装备CVT的中度混合动力轿车驱动工况下的能量优化策略

针对装备CVT的混合动力汽车,提出了一种以混合动力系统效率最高为优化目标,以车速、加速踏板行程和电池SOC为状态变量,以电机转矩和CVT速比为控制变量的中度混合动力汽车能量优化策略。该策略综合考虑了驾驶员的实际操作和驱动需求以及各个关键部件的效率,确定了驱动工况各工作模式下的最优电机转矩和最优CVT速比,保证了混合动力系统的效率最高。采用自行搭建的前向仿真模型对所提出的能量优化策略进行了验证,结果表明:在NEDC循环工况下该车等效100km油耗比原型车降低了26.4%。     

基于遗传算法系统效率优化的PHEV电量保持模式控制策略

为了提高插电式混合动力汽车（PHEV）在电量保持下的燃油经济性,并解决插电式混合动力汽车在运行过程中动力元件效率对系统能量利用率影响的问题,制定了系统效率最优的控制策略。以PHEV关键动力部件的测试数据为基础,建立发动机、驱动电机、无级变速器（CVT）以及动力电池等关键部件的效率数值模型,并考虑了温度及荷电状态（SOC）对动力电池充放电功率的影响。设计以混合动力系统效率最优为适应度评价函数,将CVT速比、发动机转矩作为优化变量,以车速、加速度和SOC为状态变量,在动力性指标的约束下,运用遗传算法进行迭代寻优,PHEV的系统效率在第20代左右收敛于全局最优值。同时发动机转矩和CVT速比通过多代遗传进化,较快收敛于最佳值。将相关优化结果与车速、加速度拟合成相应的三维控制数表,综合数值建模和试验测试数据建模的方法,基于MATLAB/Simulink搭建插电式混合动力汽车整车控制策略仿真模型,采用新欧洲行驶循环工况进行仿真验证。结果表明：插电式混合动力汽车在电量保持模式下,利用遗传算法优化的系统效率最优控制策略相比优化前,动力电池SOC运行更为平稳,CVT效率有所提升,驱动电机及发动机转矩分配更为合理;百公里燃油消耗量从优化前的5.2 L降至4.5 L,燃油经济性提升了13.5%。     

ISG型中度混合动力AMT汽车换挡综合控制

在对ISG型中度混合动力AMT汽车系统效率进行优化的基础上,提出整车工作模式切换控制策略.以各工作模式下系统效率最高为目标建立ISG型中度混合动力AMT系统的经济性换挡规律.针对不同工作模式的运行特点,分别采用ISG电机或电子节气门参与动力源转速/转矩调节控制以优化AMT换挡品质.采用Matlab/Simulink仿真...     

ISG混合动力汽车控制规则优化与转矩分配策略研究

为提高ISG混合动力汽车的燃油经济性,开展控制规则优化与转矩分配策略研究,以保证发动机工作在高效区域。从控制发动机输出负荷角度出发,综合考虑ISG效率特性和电池组充放电特性,对发动机、ISG、电池组稳态工作区域进行划分。以混合动力系统工作模式分析为基础,提出各模式下能量管理策略,并根据车辆行驶过程中工作模式动态切换的需要,制定了模式切换策略。以IVECO并联混合动力汽车为例,按照ECE+EUDC工况进行了基于优化规则的转矩分配策略硬件在环仿真,结果表明采用基地规则的转矩分配策略能有效地协调转矩在发动机和ISG之间的分配,综合油耗比原车降低20%。     

四轮驱动混合动力汽车驱动防滑控制策略的研究

本文中以具有发动机、ISG电机和轮毂电机多个动力源的四轮驱动混合动力汽车为研究对象,依据驱动轮的滑模变结构控制算法,制定了目标驱动转矩控制策略。同时,基于模糊控制算法制定了各动力源的转矩协调分配控制策略,并对模糊推理器输出的各转矩进行了修正。在Matlab/Simulink环境下对所设计的控制策略进行了离线仿真。结果表明,在棋盘路面工况下,所设计的控制策略能有效抑制各驱动轮过度滑转,提高了混合动力汽车的动力性和行驶稳定性,改善其燃油经济性。     

混合动力系统的匹配设计与优化算法

混合动力电动汽车是解决当前能源短缺与环境污染问题的最切实有效的技术之一,它充分利用2种动力源之间的动力优化分配,提高整个混合动力系统的效率。文章介绍了混合动力系统的参数优化和应用的优化算法,得出通过采用合理优化算法对混合动力系统进行优化将极大地改善整车的动力性、经济性和排放性能,指出混合动力系统的匹配与优化是混合动力汽车研究和开发的重点,混合动力系统优化是一个值得深入研究的课题。     

单轴并联式混合动力汽车动力系统转矩分配策略研究

针对单轴并联式混合动力汽车,以发动机万有特性和动力电池荷电状态(SOC)为依据,提出了基于能量平衡的逻辑门限的转矩分配控制策略。利用CVT传动系统传动比可连续变化的特性调整发动机工作在高效区,根据发动机万有特性图划分动力系统的工作区间,确定了各工作区间临界阈值参数,制定出整车动力系统控制规则,实时切换了动力系统的工作模式。在不同工作模式下通过确定发动机、驱动电机的最佳工作区对整车需求转矩进行了合理分配,达到提高动力系统的能量利用效率的目标。最后对具有相同动力系统的传统车和该混合动力汽车分别进行了经济性仿真,基于Cruise与Matlab/Simulink仿真平台对提出的转矩分配控制策略进行了联合仿真验证。仿真结果表明:基于能量平衡的逻辑门限的转矩分配策略能够在满足整车动力性的前提下,改善发动机的工作点,增加在高负荷区工作的概率,降低燃油消耗量,提高整车的经济性,并保持动力电池组SOC的波动在高效区内,提高了动力电池的充放电效率,延长其使用寿命。     

基于系统效率的PHEV电量消耗模式控制策略优化

为了进一步发挥混合动力汽车的节油性能,插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV)在电量消耗(Charge-Depleting,CD)模式下,制订系统效率最优的能量管理策略来提高整车的电消耗行驶里程,进而实现提升整车燃油经济性的目的。分析了系统在电量消耗模式下相关典型工作模式,以车辆动力学方程为基础,推导出系统效率模型。以需求转矩、动力电池荷电状态、电机转速作为动力系统的输入,将系统效率最优作为系统的目标价值函数,在动力性指标的约束下,优化获得在电量消耗模式下的电机转矩和无级变速器速比的最佳控制规律,综合数值建模和试验数据建模方法,基于Matlab/Simulink软件平台构建插电式混合动力汽车的发动机、驱动电机、无级变速器(CVT)和动力电池等动力传动系统关键部件效率数值模型和整车动力学模型以及驾驶员模型,在新欧洲行驶循环(New European Driving Cycle,NEDC)工况下进行模型在环循环仿真验证分析。仿真结果表明,插电式混合动力汽车在电量消耗模式下,基于系统效率最优的能量管理策略能够使动力电池运行更加高效,转矩的分配更为合理,无级变速器获得较佳的控制规律。与直观式逻辑控制相比,纯电动续航里程提升了10.9 km,即经济性提高了15.3%,充分体现了所制订的控制策略的有效性。     

同轴并联式混合动力客车动力系统仿真研究

为了优化混合动力客车的燃油经济性,达到提高行驶性能的目的,文章设计了一种基于逻辑门转矩分配的控制策略,分析了驱动转矩分配规则和制动转矩分配规则,设计了适用于同轴并联式混合动力客车的控制策略,通过仿真验证了所建模型的正确性以及控制策略的有效性。     

混合动力汽车转矩分配策略优化研究

以搭载改型后的Atkinson循环发动机并带有双离合器的单轴并联式混合动力三厢轿车为研究对象,采用逻辑门限值控制方法对发动机和电机的转矩进行合理分配,使混合动力系统在各种行驶工况模式下能够实时切换到高效工作区;引入各个驾驶工况模式控制策略的瞬时优化算法,进一步提高混合动力总成系统的整体效率。仿真和试验对比分析表明,提出的控制策略能够有效地降低NEDC循环工况百公里油耗,提高了搭载Atkinson循环发动机混合动力汽车的燃油经济性。     

Conceptual design of economic hybrid vehicle system using clutchless geared smart transmission

Most hybrid vehicles employ the continuously variable transmission (CVT or eCVT) currently as their choice of the transmissions. Recently, an automated geared transmission (AGT) or dual clutch transmission (DCT) is being tried for some hybrid vehicles for the better fuel economy than the CVT hybrid. However, this AGT or DCT is using automated clutches which require the hydraulic power in addition to the slippage in the clutch plate invoking some energy loss as well as wear. Also, they require a motor with significant power to match to the engine power. The clutchless geared smart transmission (CGST) has no clutch and the clutch function is performed by a planetary gear system controlled by a motor-generator. The hybrid vehicles proposed here using CGST may have some merits in durability, fuel efficiency, and cost since they do not have clutches. The motor used for the clutch function can be also working for power merge with the engine in propelling the vehicle. The proposed hybrid system can be either mild hybrid or full hybrid by adopting a different capacity of battery with much smaller motor-generator due to the planetary gear system compared to the other type hybrid vehicles. In this study, the prospects of newly proposed CGST hybrid system are examined in practical aspects compared with AGT hybrid or DCT hybrid systems.     

Experimental investigation on the efficiency of the pulley-drive CVT

Because of their outstanding advantages over other transmissions, rubber V-belt pulley drive CVTs have been extensively used in low-power vehicles, such as scooters and snowmobiles. A rubber V-belt CVT installed on a snowmobile is used here to research transmission efficiency. The power loss of CVTs, including torque loss and speed loss, is studied based on an analysis of the transmission mechanism of CVTs. Experiments on CVT efficiency are conducted on a specific CVT test bench, on which the values of torque, speed, and displacement, etc., are measured. Results show that the variation trend of the efficiency is close to the operating conditions of CVTs and optimal structural parameters are given that can serve as a beneficial references for designing and tuning CVTs.     

PHEV发动机驱动工况效率耦合分析与优化控制

单轴并联式混合动力系统（Parallel Hybrid Electric Vehicle，PHEV）包括电池、驱动电机、发动机、自动变速器等多个关键部件。各部件效率特性存在相互耦合的关系，要实现系统整体效率最优，需要辨明影响系统效率的控制参数，并对系统整体效率最优的控制参数进行优化。以装备无级变速器（Continuously Variable Transmission，CVT）的PHEV为研究对象，首先对系统各关键部件的效率特性进行分析，建立各关键部件效率模型，明确各部件效率与控制参数、状态参数之间的关系。在此基础上，对发动机单独驱动模式下动力传递路径中不同部件的效率耦合关系进行分析，推导出系统燃油消耗量与动力系统各状态参数、控制参数之间的函数关系。根据分析结果，选取车辆需求功率及车速为状态参数，变速器速比及发动机转矩为控制参数，以系统燃油消耗量最小为目标建立优化目标函数和约束条件，对系统优化问题进行定义。根据优化问题的特点，设计基于模拟退火的优化算法对优化问题进行求解，获取系统燃油消耗率最小时变速器目标速比和发动机目标转矩随状态参数的变化关系。建立系统仿真模型对所述优化算法进行仿真分析，并搭建混合动力试验台对优化结果进行试验验证。结果表明：无级变速器效率对系统整体效率影响较大，采用优化控制规律使发动机效率有所降低，但无级变速器效率升高更大，系统整体效率升高；在功率需求一定的循环工况下，优化控制算法比传统上仅以发动机效率最高为目标的控制算法节油1%~2%。     

Review of flywheel based internal combustion engine hybrid vehicles

Hybrid vehicles of different configurations and utilizing different energy storage systems have existed in development for many decades and more recently in limited production. They can be grouped as parallel, series or complex hybrids. Another classification is micro, mild and full hybrids which makes the distinction on the basis of functionality. The common energy storage systems in hybrid vehicles are batteries, supercapacitors and high speed flywheels. This paper aims to review a specific type of hybrid vehicle which involves the internal combustion engine (ICE) as the prime mover and the high speed flywheel as an energy storage device. Such hybrids are now attracting considerable interest given their potential for low cost. It is hence timely to produce a review of research and development in this subject. The flywheel is coupled to the drive line with a continuous variable transmission (CVT). The CVT can be of various types such as electrical, hydraulic or mechanical but usually in this case it is a non-electrical one. Different configurations are possible and the paper provides a timeline of the development of such powertrains with various examples. These types of hybrid vehicles have existed as prototypes for many decades and the authors believe that their development has reached levels where they can be considered serious contenders for production vehicles.     

Analysis of planetary gear hybrid powertrain system part 2: Output split system

In recent studies, various types of multi-mode electric variable transmissions for hybrid electric vehicles have been proposed. A multi-mode electric variable transmission consists of two or more different types of a planetary gear hybrid powertrain system (PGHP), which can change power flow type using clutches to improve transmission efficiency. Input split systems are generally used for the single-mode powertrain because of their overall superiority, but other power split systems such as output split and compound split systems can be used in the dual-mode powertrain. In this study, we analyze the power transmission characteristics of output split systems, and evaluate their fuel economies in the FTP72 cycle, acceleration performance, and constant vehicle speeds. These results enable the selection of appropriate systems for a dual-mode powertrain.     

Development of dry hybrid belt CVT

We have developed a continuously variable transmission (CVT) which has superior transfer efficiency, by thoroughly reducing transfer loss by means of using a dry hybrid belt, using no lubrication composition system around the belt, and using an electric control system of a DC motor.The fuel efficiency and driveability of the prototype vehicle equiped with the CVT were proven equivalent or even superior to a 5 speed manual transmission.     

分布式电驱动车辆力矩分配控制研究现状综述

分布式电驱动车辆具有控制灵活度高、传动链短、结构紧凑、传动效率高、空间布置利用率高等特点,独特的结构特点与驱动方式令其在充分挖掘车辆动力学控制潜力、增强车辆安全性、提升驱动效率、简化底盘结构等方面带来明显的技术革新,为高性能车辆控制技术提供硬件载体。然而,作为过驱动、多约束、车辆纵向-横向-垂向运动行为强非线性耦合系统,分布式电驱动车辆在车辆动力学控制、车辆行驶经济性控制、协同控制等方面仍面临理论与技术挑战。基于此,综合国内外前沿分布式电驱动车辆力矩分配控制策略研究,主要从控制框架、稳定性控制、能效控制、兼顾稳定性与经济性控制4个方面重点阐述当前发展现状,设计并对比分析应用案例,从不同角度对力矩分配的发展方向进行展望,旨在为先进分布式电驱动车辆高性能力矩分配控制器开发提供参考。     

电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析建模与多目标优化

为提高电动汽车用内置式永磁同步电机气隙磁场解析计算精度和优化效率，利用混合解析法建立考虑转子铁心磁桥饱和效应的电机气隙磁场参数化解析模型。首先利用联合等效磁路法的子域法建立内置式永磁同步电机开路气隙磁场解析模型；然后利用同样方法建立转子磁桥虚拟磁场解析模型，从而得到考虑转子磁桥饱和效应的电枢反应磁场解析模型；最后通过叠加原理建立内置式永磁同步电机合成气隙磁场解析模型。通过有限元仿真和转矩测试验证内置式永磁同步电机气隙磁场解析模型的准确性。基于所建立的解析模型，以永磁体极弧宽度、定子槽口宽度和转子端部磁桥厚度为优化变量，以特定阶次频率的径向力波、转矩和效率为优化目标，利用带精英策略的非支配排序遗传算法，对一台电动汽车用内置式永磁同步电机样机进行多变量多目标优化。研究结果表明：与试验结果相比，解析计算误差小于5%,而计算时间较有限元仿真缩短90%以上；优化后，电机特定阶次频率的径向力波减小了9.2%,最大转矩提升了2.49%,最大效率提升了0.69%,高效区面积扩大了约54.46%;所提方法既解决了内置式永磁同步电机强非线性和高饱和的解析建模共性难点，又极大提高了电机多目标优化效率；研究可...     

单轴并联式混合动力总成的设计

设计完成了驱动电机与电控共轨柴油机结合而成的混合动力汽车动力总成,该总成用于单轴并联式混合动力汽车。驱动电机既是电驱动装置,又是起动、发电一体化系统(ISG),基于MC 68H9S12DP256B单片机,研制了该总成的控制系统,通过CAN总线实现了联合控制,以电池充放电平衡和发动机燃油经济性为基础,应用了一种模糊逻辑控制策略,实现了混合动力系统的扭矩分配与不同工作模式以及模式间的切换,该总成能够在所要求的工作模式下运转。