并联混合动力汽车从纯电动驱动到发动机驱动的协调切换控制

从纯电动切换到发动机驱动,是并联混合动力汽车的状态切换模式之一.在切换过程中,为保持整车动力性能的平稳性和舒适性,必须对电机和发动机进行协调控制.以状态切换过程中总转矩不发生大的波动为控制目标,提出“发动机调速+发动机/电机转矩优化分配”协调切换控制策略.建立并联混合动力汽车传动系统整车动力学模型,应用极大值原理,将二次型最优控制算法运用到控制策略中,并建立以车辆行驶平顺性为目标的泛函,设计了状态切换控制器.仿真结果表明,在动力切换过程中,该切换控制算法能有效控制混合动力系统在状态切换过程中的转矩波动,保证动力传递的平稳性.     

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。     

并联式混合动力汽车模式切换控制策略研究

并联式混合动力汽车模式切换时离合器会介入传动系统，容易引起较明显的冲击感，是影响整车驾驶舒适性的主要因素。为此，提出了基于离合器双模糊和电机转矩协调的模式切换控制策略。首先建立混合动力汽车模式切换过程的动力学模型，以减小离合器滑磨功为目标，对模式切换时的离合器接合过程进行划分；其次，结合混合动力汽车模式切换的基本要求和驾驶意图，制定离合器双模糊控制策略，分别对滑摩阶段的接合时长和转矩同步阶段的压力变化率进行控制；然后以离合器滑磨功和整车冲击度为优化目标，采用二次型最优控制算法对滑摩阶段的接合压力进行优化，从而获取模式切换过程中离合器的最优接合压力轨迹；在此基础上，通过实时计算离合器传递转矩，根据电机转矩响应快的特点，制定电机转矩协调控制策略；最后，基于某混合动力试验样车，在底盘测功机上分别进行缓加速、中等加速和急加速下的模式切换试验，对所提出的控制策略进行验证。试验结果表明：该策略能较好地反映驾驶人驾驶意图，保证离合器的使用寿命，所产生的整车冲击度均处于合理范围之内，改善了整车模式切换过程中的驾驶舒适性。     

电传动矿用自卸车轮边电机驱动系统动态特性研究

矿区环境复杂,电传动矿用汽车的轮边电机传动系统对整车动力性、制动性及平顺性有极大影响,为了综合路面激励和电机自身激励综合分析驱动系统动态特性,采用数值仿真软件建立轮边电机传动系统模型,分析其在启动加速、平稳运行及制动时的动态特性,为了验证模型的准确性进行了实车实验。结果表明该轮边电机传动系统的输出转矩发生考虑波动转矩后会较大影响整车加速和制动性能,常见车速的加速和减速性能会减弱5%,稳定行驶阶段差别不大。刚柔耦合模型能更准确地描述驱动系统及整车动力特性,对整车的设计有指导意义。     

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。     

基于电机转速闭环控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略

针对混合动力汽车模式切换过程中动力传递不平稳引起的冲击和发动机转矩难以实时精确获得等问题,提出了基于电机转速闭环控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略。采用基于斜率限制的发动机转矩控制方法,限制发动机转矩变化率,减小了发动机转矩突变造成的冲击;运用电机转速闭环控制方法,以容易实时精确测量的电机转速作为反馈控制量,解决了发动机转矩在线实时精确估计难题。利用Matlab/Simulink与AEMSim搭建了联合仿真平台。仿真结果表明,提出的动态协调控制策略能减小电机转速和车速的波动,有效提高混合动力汽车的行驶平顺性。     

基于dSPACE的混合动力汽车控制系统设计

根据某并联式混合动力汽车（PHEV）特定结构形式,在确定其主要动力部件的基础上,提出一种以转矩为主要控制对象的管理策略。文章通过建模工具MAT—LAB／Simulink建立了混合动力汽车控制系统模型;采用DS1401／1501的dSPACE实时仿真环境自动生成控制器实时代码。dSPACE的实时仿真系统具有与被控系统的硬件接口,可以与实际电机、电池等系统直接相连,进行实车试验。通过试车场路况测试,验证了本文所提出的转矩管理策略的合理性和优越性。     

ISG型混合动力汽车能量管理模糊控制的研究

针对ISG型混合动力汽车的能量分配问题,提出了一种双模糊控制器的结构,分别以油门开度及其变化率和需求转矩与电池SOC作为两个模糊控制器的输入变量,两个控制器输出的加权和为电机目标转矩.样车试验结果表明,与改装前的传统车辆相比,采用双模糊控制器实现能量分配的ISG型混合动力汽车的燃油经济性提高9.5%,并在一定程度上改善...     

基于动态协调控制的ISG型混合动力电动汽车牵引力控制方法

提出了基于动态协调控制的混合动力汽车牵引力分层控制体系.上层采用基于动态滑模的整车期望总驱动转矩制定策略;中层采用基于低通滤波的发动机目标转矩计算法和基于模型匹配2自由度控制的动态协调控制策略,准确实现期望的总驱动转矩;底层采用基于动态补偿的混合动力汽车牵引力控制退出策略.仿真结果表明,所提出的混合动力汽车牵引力控制系...     

四轮驱动混合动力汽车整车控制器设计

基于兼具ISG起动电机和轮毂电机的四轮驱动混合动力汽车结构平台,利用MC9S12DP512单片机作为控制器的CPU,设计了CAN通讯网络结构、输入输出和看门狗应用电路,并增强了电源的EMC设计。在CodeWarriorV4.5开发环境下编写了底层驱动程序,并进行了现场测试。结果表明,电机转矩变化迅速,可以满足整车转矩的瞬时要求,验证了该控制器的可靠性和通用性。     

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。     

基于MPC的液压混合动力车辆能量管理策略研究

针对双轴并联式液压混合动力车辆(PHHV),以蓄能器荷电状态(SOC)和发动机瞬时燃油质量流量m8f为输入量,发动机需求功率比例φ为输出量,以油耗最小为目标函数设计了模型预测控制器(MPC)进行PHHV的能量管理。基于MATLAB/Simulink平台搭建了包括需求功率计算、发动机、蓄能器和泵/马达等主要部件的PHHV车辆模型并进行MPC能量管理。研究结果表明,在美国道路城市循环工况(UDDS)下,MPC管理下的PHHV能充分发挥混合动力的特点,合理调节分配发动机和液压单元的需求功率,降低行驶过程的总油耗。     

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%。     

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。     

A control strategy for parallel hybrid electric vehicles based on extremum seeking

An energy management control strategy for a parallel hybrid electric vehicle based on the extremum-seeking method for splitting torque between the internal combustion engine and electric motor is proposed in this paper. The control strategy has two levels of operation: the upper and lower levels. The upper level decision-making controller chooses the vehicle operation mode such as the simultaneous use of the internal combustion engine and electric motor, use of only the electric motor, use of only the internal combustion engine, or regenerative braking. In the simultaneous use of the internal combustion engine and electric motor, the optimum energy distribution between these two sources of energy is determined via the extremum-seeking algorithm that searches for maximum drivetrain efficiency. A dynamic programming solution is also obtained and used to form a benchmark for performance evaluation of the proposed method based on extremum seeking. Detailed simulations using a realistic model are presented to illustrate the effectiveness of the methodology.     

Vehicle velocity estimation using effective inertia for an in-wheel electric vehicle

In this study, a vehicle velocity estimation algorithm for an in-wheel electric vehicle is proposed. This algorithm estimates the vehicle velocity using the concept of effective inertia, which is based on the motor torque, the angular velocity of each wheel and vehicle acceleration. Effective inertia is a virtual mass that changes according to the state of a vehicle, such as acceleration, deceleration, turning or driving on a low friction road. The performance of the proposed vehicle velocity estimation algorithm was verified in various conditions that included straight driving, circle driving and low friction road driving using the in-wheel electric vehicle that was equipped with an in-wheel system in each of its rear wheels.     

Fuzzy energy management strategy for a hybrid electric vehicle based on driving cycle recognition

By considering the effect of the driving cycle on the energy management strategy (EMS), a fuzzy EMS based on driving cycle recognition is proposed to improve the fuel economy of a parallel hybrid electric vehicle. The EMS is composed of driving cycle recognition and a fuzzy torque distribution controller. The current driving cycle is recognized by learning vector quantization in driving cycle recognition. The torque of the engine and the motor is controlled by a fuzzy torque distribution controller based on the required torque of the hybrid powertrain and the battery state of charge. The membership functions and rules of the fuzzy torque distribution controller are optimized simultaneously by using particle swarm optimization. Based on the identification results of driving cycle recognition, the fuzzy torque distribution controller selects the corresponding membership function and rule to control the hybrid powertrain. The simulation research based on ADVISOR demonstrates that this EMS improves fuel economy more effectively than fuzzy EMS without driving cycle recognition.     

基于系统效率最优的CVT混合动力轿车转矩优化分配方法

无级变速器CVT消除了挡位概念,其速比在一定范围内连续可调。配备CVT的混合动力汽车能够实现动力源转矩和传动系统的优化匹配。针对此问题,提出了基于系统效率最优的CVT中度混合动力轿车动力源转矩优化分配方法:。该方法:综合考虑了各个关键部件的效率,以混合动力系统的总体效率为优化目标,以车速、车辆加速度、电池SOC为状态变量,优化分配了驱动工况下各动力源输出转矩,为整车能量管理策略的制定奠定了基础。     

基于工况分析的混合动力系统设计

通过对上海典型城市工况循环的构建与分析得到了目标车型的基本行驶参数,并分析了加减速过程中整车能量消耗、功率消耗的分布情况。对该车混合动力系统控制策略进行了优化,并在ECE+EUDC联合工况下分别以混合动力模式和传统车模式进行了仿真对比。结果表明,以混合动力模式运行时,整车能够及时跟踪期望车速,并且能按预期目标实现发动机托动、怠速停机、加速助力和制动能量回收功能;该动力系统方案下混合动力运行模式比传统运行模式燃油经济性提高12%以上。     

四轮独立驱动电动车自适应巡航滑模控制

为实现四轮独立驱动电动汽车的自适应巡航功能,采用基于趋近律的滑模控制理论设计了自适应巡航控制系统.上位控制器以实际车距与期望车距的偏差作为输入,采用滑模控制律获得主车期望加速度,然后将期望加速度作为下位控制器的输入,计算出电机期望转矩,用于实现自适应巡航控制.在CarSim中建立电动汽车整车模型,并与Simulink进...