混合动力汽车辅助动力单元效率优化控制研究EI北大核心CSCD

鉴于传统的APU控制策略只关注使发动机工作在其效率最高点,而未考虑发电机效率对系统效率的影响,本文中在分析APU中发动机效率与发电机效率之间耦合关系的基础上,提出了发动机与发电机联合工作效率最佳的APU控制策略,并设计优化算法对不同功率需求下发动机与发电机联合高效工作的目标转速和转矩进行优化。建立系统仿真模型,对综合考虑发动机与发电机效率的APU控制策略和传统的APU控制策略进行仿真对比和固定发电功率需求下的台架试验验证。结果表明,不同功率需求下新的控制策略可提高系统效率1%~4%左右。     

混合动力城市客车辅助功率单元技术研究

为提高串联式混合动力城市客车的性能,研究了基于柴油机—电励磁发电机的辅助功率单元(APU)技术。综合考虑效率和排放目标,给出了APU参数的确定方法。提出了APU的电压和功率控制策略,并进行了试验验证。     

串联型混合动力电动汽车辅助动力系统

针对BJD6100HEV公交客车，设计了串联型混合动力系统；并从优化发动机性能指标出发，制定了发动机发电机所组成的辅助动力系统(APU)的控制策略；设计了PID控制器；并对该系统的工作特性进行了实验研究。     

串联式混合动力汽车APU优化控制方法

对于串联式混合动力汽车,功率跟随控制策略虽然可以显著提高燃油经济性,但也因此加剧了APU动态变化,这样,在整车控制策略中必须对APU的动态行为进行优化。本文以APU的动态响应为目标,基于J1939协议,对发动机采用CAN总线直接控制,提高了发动机的动态响应速度。     

并联式混合动力客车瞬时优化控制策略研究

建立并联型混合动力传动系统在放电工况和充电工况的综合效率计算模型,以瞬时系统效率最高为目标,建立优化控制策略计算模型,得到客车在不同需求功率和发动机转速下的优化控制规则,并对计算结果进行分析。     

双模式机电复合无级传动功率流综合效率的优化

提出了综合考虑发动机、多个电机、功率耦合机构和电池组等功率损失的综合效率定义方法,分别建立了行星耦合机构、发动机、电机和电池组的效率模型。再以提高能量传递效率为目标为双模式机电复合无级传动系统建立了功率流综合效率优化模型,并进行优化。将优化结果写入综合控制器中进行硬件在环仿真。结果表明,功率流综合效率优化方法可根据综合效率最优协调发动机和多电机的工作点,与基于发动机最优工作区域的传统的功率流优化方法相比,能进一步提高系统的燃油经济性和传动效率。本研究为开发综合控制策略和控制系统提供了理论基础。     

混合动力电动公共汽车控制策略的仿真

应用开关式和功率跟随式控制策略对混合动力公共汽车和原车的最高车速、原地起步加速特性等动力性指标和基于ECE15的百公里油耗进行了仿真和分析。得到如下结论：两种控制策略下HEV的百公里油耗与原车相比均有不同程度的改善，动力性能与原车相当；采用功率跟随式控制策略时车辆的燃油经济性优于开关式控制策略的燃油经济性；在总质量差别不大的情况下，由发动机动力输出端到驱动轮处的能量传递效率与发动机平均效率构成的整车效率对车辆的燃油经济性有最直接的影响；综合考虑，功率跟随式控制策略在动力性和燃油经济性方面有较好的综合性能，且该种控制策略有利于延长蓄电池的寿命。     

A Research on the Distributed Control System for Extended-range Electric Vehicle

研究了增程式电动车的分布式网络控制系统.该系统由整车层和辅助动力单元( APU)层组成,整车层以整车控制器为核心,根据驾驶员的需求对整车能量需求进行分配;APU层由APU控制器来协调发动机和发电机的工作.在控制策略方面,着重研究了起动、停机和各运行工况中的能量管理策略.实车试验结果证明,该系统可有效延长纯电动续驶里程,并在电池低SOC状况下维持整车动力性能,同时发动机的运行工况将大多处于高效区域.     

增程式电动环卫车APU启停控制策略的设计

以一款增程式电动环卫车为对象,提出APU的工作模式,并依据APU中的小型发动机油耗特性及APU的工作特点,制定出相应的APU功率输出控制策略;最后基于建立的整车仿真模型,利用MATLAB工具的simulink仿真模块进行模拟。通过仿真分析,该型增程式电动环卫车在典型城市公交工况下的节油效果可达45%。     

混合动力汽车发动机优化控制策略研究

提出了一种新的基于整个动力总成系统能量转换效率最优的混合动力汽车发动机稳态优化控制策略,确定了发动机最优怠速运行点和对应的电机最优驻车发电功率.仿真结果表明,运用发动机优化策略的混合动力汽车与传统汽车相比,基于中国乘用车城区瞬态循环的燃油经济性提高了14.3%.     

基于线性规划的混合动力汽车智能充电策略

以油电混合动力汽车整车控制策略为基础,提出一种基于线性规划的智能充电能量分配策略,改善了混合动力汽车燃油经济性。该策略在维持高压电池SOC平衡的前提下,根据整车需求功率,发动机和中混电机转速,结合各动力总成部件能量传递的效率,以系统等效燃油消耗最小为原则进行扭矩分配优化。通过仿真结果表明,该策略比普通瞬时优化策略提高了整车燃油经济性。     

基于移动供电技术的军用ISG混合动力车辆控制规则优化研究

为解决现有移动式供电技术存在的问题,满足未来陆战平台的更高要求,提出一种基于移动式供电技术的起动-发电一体化(integrated starter generator,ISG)混合动力系统的集成化方案,充分发挥了ISG电机的性能优势。综合考虑动力电池充放电特性和发动机效率特性,对军用ISG混合动力车辆控制规则进行了优化研究,在此基础上提出了模式切换控制策略和转矩分配控制策略。以某ISG混合动力车辆为研究对象,基于Cruise-Simulink联合仿真平台构建模拟战时行驶工况对控制规则进行仿真验证。与原传统车辆相比,整车动力性明显提升,油耗降低了30.38%;控制规则能合理分配发动机和电机之间的转矩以满足驾驶员转矩需求;动力电池SOC值保持在合理范围内;发动机大部分工作点分布在经济工作区内,优化了发动机运行工况。结果表明,针对军用ISG混合动力车辆提出的控制规则是合理有效的。     

并联式混合动力电动汽车模糊逻辑控制策略的设计与仿真

在兼顾发动机效率和排放前提下,考虑电池充放电平衡,提出了一种模糊逻辑控制策略.将其嵌入仿真软件ADVISOR中,并在不同道路循环和不同控制策略中进行仿真计算.结果表明,模糊逻辑控制有较好的经济性、鲁棒性,能合理分配发动机和电动机转矩,并保持电池SOC较小的变化范围.     

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。     

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%。     

基于模糊逻辑控制策略的混合动力汽车仿真研究

以燃油经济性和排放性能为主要控制目标,提出一种基于模糊逻辑的能量分配控制策略,应用ADVISOR仿真软件,对制定的控制策略在不同的道路循环工况下进行仿真。仿真结果表明,所设计的模糊逻辑控制策略能够合理分配发动机和电机的转矩,可使发动机工作在效率较高、排放较低的中等负荷区,整车的燃油经济性较好、排放较低。     

双耦合电机混合动力系统能量分配和协调控制

双耦合电机混合动力系统由发电机和电动机组成。能量分配控制策略基于系统效率最优化确定了各个系统部件目标运行点。建立在能量分配基础上的协调控制算法考虑了发动机和双电机的动态特性来满足驾驶员的动力性需求;同时发动机瞬态优化控制避免了发动机加浓喷油并改善了燃油经济性。     

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。     

基于电压控制的混合动力履带车辆控制策略研究

结合车辆结构形式和DC—DC变换器控制方法,在功率跟踪控制策略基础上提出一种基于电压控制的混合动力履带车辆控制策略。并在Simulink/Stateflow环境下对提出的控制策略进行建模,将控制逻辑与整车驱动系统模型联合,得到以加速踏板、制动踏板和转向盘为输入,包含控制策略的混合动力履带车辆模型。在不同工况下进行仿真,仿真结果表明该控制策略可行并可使车辆具有良好的加速性能和转向性能。     

混合动力汽车整车控制器开发和试验研究

以ISG(起动机/发电机一体化)混合动力汽车为对象,对车辆转矩需求、发动机工作区优化和整车控制策略进行了分析,开发了基于MC9S12DP256的整车控制器硬软件系统,并进行了实车试验,实现了发动机起动、纯发动机驱动、混合驱动、驻车充电等多种工作模式,证明了该整车控制器功能设计的合理性和控制策略设计的有效性.