分布式驱动电动汽车转矩节能优化分配

为了提高分布式驱动电动汽车的经济性和续航里程,对4个轮毂电机驱动转矩优化分配问题进行研究。通过轮毂电机台架试验得到轮毂电机的驱动效率特性,分析转矩优化分配实现节约整车能耗的可行性;建立侧重提高电机效率的目标函数,使电机转矩处于电机效率Map图中的高效区;建立侧重提高电机响应速度的目标函数,减小转矩分配瞬间电流波动过大带来的能耗;基于模糊理论设计以电机效率为变量的权重函数,实时调节权重来协调2种目标函数,提出一种转矩节能优化分配方法,得到最优的轴间转矩分配系数。在后轴驱动、平均分配、优化分配3种分配方式下进行整车能耗的ECE城市循环工况对比仿真分析。结果表明：提出的节能优化分配方法通过实时优化驱动电机的转矩,避免了电机工作在转矩过大和过小的低效区,提高了整个驱动系统的能量利用率,相比于后轴驱动和平均分配整车能耗效率提高了5.91%和10.54%;实车试验验证了转矩节能优化分配算法的节能效果,优化分配相比另外2种分配方式整车能耗效率分别提高了3.66%和8.58%。     

基于预测滑转率的转矩分配策略研究

为解决后轮双电机驱动电动汽车的动态非线性转矩分配问题,提出一种预测并优化输出的分配策略。基于车辆动力学计算转矩输出,使用粒子群优化(PSO)算法及路面检测系统修正输出转矩,以某型后驱双轮毂电机样车为基础,设计优化分配算法,通过CarSim搭建整车联合仿真模型验证算法的性能,并以整车控制器为基础对设计的算法进行硬件在环测试。测试结果表明,提出的动态转矩分配策略可以根据实际工况分配驱动轮的转矩,降低驱动轮滑转率,提高整车的驾驶性能。     

基于深度强化学习的分布式电驱动车辆扭矩分配策略

为在保证分布式电驱动车辆制动稳定性的前提下实现经济性的提升,提出了基于深度强化学习的分布式驱动前、后轴扭矩分配策略.在建立分布式电驱动车辆关键部件物理模型的基础上,基于车辆模型及制动稳定性约束,建立了基于深度强化学习的扭矩最优分配控制模型,并对传统固定比值的扭矩分配策略和所提出的策略进行了对比,结果表明:在新欧洲驾驶循...     

分布式驱动电动汽车回馈制动失效的液压补偿控制

分布式驱动电动汽车各驱动轮转速和转矩可以单独精确控制，便于实现整车动力学控制和制动能量回馈，从而提升车辆的主动安全性和行驶经济性。但车辆在回馈制动过程中，一旦1台电机突发故障，其他电机产生的制动力矩将对整车形成附加横摆力矩，从而造成车辆失稳，此时虽可通过截断异侧对应电机制动力矩输出来保证行驶方向，但会使车辆制动力大幅衰减或丧失，同样不利于行车安全。为了解决此问题，提出并验证一种基于电动助力液压制动系统的制动压力补偿控制方法，力图有效保证整车制动安全性。以轮毂电机驱动汽车为例，首先建立了整车动力学模型以及轮毂电机模型，通过仿真验证了回馈制动失效的整车失稳特性以及电机转矩截断控制的不足；然后，建立了电动助力液压制动系统模型，并通过原理样机的台架试验验证了模型的准确性；接着，基于滑模控制算法设计了制动压力补偿控制器，并在单侧电机再生制动失效后的转矩截断控制基础上完成了液压制动补偿控制效果仿真验证；最后，通过实车试验证明了所提控制方法的有效性和实用性。研究结果表明：在分布式驱动电动汽车单侧电机再生制动失效工况下，通过异侧电机转矩截断控制和制动系统的液压主动补偿，能够使车辆快速恢复稳定行驶并满足制动强度需求。     

基于功能安全的分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制

分布式驱动电动汽车可以实现四轮转矩分配和差动转向,提升整车的动力学控制性能和经济性,但是四轮转矩独立可控的特点也对功能安全提出挑战。当前轮单侧电机出现执行器故障失效情况时,不仅会产生附加横摆力矩降低车辆安全性,差动转向功能的存在还会使车辆严重偏航。基于此,在设计分布式驱动-线控转向一体化底盘的基础上,基于功能安全提出一种分布式驱动电动汽车前轮失效补偿控制策略。首先建立分布式驱动失效动力学模型,分析前轮失效对车辆状态的影响机理,发现单一的驱动转矩截断控制无法满足车辆状态修正需求;其次设计一套备用的线控转向结构,通过变截距滑模控制算法提高切换状态下线控转向系统的转角跟踪性能,并用台架试验验证跟踪的准确性;然后设计自适应失效诊断观测器实时诊断驱动系统的电机故障,在将对应轮进行驱动转矩截断后,通过模型预测控制算法对车轮转矩重新分配实现纵向和侧向的状态跟踪;最后通过仿真和实车试验验证所提失效补偿控制策略的有效性和可用性。研究结果表明：分布式驱动电动汽车前轮单侧电机失效后,备用的线控转向系统能及时矫正前轮转角,所提出的失效补偿控制策略能够快速恢复车辆的稳定性和路径跟踪能力。     

基于二次转矩分配的电子差速系统设计

为提升分布式驱动车辆在转弯过程中的动力性和稳定性,对电子差速控制系统进行了研究。提出了插电式混合动力客车轮毂电机目标转矩的二次分配策略:以两侧车轮垂直载荷比为转矩分配标准的第1次目标转矩分配和以车轮滑动率进行转矩修正的第2次目标转矩分配。经试验验证,该控制策略能够很好地实现电子差速控制,且在电机转矩控制和车辆滑动率控制上具有较高的控制精度。     

分布式驱动电动汽车驱动力矩分配策略研究

文章通对过四轮独立驱动的分布式驱动的电动汽车转矩分配的研究,基于模糊算法和pi算法,通过对车辆横向稳定指标的评估从而计算补偿力矩。并且基于确定的补偿力矩具体给出转矩分配原则,最后同过使用CarMaker和Simulink进行联合仿真,证明了这种分配算法对车辆的稳定性有改善的效果。     

分布式驱动电动汽车转向工况转矩分配控制研究

针对分布式驱动车辆转向工况在低速下期望提高转向机动性能，高速下期望保证行驶稳定性的需求，充分考虑转向行驶内外侧车轮的转向关系以及车辆动力学，制定了适应车速变化的四轮转矩分配策略，建立了四轮轮毂电机驱动模型以及二自由度参考模型。为了改善分布式驱动转向机动性能，建立自抗扰控制器调整内外侧车轮转矩，形成合理的转速差，减小转向半径，以提高转向机动性；对于高速转向行驶稳定性的需求，通过二次规划方法优化分配各车轮驱动力矩，分析轮胎纵横向附着裕度建立目标函数，并加入附加横摆力矩和路面附着力的限制，进行车轮驱动转矩的在线优化分配，提高车辆转向行驶的稳定性；另外为避免2种控制模式转换时驱动转矩突变，根据车速和稳定性参数制定模糊规则决策2种模式的协调系数，保证2种控制模式的平滑过渡。基于CarSim和MATLAB/Simulink进行联合仿真，并搭建硬件在环平台进行试验，对所提出的方法进行验证。结果表明：在低速转向工况下，提出的分配策略能够调节内外侧车轮产生差速效果，与转矩平均分配的策略相比，转向半径有所减小，提高车辆机动性；高速转向工况下，分配策略能够保证车辆稳定转向，与未考虑稳定性控制的分配策略相比，能更好地跟踪目标轨迹，且横摆角速度控制在参考横摆角速度附近，证明了所提控制策略的有效性。     

基于PSO的新型双电机多模式驱动系统转矩分配策略优化EI北大核心CSCD

本文中对一款装备新型双电机多模式驱动系统的电动汽车进行转矩分配优化。根据双电机多模式驱动系统的特点,建立整车模型,划分不同模式的工作范围,在满足动力性的前提下,面向系统效率,制定基于粒子群优化算法的转矩分配与模式切换策略,并采用离线与在线相结合的方法提高系统的实时响应速度。在Matlab/Simulink建立仿真模型进行仿真并开展硬件在环试验验证,结果表明:系统的平均效率比传统的模式切换策略高3%;能耗比基于遗传算法的转矩分配策略减少11.28%。     

分布式驱动电动汽车复合制动系统转矩分配控制策略仿真

针对分布式驱动电动汽车,提出了一种复合制动系统控制策略。采用分层的制动转矩分配控制结构,上层控制器采用滑模控制策略,对目标纵向力和横摆力矩进行求解,以满足车辆在制动时制动效能和制动稳定性的要求;下层控制器采用加权最小二乘控制,对四轮液压制动转矩和电机制动转矩进行分配,通过增大电机制动力分配的权值达到能量回收的最大化,并采用有效集算法完成目标函数的求解。在此基础上,在Simulink中建立了7自由度整车动力学模型,在对开路面的工况下进行了仿真分析,结果表明:所制定的控制策略能满足要求,在保证车辆制动稳定性的同时,最大限度回收制动能量。     

Fuel economy evaluation of fuel cell hybrid vehicles based on optimal control

The fuel economy of a fuel cell hybrid vehicle (FCHV) depends on its power management strategy because the strategy determines the power split between the power sources. Several types of power management strategies have been developed to improve the fuel economy of FCHVs. This paper proposes an optimal control scheme based on the Minimum Principle. This optimal control provides the necessary optimality conditions that minimize the fuel consumption and optimize the power distribution between the fuel cell system (FCS) and the battery during driving. In this optimal control, the final battery state of charge (SOC) and the fuel consumption have an approximately proportional relationship. This relationship is expressed by a linear line, and this line is defined as the optimal line in this research. The optimal lines for different vehicle masses and different driving cycles are obtained and compared. This research presents a new method of fuel economy evaluation. The fuel economy of other power management strategies can be evaluated based on the optimal lines. A rule-based power management strategy is introduced, and its fuel economy is evaluated by the optimal line.     

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。     

New Optimal Power Management Strategy for Series Plug-In Hybrid Electric Vehicles

Recently Plug-in hybrid electric vehicles (PHEVs) have gained increasing attention due to their ability to reduce the fuel consumption and emissions. In this paper a new efficient power management strategy is proposed for a series PHEV. According to the battery state of charge (SOC) and vehicle power requirement, a new rule-based optimal power controller with four different operating modes is designed to improve the fuel economy of the vehicle. Furthermore, the teaching-learning based optimization (TLBO) method is employed to find the optimal engine power and battery power under the specified driving cycle while the fuel consumption is considered as the fitness function. In order to demonstrate the effectiveness of the proposed method, four different driving cycles with various numbers of driving distances for each driving cycle are selected for the simulation study. The performance of the proposed optimal power management strategy is compared with the rule-based power management method. The results verify that the proposed power management method could significantly improve the fuel economy of the series PHEV for different driving conditions.     

并联式混合动力汽车遗传模糊控制策略的研究

为带双离合器和单轴转矩耦合的某并联混合动力汽车开发了模糊控制策略,采用遗传算法对转矩分配模糊控制器进行了优化。在Matlab/Simulink和ADVISOR环境下基于试验数据建立了仿真模型,并进行了NEDC循环下只考虑经济性的控制策略优化和综合考虑经济性和排放性能的多目标控制策略优化。结果表明,应用遗传算法对模糊控制策略进行多目标优化后,油耗降低了3.65%,同时整车排放也有明显降低。     

基于改进粒子群优化算法的多目标自适应巡航控制

跟驰过程中,在保证安全性的前提下为了提升自适应巡航控制(ACC)系统的舒适性和燃油经济性,研究了多目标自适应巡航控制算法。在建立车间纵向运动学模型的基础上,根据模型预测控制理论,设计综合考虑安全性、舒适性、燃油经济性以及车辆自身限制等因素的目标函数和约束条件,并引入松弛因子向量软化硬约束边界解决无可行解问题。进一步在滚动优化环节中,引入具有求解多约束问题能力的改进粒子群优化算法进行求解。通过数值仿真对比分析,结果表明,基于改进粒子群优化算法的多目标自适应巡航控制算法能有效提高燃油经济性和行车舒适性。结合CarSim搭建模型进行联合仿真,验证算法有效。     

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.     

浅谈新双积分法规下乘用车降油耗方案研究

乘用车燃油经济性是评价车辆性能的重要指标,通常以在一定循环行驶试验工况下,行驶100km所消耗燃油升数(单位为L/100km)作为评价指标。影响乘用车燃油经济性的因素很多,文章以公司某在研SUV为例,通过仿真及转鼓油耗测试手段,在保证车辆驾驶体验体验前提下,研究如何降低整车燃油经济性。     

绿色驱动 合作共赢 “2014中国汽车论坛”嘉宾精彩发言摘录

2014年4月22日,为期一天的"2014中国汽车论坛"在北京召开。该论坛由工业和信息化部主办,中国汽车工业协会(CAAM)承办,堪称国内汽车行业高规格、全球化的论坛。从2011年开始本论坛已举办三届,时间都在北京、上海两大车展期间,地点也相应地设在北京或上海。"中国汽车论坛"有两个特色:一是顶级、高端,每届论坛开幕的前一天,中国政府部门、汽车业界大佬、论坛重要来宾都会举行一场闭门峰会,峰会没有记者出席,参会嘉宾倡议中国汽车行业政策、发展等重大问题;另一个是全球化,由中国汽车工业协会出面,该论坛每年都会邀请一些国外汽车组织的负责人,包括达沃斯经济论坛的专家等,论坛现场用中英文进行同声传译,论坛主题一般围绕中国和世界汽车产业的发展,具有全球视点。本届论坛的主题是"绿色驱动,合作共赢",主要探讨"新经济转型下的中国和世界汽车产业——趋势、挑战、策略"。上午主论坛发言嘉宾依次是:工业和信息化部部长苗圩、中国汽车工业协会会长徐建一、中国汽车工业协会秘书长董扬、世界汽车组织主席Patrick Blain、世界经济论坛美国分部资深总监John B.Moavenzadeh、清洁运输国际委员会乘用车项目、负责人Anup P.Bandivadekar、北京汽车集团有限公司总经理张夕勇。《汽车科技》作为重要支持媒体出席"2014中国汽车论坛",并进行全程报道。现将嘉宾精彩发言摘录如下,以飨读者。     

Application of a modified thermostatic control strategy to parallel mild HEV for improving fuel economy in urban driving conditions

A modified thermostatic control strategy is applied to the powertrain control of a parallel mild hybrid electric vehicle (HEV) to improve fuel economy. This strategy can improve the fuel economy of a parallel mild HEV by operating internal combustion engine (ICE) in a high-efficiency region. Thus, in this study, experiments of a parallel mild HEV were conducted to analyze the characteristics of the hybrid electric powertrain and a numerical model is developed for the vehicle. Based on the results, the thermostatic control strategy was modified and applied to the vehicle model. Also, battery protection logic by using electrochemical battery model is applied because the active usage of battery by thermostatic control strategy can damage the battery. The simulation results of the vehicle under urban driving conditions show that the thermostatic control strategy can improve the vehicle’s fuel economy by 3.7 % compared with that of the conventional strategy. The results also suggest that the trade-off between the fuel economy improvement by efficient ICE operation and the battery life reduction by active battery usage should be carefully investigated when a thermostatic control strategy is applied to a parallel mild HEV.     

对某自动档车型油耗的优化研究

基于车辆静置温度和台架试验技师的操作技巧这两个噪声因子,运用DFSS对某自动档车型的节温器开启温度、换档点、怠速转速等参数进行油耗优化研究,通过模拟软件对油耗的模拟分析与实际试验结果的关联比对,不断优化分析模型,最终实车验证油耗目标的改进且结果更加稳定。