，通过对C0压力的自适应调整，发动机转速的超调和起动冲击问题均可以得到有效解决。     

Control strategy for clutch engagement during mode change of plug-in hybrid electric vehicle

The plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) has various driving modes used in both internal combustion engine and electric motors. The EV mode uses only an electric motor and the HEV mode uses both an engine and an electric motor. Specifically, when the PHEV of a pre-transmission parallel hybrid structure performs mode changing, its engine clutch is either engaged or disengaged, which is important in terms of ride comfort. In this paper, to enhance the mode changing process for the clutch engagement, a PHEV performance simulator is developed using MATLAB/Simulink based on system dynamics and experiment data. Vehicle driving analysis is carried out of the control logic and properties of the mode changing. A compensated torque is applied during the mode change. This results in the rapid speed synchronization with the clutch although the trade-off relationship of the mode change. In addition, the mode changing is conducted through the transmission shifting process to rapidly synchronize with speed. The control strategy implemented in this study is shown to improve the drivability and energy efficiency of a PHEV.     

P2结构混合动力系统协同控制

为了提高混合动力各系统的控制效率和响应性,针对P2结构混合动力系统控制对象的特点和整车的功能需求,提出了P2结构混合动力控制系统的构架和所有有效的工作模式,并从整车运行工况和模式转换效率的角度总结了所有有效的工作模式转换真值矩阵。为了满足各节点单元的协同控制要求,提出了P2混合动力控制系统的协同控制构架,约束了各控制单元的主要功能和接口定义,并对多个控制单元之间的复合控制过程进行描述。分析了2种不同动力源在液压控制的混合动力离合器的耦合过程以及混合动力离合器与换挡离合器控制过程重叠时所带来的动力迟滞,对离合器的压力控制和发动机的启动过程时序进行了优化。在不同的控制阶段定义了关键的控制目标,建立发动机扭矩、电机扭矩、混合动力离合器控制压力三者之间的关联。结果表明：发动机、电机、变速器之间通过HCU的协同控制方法能够高效地完成混动工作模式之间的转换。整车试验验证了各系统的系统控制效果,整个模式转换过程的时间为1.5 s,换挡品质和动力响应性满足驾驶需求。     

Performance analysis of a CVT clutch system for a hybrid electric vehicle

In this study, the performance of a CVT clutch system for a hybrid electric vehicle was investigated. To analyzed the vehicle performance at restart, the restart delay and driveshaft torque was investigated by simulations and experiments. It was found from the simulation results that the vehicle restart response depends on the clutch pressure buildup time to the point where the clutch torque begins to overcome the vehicle road load, and driving comfort at restart is directly related to the rate change of the clutch pressure.     

双电机混合动力车辆串并联驱动模式切换控制方法

为实现双电机混联构型混合动力车辆(HEV)的串并联切换控制,通过对双电机混联构型进行串并联驱动模式分析,提出一种通过三动力源协调控制的无动力中断切换方法。将串联到并联切换过程分为发动机工作点转移、离合器结合、动力源切换3个阶段,将并联到串联行驶切换过程划分为动力源切换、离合器打开、发动机工作点转移3个阶段,并通过仿真分析和实车测试对控制方法进行了验证。结果表明:在时速80 km/h进行串联到并联切换时,切换过程历时1.76 s,切换冲击度小于10 m/s³,相同时速进行并联到串联切换时,切换过程历时2.57 s,切换冲击度小于5 m/s³,整个切换过程,均没有出现动力中断现象。因此,本控制方法,能够顺利地完成串并联切换控制。     

基于增益功率燃油系数的HEV能量管理策略

为了优化等效燃油最小能量管理策略的节油效果，以适用于工程批量应用为导向，制定基于增益功率燃油系数的混合动力汽车(HEV)能量管理策略。基于瞬时优化原理，提出基于增益功率燃油系数的工作模式决策机制，根据电机发电或电动引起的发动机功率与燃油消耗率的变化关系，分别给出电机充电和放电模式下增益功率燃油系数的计算方法。考虑发动机扭矩瞬态快速变化对油耗的影响和电机及电池包充放电效率特性，提出发动机高效区域扭矩滞回控制方法，建立基于增益功率燃油系数的能量管理策略算法架构。基于MATLAB/Simulink搭建控制策略软件模型，通过转鼓试验台进行实车试验验证。研究结果表明：相对于等效燃油最小能量管理策略，基于增益功率燃油系数的能量管理策略提升了节油率和舒适性，在全球轻型汽车测试循环(WLTC)工况下的百公里油耗降低了约4.8%，发动机的启停次数降低了约53%；相对于有效燃油消耗率(BSFC)最优工作点控制方法，发动机高效区域滞回控制方法降低百公里油耗约1.8%；与采用基于动态规划的全局优化能量管理策略的仿真结果对比，在不能提前预知工况的条件下，制定的能量管理策略在WLTC工况与新标欧洲测试循环(NEDC)工况下的油耗与理论最优值差距均较小。     

混合动力传动系 Tip-in/out工况的模型预测控制

为抑制混合动力汽车加减速过程中传动系统振荡,以电机转矩为控制量,提出一种基于模型预测主动控制混合动力传动系统振荡的策略,基于 Matlab/Simulink平台搭建动态系统模型,实时计算电机转矩补偿优化发动机输出转矩,准确跟踪目标转矩的同时减少传动系统振荡。探索不同控制器参数设置对于驾驶动力性和舒适性的增益效果,通过硬件在环 （Hardware-in-Loop,HIL） 试验表明,所设计的 MPC控制器能使汽车平稳地加减速,迅速跟踪目标转速,求解时间控制在10 ms以内,具有较好的实时性,同时对传动系统中的非线性因素和参数变化有较好的鲁棒性。     

单电机强混合动力电动车辆的动态协调控制

为减小或消除单电机式强混合动力电动车辆在纯电动模式与发动机驱动模式间切换时产生的动力系统冲击,提出了发动机起动过程的转矩协调控制策略和发动机退出过程的转矩补偿控制策略.转矩协调控制策略包括起动模式下的发动机起动阻力转矩补偿控制和调节模式下的发动机过冲转矩平衡控制,转矩补偿控制策略利用电机补偿发动机退出过程中动力系统转矩的变化.台架和实车试验结果表明了该动态协调控制策略可确保发动机的快速平稳起动和发动机退出时不产生动力系统冲击.     

功率分流混合动力全速域工作模式切换规则优化

针对某功率分流混合动力汽车，探讨了既定模式转矩分配策略未知情况下全速域工作模式切换规则的优化问题。先在既定模式转矩分配策略未知的前提下，将等效燃油消耗与样本数字特征相结合，计算了不同荷电状态（SOC）值下各工作模式在所有可行工作点的基准综合燃油消耗率。以整车燃油经济性为优化目标，确定不同SOC值下所有可行工作点的最佳工作模式，进而得出基于车速、车轮端需求转矩、SOC值的优化后全速域工作模式切换规则，以满足不同工况下的工作模式选择需求。之后，不考虑模式切换过程对整车驾驶平顺性的影响，搭建了模式切换实施模型。再以4个新欧洲驾驶循环（NEDC）工况所构成的组合工况为目标行驶工况，将优化后全速域工作模式切换规则和传统基于逻辑门限的全速域工作模式切换规则分别应用于基于规则的能量管理策略，进行了整车燃油经济性仿真与台架试验验证。仿真结果表明：在不改变既定模式转矩分配策略的条件下，与基于逻辑门限的全速域工作模式切换规则情况相比，所提出的既定模式转矩分配策略未知情况下全速域工作模式切换规则优化方法至少可使整车燃油经济性提高7.33%。台架试验结果进一步表明，该优化方法至少可使整车燃油经济性提高6.17%。由此可见，所提出的既定模式转矩分配策略未知情况下全速域工作模式切换规则优化方法对整车燃油经济性具有较好的改善效果。