基于补偿滑模控制的混合动力汽车协调控制

由于行星排功率分流式混合动力汽车的结构优势,双行星排功率分流式混合动力汽车已经成为各机构的研究重点。由纯电动模式到混合驱动模式切换的过程中存在发动机起动和发动机转矩引入,而发动机转矩瞬态响应存在迟滞,导致切换过程中动力系统的输出转矩会有较大波动。为减小波动,降低模式切换过程中的动态冲击度,本文中提出补偿滑模控制方法,对双行星排功率分流式混合动力汽车模式切换进行协调控制。首先,建立整车动力学模型,对切换过程每个模式进行分析;之后,针对发动机拖转阶段和混合驱动阶段分别采用补偿控制和基于固定边界层的自适应滑模控制,并对滑模控制进行稳定性分析;最后,结合Matlab/Simulink软件平台进行仿真验证。仿真结果表明,补偿滑模协调控制策略能够有效地减小从纯电动到混合驱动模式切换过程中的转矩波动和冲击度。     

基于参考模型的复合功率分流系统模式切换中的转矩协调控制EI北大核心CSCD

针对双行星排复合功率分流混合动力系统纯电动和电动-无级变速器混合动力模式之间切换时车辆平顺性较差的问题,提出了一种转矩协调控制策略。通过系统动力学分析,建立了模式切换过程的动态模型。基于参考模型设计模式切换转矩分配策略和冲击度补偿控制策略,动态分配不同阶段的动力源转矩,并根据平顺性目标调节电机转矩变化率,补偿系统转矩波动。仿真和台架试验结果表明,所提出的策略可满足模式切换过程车辆动力性和发动机起动性要求,并将冲击度降低至15. 5m/s3以内,满足国家标准要求。     

基于参考模型的复合功率分流系统模式切换中的转矩协调控制

针对双行星排复合功率分流混合动力系统纯电动和电动-无级变速器混合动力模式之间切换时车辆平顺性较差的问题,提出了一种转矩协调控制策略。通过系统动力学分析,建立了模式切换过程的动态模型。基于参考模型设计模式切换转矩分配策略和冲击度补偿控制策略,动态分配不同阶段的动力源转矩,并根据平顺性目标调节电机转矩变化率,补偿系统转矩波动。仿真和台架试验结果表明,所提出的策略可满足模式切换过程车辆动力性和发动机起动性要求,并将冲击度降低至15. 5m/s3以内,满足国家标准要求。     

功率分流混合动力系统发动机停机优化控制

针对功率分流混合动力系统,为减小e-CVT混合动力模式与纯电动模式切换过程中发动机起停引起的整车纵向冲击度,提出一种发动机停机优化控制策略。首先,基于Matlab/Simulink平台建立功率分流混合动力传动系模型,确定最有利于发动机再次起动的曲轴转角为其最优停机位置;其次,利用动态规划算法设计发动机停机过程最优拖转转速轨迹,并在发动机转速小于200 r/min时协调控制电机与制动器对曲轴转角进行实时动态调节,使得发动机停止在最优目标位置附近;最后,通过仿真和台架试验对所开发的发动机停机优化控制策略进行验证。结果表明,所提出的控制策略可使发动机停止在最优位置±6°范围内,保证了发动机起、停阶段的整车驾驶平顺性。     

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.     

新型混合动力汽车动力切换动态过程分析

为对基于行星齿轮机构的新型混合动力系统由纯电动驱动切换至发动机驱动过程中的转矩波动进行研究,建立了新型混合动力传动系统的动力学模型,对动力切换过程进行了分析.提出了该过程的转矩协调控制策略,并通过仿真和台架试验进行了验证.结果表明,该转矩协调控制策略能有效减小纯电动驱动切换至发动机驱动过程中的转矩波动和对整车的冲击.     

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。     

插电式混合动力汽车双离合动力系统发动机启动优化分析

针对插电式混合动力汽车动力系统双离合器的结构特点,对纯电动工作模式切换到发动机单独驱动模式的过程进行力学特性研究。在Matlab/Simulink平台建立动力学仿真模型,以变速器速比、目标结合转速、发动机启动特性为变量着重分析离合器的接合特性以及冲击度,通过调节发动机在不同初始工况下的启动特性优化插电式混合动力汽车工作模式切换的平顺度。结果表明,提出的发动机启动特性能够有效提高工作模式切换的平顺度,降低离合器的冲击度。     

THS-III纯电动模式下的发动机转速控制

利用杠杆法对THS-III混合动力系统的纯电动加速过程进行了动态分析,通过仿真比较了不同驱动需求转矩、发动机静态阻力转矩和扭转减振器阻尼对发动机转速波动的影响。结果表明,纯电动模式下若仅对驱动电机实施转矩控制,可能会直接导致发动机被起动并产生转速波动,从而严重影响车辆行驶的平稳性。为此,设计了纯电动模式发动机转速补偿控制策略,并合理地选择控制器采样时间。经Matlab平台仿真验证,所采取的措施明显降低了发动机转速波动,在满足驾驶员转矩需求的情况下,改善了车辆行驶的平稳性。     

气体燃料发动机空燃比的H_∞控制

在充分考虑外部干扰和系统模型不确定性的情况下,将混合灵敏度H∞设计引入多点喷射燃气发动机空燃比控制中,将发动机空燃比控制转化为H∞标准设计。仿真结果表明,H∞控制器具有良好的跟踪性、鲁棒稳定性和抗干扰能力。     

电动四驱混合动力车的模式切换平稳性研究

针对一种新型新能源混合动力车的构型,为实现混合动力电动汽车纯电动模式与发动机模式平稳的切换,文中提出和探讨了一种新的控制策略算法。该算法首先对模式之间的切换过程进行了分析,重点分析了由纯电动模式向发动机驱动模式切换的电机辅助的协调控制策略,避免了切换过程易导致的转矩波动问题,并利用AVL／Cruise及Matlab联合仿真平台进行了建模仿真研究。仿真分析结果表明,此算法可实现电动四驱混合动力汽车模式切换的平稳性。     

双模功率分流式混合动力系统构型分析

功率分流式双模混合动力系统由输入分配式、输出分配式、复合分配式和串联模式中的两种模式组合来实现。本文中提出一种系统的分析方法对复合分配式和输入分配式组成的双模混合动力系统的构型进行分析。首先利用基于杆模型逆向拆分的分析方法从种类繁多的复合分配式构型中分析得出适用于混合动力车的所有可行构型,并通过将机械点设定在期望的传动比上,得到相应的复合分配式构型。在此构型的基础上,再结合离合器实现输入分配式模式和两个模式的切换,从而确定出双模混合动力系统构型。     

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。     

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.     

纯电动Tip-In/Out工况的前馈校正与主动阻尼防抖控制

因电机转矩频繁、大幅值变化以及行星排的间隙和摩擦,复合功率分流式混合动力汽车纯电动行驶时易发生传动系扭转振动,影响整车驾驶平顺性。为提升驾乘品质,本文中提出了前馈校正和主动阻尼防抖两种控制策略。首先,考虑扭转减振器、传动轴和轮胎的弹性,对复合功率分流混合动力系统进行动态建模,并将其简化为一双质量块模型,推导了系统传递函数矩阵并对传动系扭转振动特性进行了分析。其次,基于简化模型设计了前馈校正器,对系统零极点进行重新配置,优化系统固有振动频率。然后,基于简化模型设计了轮速观测器和主动阻尼控制策略,探讨了观测器的极点配置方法。最后,通过仿真和试验对上述两种防抖策略进行验证。仿真和试验结果表明:前馈校正和主动阻尼策略均能有效抑制系统纯电动工况下齿圈转速波动,降低整车冲击度,提升驾驶平顺性。其中,前馈校正策略的抖动抑制效果优于主动阻尼策略,但主动阻尼策略的整车动力性优于前馈校正策略。     

深度混合动力系统发动机起动控制研究EI北大核心CSCD

本文旨在对深度混合动力系统的发动机起动控制进行研究。首先,推导了新型拉维娜功率分流机构的动力学方程,应用杠杆法分析不同挡位下起动控制的方法。接着在设定了工程目标、考虑了诸影响因素的基础上设计了功能模块框架和接口,使用Matlab/Simulink软件搭建了发动机起动控制模型,并进行了联合仿真。最后,将起动控制模型集成到混合动力系统模型中,生成代码后下载到控制器中,在搭载了新型拉维娜功率分流机构的深度混合动力车上进行了NEDC循环的验证。     

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。     

基于Modelica的并联式混合动力车辆建模与仿真

针对P3并联式混合动力系统,制定了发动机、电机功率分配策略。应用Modelica语言搭建整车模型,分析了混合动力系统的工作模式,比较了标准试验工况下某车型传统动力和P3混合动力的燃油经济性,并研究了不同最佳油耗区最小功率值对混合动力系统燃油经济性的影响。结果表明,该P3混动系统通过实现纯电、行车充电、发动机单独驱动、电机助力、制动回收等工作模式,使车辆综合油耗下降16.3～23.9%;随着最佳油耗区最小功率值的增加,系统油耗先降低后增加。仿真结果与试验结果相吻合,适用于混合动力系统的开发与研究。     

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％.     

双拳出击:康明斯发布PowerDrive和零排放技术

正2018年9月19日,在IAA2018上,康明斯全球首发了Power Drive插电式混合动力系统解决方案和未来柴油氮氧化物准零排放技术。PowerDrive多用途电动混合动力系统Power Drive系统拥有灵活的混合动力架构,可以从续驶里程80 km的纯电动模式,无缝切换到续驶里程480 km的混合动力模式。该系统可以通过串联或并