小型车混合动力装置的开发

通过动力装置电气化改善车辆燃油经济性,是满足严格的燃油经济性法规的1项关键技术。但是,仅有少量的诸如B级小型车辆采用了电动装置,这是因为燃油经济性的提高相对于成本增加十分有限,而且还需额外增加电动装置的安装空间。研究了适合于小型车辆的强混合系统的最佳解决方案。首先,从能量效率最大化方面,比较了不同驱动模式中发动机效率和变速器效率分配,并为小型车辆选择了合适的自动变速器。比较混合动力系统功能时,确定了电动发电机连接方式,以及为同时满足燃油经济性和驾驶性能的电动机输出功率。此外,为实现换档过程中扭矩无中断和相对传统手动变速器较短的轴长,设计了电动发电机和变速器档位布置。开发了机械自动变速混合系统原型机和试验用车。最后介绍了能够实现扭矩无中断、灵活驾驶性能的换档顺序,及其在车辆上应用的评估结果。     

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%。     

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。     

纯电动车加速—滑行(PnG)驾驶策略的节能潜力

通过仿真与测功机台架试验,评估了一种纯电动车加速-滑行(PnG)驾驶策略的节能潜力。研究PnG策略中多个参数之间的关系,包括震荡距离、PnG周期与单位行驶里程平均电耗。建立电机与传动系统的空转损耗模型。用试验进行模型参数辨识。对滑行阶段的离合器断开或闭合的PnG驾驶策略和定速策略等3种情景,进行能量流仿真分析与转鼓试验。结果显示:在相同平均速度的条件下,无离合器的纯电动车PnG驾驶策略,没有节能潜力;与定速策略相比,滑行阶段离合器断开的策略,可节能约8.5%。     

奔驰48V车载电气系统剖析(二)

正9.滑行模式机动车的"滑行模式"是在发动机和电机从传动系统上退耦时车辆继续行驶的一项功能。此模式的优点是利用可用的动能使车辆继续行驶,而不是以阻力的形式浪费掉。传动系统退耦后通过关闭发动机更大程度地节约燃油。断开传动系统会减少阻力损失,从而实现更长的滑行距离。滑行模式下变矩器锁止离合器通常处于断开模式。车速较高时,还会断开变速器中的另一离合器。自动变速器中的辅助油泵能够确保变速器的充分润滑,同时可维持发动机未运转时滑行     

比亚迪F3DM

比亚迪早在几年前就推出了F3DM混合动力车型。但在严格意义上,F3DM并不属于油电混合动力车型。而是被称为"DM双模"车型。即是采用电动(EV)模式和混合动力(HEV)模式相结合的驱动模式。仅仅在加速工况时发动机才直接输出扭矩,其他工况下发动机只为蓄电池充电。所以DM技术实际上是PHEV(外接充电式混合动力汽车)技术的另一种称呼,是混合动力汽车向纯电动汽车发展的过渡性技术,PHEV是在混合动力汽车上增加了纯电动行驶工况,并且加大了动力电池容量,所以其燃油经济性比普通油电混合车型更高,二氧化碳和氮氧化物排放也更少,更加环保。     

混合动力汽车燃油经济性研究

应用能量分析的方法,以轿车和载货汽车为例,研究了混合动力汽车(HEV)与传统燃油发动机汽车的燃油经济性。发现按原车后备功率最大值时所对应的车速所需的驱动功率作为HEV燃油发动机功率的选择依据,节油效果最显著。当燃油驱动功率和电动驱动功率各占50%左右时,HEV轿车的经济性评价指标为原车的22.8%,HEV货车的经济性评价指标为原车的79.2%,同时又能保证动力性基本不变。结果表明,用混合动力可以有效地降低汽车的100km燃料消耗量,轿车的燃料消耗降低幅度大于货车。     

增程式电动客车动力系统集成与匹配分析

增程式电动客车具备一定里程纯电行驶和长距离增程行驶的特点,能缓解纯电动客车里程忧虑问题。文章针对市场需求和实际应用场景,对增程式电动客车动力系统中的驱动电机、动力电池、增程器总成等核心部件进行了性能匹配设计,并在MATLAB-Simulink软件平台中建立整车动力系统动力学模型。基于纯电为主、增程为辅的使用特点,制定了增程式动力系统总体工作策略,而后对常用车速巡航维持功率、高速巡航维持功率进行计算,并对中国重型商用车辆行驶工况（CHTC-C）下增程器输出功率与动力电池能量变化进行仿真分析,结果表明增程器输出功率越小,需要动力电池补偿的驱动能量越多,当达到某一经济功率时动力电池电量基本平衡。相比于传统单一工况匹配增程器功率的方式,文章考虑特定场景具体需求,并对多种工况下增程器经济功率和最大输出功率进行分析,为增程器选型及后续功率跟随策略的完善提供了思路。     

适用于混合动力汽车的增程器控制策略

研究了插电式混合动力汽车的增程器控制策略,包括定点发电控制策略和功率跟随控制策略,重点聚焦于功率跟随策略下的发电优化方法、定点发电策略下的噪声-振动-声振粗糙粗（NVH）优化及能量回馈时的发电功率优化。通过类施密特滤波和延迟响应方法,开发了基于车速的功率限制功能,对基于荷电状态（SOC）的功率限制系数进行了修正,由此缓解了功率跟随控制策略下发动机负荷变化频繁的状况。试验结果表明：采用优化后的增程器控制策略后,整车 NVH 性能表现良好,燃油消耗量有了明显改善,排放处于行业领先水平。     

基于模型预测控制的混联式混合动力车辆能量管理策略

针对混联式混合动力车辆实时最优控制的要求,研究制定了基于模型预测控制的能量管理策略。该策略采用2层控制器,上层控制器基于模型预测控制计算出发动机最优转速转矩,下层控制器基于规则控制分配功率需求于各部件,以保持SOC(State of Charge,荷电状态)和提高燃油经济性为目标,对发动机和电池之间功率分配进行实时在线能量管理。仿真结果表明,基于模型预测控制的能量管理策略控制效果良好,相比规则控制显著提高了燃油经济性。     

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。     

基于两种运行工况的增程式混合动力客车控制策略研究

一款增程式混合动力客车,根据运行工况,设计定功率点及多功率点切换的两种控制策略,通过综合动力电池荷电状态和整车车速状态,计算增程器单元最佳输出功率,从而有效地实现能量分配控制,并得到实车验证。     

Simulation of HEV Multi-objective Optimization Based on Variable Logic Threshold

为实现混合动力汽车的动力性、燃油经济性以及模式切换平顺性,以基于CVT的插电式混合动力汽车为研究对象,针对混合动力汽车的多目标优化问题,提出一种可变逻辑门限控制策略.整车控制过程中根据功率需求进行模式切换,其中行驶需求功率根据车速和节气门开度计算得到,切换门限根据整车参数实时计算.以发动机和电机的输出特性、电池的SOC为主要依据计算工作模式切换的可变逻揖门限值.通过电机助力保证整车具有较好的动力性能,通过不同模式下驱动功率的一致性实现模式切换平顺,通过小功率需求时仅可能多用纯电动来提高燃油经济性.在MATLAB/Simulink平台下建立混合动力汽车前向仿真模型,并在NEDC工况下进行仿真.仿真结果表明:整车动力性能得到了提高,实现了模式切换平顺性,节油40％.     

车展创新技术之节能篇

法雷奥Hybrid4All Hybrid4All集成了法雷奥的启停、再生制动和扭矩辅助功能,实现传统内燃发动机的小型化.该系统能更容易地整合到车辆中.由于电动机取代了交流发电机,所以无需对变速器做任何改变.辅助内燃机的电动机可以安装在发动机前端,也可以安装在变速器上,或安装在发动机和变速器之间. 基于独特的技术架构,电动发动机与相同包装的传统交流发电机相比能提供更高的功率(高达15kW).该技术的一个主要特点在于功率输出时立即提供高扭矩,补偿了小型发动机从低速状态加速时的动力损耗,在确保舒适和驾驶性能的同时,提升了燃油经济性,可实现节油高达15％.由于采用了低电压电气系统(48V)的紧凑型电动发电机,该系统也具有非常大的成本优势.     

满足多款小型化汽油机应用的电动机械增压器性能参数研究

发动机极度小型化是现代内燃机满足新排放法规的1种措施。发动机小型化程度越高,产生的CO2也越少。如此,发动机就需要更高的增压水平来达到更高的扭矩性能。对于目前的传统增压系统来说,低转速下实现瞬时负荷下的高增压是1个值得关注的问题。Aeristech公司已经开发出1款电动机械增压器,与传统涡轮增压器匹配后组成1种新型的两级增压系统,这使得相对简单的小型化汽油发动机可以应用到主流汽车上。鉴于大多数电动增压装置是提供瞬时输出以减轻涡轮迟滞,电动机械增压器更能在稳态下提供空气。因此,电动机械增压器具有双重功能:减轻涡轮迟滞和弥补涡轮增压器或主要增压装置的压气机性能。电动机械增压器既有传统机械增压器的功能,同时又有传统电动增压装置的功能。同时,电动机械增压器可以替代多级涡轮增压器布置中的第一级涡轮增压器。对1款高级的2.0L增压汽油机应用此电动机械增压器进行了仿真,对1款1.2L极度小型化发动机应用此电动机械增压器进行了试验。目前,主要有2种电动机械增压器设计方案:一种使用单独的电动机和控制器(功率电子元件),另一种是将控制器(功率电子元件)和电动机集成为一体。压气机单独作用时有宽广的性能区间和80%的峰值效率,与电动机和控制器(功率电子元件)结合后可以在0.5s以内达到全负荷运行。方案设计时进行了优化使其单位体积最小化和提高其在汽车机舱内布置的灵活性。另外,电动机械增压器已经在MAHLE 3缸直接喷射发动机上进行试验。这款发动机的升功率高达161kW,同时在整个发动机转速区间内扭矩曲线大体上都是平坦的。     

基于深度学习的混合动力汽车预测能量管理

为了优化混合动力汽车的能量动态分配过程，提升混合动力汽车的燃油经济性和动力电池荷电状态（SOC）平衡性，提高混合动力汽车能量管理策略的鲁棒性，以等效燃油消耗最小化策略为基础，结合对车辆未来行驶工况的预测研究，分析车辆未来行驶需求能量的变化，制定相应的动态调整策略。基于车联网通信技术，实时采集车辆的运行状态信息和交通信息，作为车辆未来工况预测模型的输入变量。以数据驱动为特征，基于混合深度学习建立工况预测模型。利用STL分解算法对各输入变量进行周期性、趋势性等特征分解，并对各输入变量的特征分量，使用混合深度学习网络从数据局部特征及时间维度依赖特征来深度挖掘目标车辆车速与外部信息及历史数据的关系，进而对车辆未来的行驶工况进行预测。利用预测的工况信息，分析车辆未来行驶需求能量的变化，应用于自适应等效消耗最小化策略等效因子的实时动态调整，从而实现对车辆的优化控制，并通过与传统自适应等效消耗最小化策略进行对比，验证该方法的有效性。研究结果表明：基于混合深度学习的工况预测模型预测精度比BP网络预测模型高44.72%；利用精确的预测工况信息预测能量管理，可以实时动态调整发动机和电机的功率输出，降低油耗并维持电池SOC平衡。     

上海通用·雪佛兰景程

动力性能★★★☆☆与以往测试过的所有2.0车型相比,“景程”的升功率和升扭矩属于中等水平,所以在0-100km/h加速指标中也处在中等水平就理所当然了。驾驶该车反复进行急加速及变速再一直加速到180km/h的最高车速过程中发动机和变速器的匹配,表现出截然不同的反映。起步到80km/h区段发动机和变速器的响应都较为直接,感觉动力充沛。但在80-120km/h加速区间发动机和变速器的匹配却表现不太平顺,发动机声浪较大、变速器变档有较明显的顿挫感。     

基于48V系统的能量管理应用效能分析

对48 V系统能量管理的应用效能进行了分析,包括不同驾驶模式和驾驶循环下的燃油经济性表现,重点分析了换挡策略、发动机起停策略、起步和加速助力策略、制动能量回收等能量管理应用策略。结果表明,Sport模式的微混功能被弱化,驾驶感受同传统动力车辆,相比Eco模式和Normal模式,100 km燃油消耗量偏高1 L,体现了不同驾驶员模型下48 V系统的能量管理应用的权重系数对燃油经济性的影响;同时,在完整的法规循环工况内,SOC实现了动态平衡,但冷机起动时,48 V系统的电池电量SOC下降较明显,循环工况的起始电量差异较大,表明车辆热管理的初始状态温度对能量管理的应用效能影响较大。     

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。     

混合动力摩托车管理电路的设计

随着我国排放法规的不断加严,降低燃油车尾气排放也越来越迫切。混合动力车的研究作为电动车研发所确定的目标已列入863国家重大科技攻关计划。电动车因蓄电池在能量密度、比功率、寿命和续驶里程等方面的不足,已成为推向市场的瓶颈,而混合动力摩托车与电动车和燃油车相比,因具有高性能、低能耗、低污染等特点,极具开发和推广前景。1混合动力摩托车的特点混合动力摩托车是指驱动车的动力源为电动机和发动机2种驱动模式,即纯电动驱动和纯发动机驱动。在纯发动机驱动模式下,利用发电机功率大的特点,给动力电池充电,边走边充,解决了电动车充电难的问题。两种驱动模式能自动切换,在低速0～18km/h时,用电动机驱动,可减少发动机低速运行时