基于功率转速双闭环的增程器发电功率动态控制策略

针对电动汽车内燃发电增程器发电功率动态控制存在的控制精度不高、响应滞后和反向超调等问题,提出并设计了一种结合功率/转速双闭环的增程器发电功率动态控制策略。该策略基于高效运行曲线进行发电功率的转矩/转速解耦,同时考虑了基于实际发电功率反馈的内燃机目标发电转矩修正、发电转矩转速动态协调修正。变工况发电试验结果表明,增程器发电过程中的发电功率最大正向超调为1.37 kW,最大反向超调为1.89 kW,稳态误差均小于0.01 kW,功率上升响应时间约为2.5 s,功率下降响应时间约为2.8 s,且工作点均在高效运行曲线附近。该增程器发电功率动态控制策略能够减少瞬态发电功率的响应滞后和反向超调的问题,在工程实践中具备可行性。

电动汽车增程器启动技术研究

增程器启动涉及到无刷直流电机和发动机两个部件的起动及相互之间的配合。针对无刷直流电机起动过程中需克服发动机变化阻转矩的特点,提出利用定子绕组电感随电机转子位置不同而变化的特点,通过施加脉冲电压矢量、再比较母线电流的方法实现无刷直流电机的初始定位和准闭环加速起动;针对发动机起动易受低温环境影响的特点,对增程器提出了有效的预热措施。实验结果表明,无刷直流电机准闭环起动方案方便有效,整机启动可靠性高。

增程器无刷直流发电系统直接转矩控制策略研究

为提高电动汽车增程器无刷直流发电系统的动静态性能,提出通过控制电磁转矩来快速保持系统输出电压的稳定。对无刷直流发电系统直接转矩控制的理论依据进行了推导,研究了无刷直流发电系统直接转矩控制的原理,指出通过选择交轴分量最大的电压矢量作用于电机,可迅速控制电磁转矩。分析了电压矢量的特点,建立了无刷直流发电系统直接转矩控制电压矢量选择表。仿真和实验结果表明,采用直接转矩控制的无刷直流发电系统具有优良的动、静态性能。

面向增程器总成NVH性能提升的薄壁结构件优化方法

为提高某增程器专用汽油发动机正时罩壳的NVH性能,在正时罩壳局部增加若干支撑凸台,大幅提高正时罩壳的动刚度,同时有效降低了单位激励的振动响应和变形量,使增程器总成在满载加速工况下发动机轮系侧1 m处的噪声降低4.0 dB(A),噪声声压级和正时罩壳振动加速度的线性度均得到明显改善。验证结果表明,提高动刚度可有效改善薄壁件结构振动的噪声辐射。

汽油增程器起动、停机策略的匹配优化

针对某增程式电动汽车的飞轮断裂故障,在增程器台架上的频繁起动试验使故障得以复现。对飞轮受力、轴系振动情况的实测及计算结果表明:起动过程中增程器轴系的共振转速区间持续时间较长,飞轮受到冲击使初、次级飞轮间的相位差达到了极限,且发动机做功激励更加剧了轴系的振动。通过优化设计起动策略避开了增程器轴系共振转速区间,有效地减弱了飞轮所受的冲击;优化停机策略,实现了快速停机,提高了停机过程的NVH性能,降低了轴系的振动。优化后的起动、停机策略经过了增程器台架5万次起停及整车3万公里的道路耐久性试验验证,拆解后均显示飞轮完好。

2022年AITO问界M5增程器故障

车型:2022年AITO问界M5,配置H15TR发动机。行驶里程:32465km。故障现象:车辆高速行驶车速至110km/h左右,仪表提示增程器故障,故障出现一会儿后,又自动消失了。故障诊断:客户反映高速行驶时仪表提示“增程器故障,仅可纯电行驶,注意电量”(如图1所示)。来店检查进行路试,未见故障出现。与客户沟通,客户反映车速每小时100多千米后才会出现故障,并且不是每次都会出现。由此确定是增程器不发电故障。

增程器气门弹簧断裂原因分析

某增程器气门弹簧在服役早期连续发生了多次断裂,采用外观检查、断口分析、能谱分析、硬度测试、金相分析和化学成分分析等方法分析了断裂原因。结果表明:该弹簧原始存在的折叠类缺陷是其疲劳断裂的裂纹源,折叠缺陷的存在使折叠尖端处应力集中,在交变载荷作用下,成为疲劳裂纹源并不断扩展,最终断裂失效。

某款增程器超级爆震故障分析及优化

目前,增程式电动汽车随着市场的关注成为了各厂家开发的焦点,其中增程专用发动机(DHE,Dedicated Hybrid Engine)的开发更是重中之重。不同于传统燃油车,DHE更加注重高效、集成、静谧的特性,因此其开发边界与整车的功率需求有着强耦合关系。本文以某款增程器失效为例,通过对缸体破裂的分析展开,重点对发动机的热管理架构及燃烧特性进行了改善及优化,进一步规避了系统冷却能力不足以及低速早燃导致超级爆震的风险。该论文对增程器的开发以及类似故障解析具有一定参考价值。

矿用自卸整车增程器的开发设计

由于矿用自卸整车特殊的作业工况(重载上坡),增程式矿用自卸整车因增程器能实现长续航里程而被市场广泛接受。运用整车仿真软件,对某款95 t矿用自卸整车的增程构型进行仿真计算,通过发电机选型、电池电量策略计算出整车节油率。结果表明:增程式矿用自卸整车相对传统柴油整车能够实现节油8%。为此,开发了三点恒功率方式输出的增程器,使发动机的最佳燃油效率和发电机的最佳发电功率运行一致,增程器实测最大油电比达到4.2 kW·h/L,处于行业较高水平。

增程器在汽车上的应用

在增程式电动车的应用过程当中,可以实现经济性能的提升和使用成本的降低。在增程器的发动机应用当中,需要进行增程器发动机的特点和需求进行全面分析,以此来综合化的对比多个类型的发动机。基于现阶段的多个类型发动机实际情况进行分析和对比之后,可以选择米勒循环HCCI发动机作为增程式电动汽车的增程器发动机,且可以利用GT-Power仿真的方式来对其米勒循环HCCI发动机的合理性及有效性做出及时的分析和研究。

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。

新能源汽车增程器NVH性能分析

新能源汽车增程器一般为增程专用高效发动机,发动机压缩比较高,燃烧速度较快。文章分析了发动机燃烧性能对噪声、振动与声振粗糙度(NVH)性能的影响,最大燃烧峰值压力和较陡的压力升高率会引起振动和噪声的增加。最大燃烧峰值压力接近6 bar,声压最高达到0.16 Pa,振动加速度最高在3 m/s^(2)左右。最大燃烧峰值压力为4 bar左右,声压最大值为0.06 Pa,降低62.5%,振动加速度基本在1.5 m/s^(2)以内,降低50%。

增程器风冷电机散热方案仿真分析及测试验证

风冷电机在小功率增程器市场有广泛的应用,特别是工程机械方面,但由于风冷方式的冷却能力相对较弱,需进行充分的散热验证。本文以一台额定功率25kW增程器用风冷电机为研究对象,首先采用流-热-固耦合模拟方法对电机壳外流场及电机各部件的温度分布和温升进行稳态仿真分析、对绕组温升进行动态仿真分析,再通过台架温升测试验证了风冷电机散热结构设计的合理性。分析结果表明该电机风冷散热方案满足散热需求,电机温升约为75℃,环境温度45℃的线圈最高温度为120℃,满足电机绝缘耐热等级为F级的要求。电机的仿真温升和实测温升基本一致,验证该风冷散热设计方案设计的可行性和仿真方法的可靠性。

增程器三结合面渗油分析与解决方案

某款增程器在开发过程中,在发动机缸盖-缸体-正时罩盖三结合面处,出现了整车耐久路试渗油现象。通过理论分析,并对该发动机渗油处三结合面的结构、受力、模态等各个维度进行了CAE分析,并通过产品结构的优化和工艺改善,完成了增程器总成的台架和实车耐久验证,成功解决了增程器三结合面渗油品质问题,保证了整车的开发周期并减少了成本投入。

液氮动力增程器在冷链物流运输车应用浅析

结合可持续发展和绿色制造,针对冷链物流运输车续航里程短、车身质量大、需要配置额外的制冷装置等缺点,分析了液氮物流车的现状,提出液氮增程器与冷链物流运输车的结合,介绍了液氮增程器的基本原理和主要用途,并对结合后的纯电动冷链车进行了优缺点的分析,详细介绍了其性能特点,根据国内冷链车市场预测,分析了冷链物流运输车的发展情况,提出推广液氮增程器冷链运输车不失为一种理想的方案。

基于多目标优化模型的电动汽车增程器油耗及排放优化

针对增程式电动汽车油耗和排放优化问题,首先综合考虑增程器的油-电转换效率特性、HC排放特性、CO排放特性以及NOx排放特性,构造了增程器油耗和排放多目标优化模型,同时结合实际增程器工作中的机械和电气约束特征,分析了多目标优化模型的3种转速、转矩约束条件.然后采用多目标粒子群算法和加权尺度法对增程器油耗和排放多目标优化模型进行了离线优化,得出了增程器的最优全局工作点和各功率值下的多目标最优工作曲线.最后,采用NEDC,FTP和HWFET3种测试工况在AVL Puma Open发动机测试台架上进行了实验,并和基于最佳制动燃油消耗率(BSFC)的油耗单目标优化模型进行了比较.结果表明,本文提出的方法能够以微弱的油耗增加为代价,有效的改善整车的HC,CO和NOx排放.

增程式电动汽车增程器转速切换/功率跟随协调控制

针对电动汽车增程器系统中的发动机、发电机协调控制问题,提出了一种转速切换/功率跟随增程器协调控制策略。首先根据发动机的最佳制动燃油消耗率曲线设计了发动机的功率-转速切换表。然后,分别设计了基于发动机平均值模型的发动机转速二阶滑模控制系统和基于电压定向直接功率控制的PWM整流器功率控制系统。通过对发动机转速和PWM整流器输出功率的闭环控制,使发动机沿着最佳制动燃油消耗率曲线运行。最后,在AVL Cruise和MATLAB/Simulink仿真环境下搭建了系统的联合仿真模型,仿真结果从增程器功率跟随效果,发动机转速控制效果,动力电池电压、电流和SOC波动范围以及发动机工作点分布等方面验证了该策略的有效性。

电动公交客车增程器开关控制策略和等效能耗最小化策略优化

本文中旨在解决增程式电动公交客车单点恒温器能量管理策略下电量维持阶段油耗较高和锂电池组循环充放电深度较大等问题。首先对增程器开关控制策略和等效燃油消耗最小化策略(ECMS)进行优化和仿真验证,然后在增程式电动公交客车半实物仿真平台上进行了试验验证。结果表明:电量维持阶段,优化增程器开关控制策略后,增程式电动公交客车百公里油耗由原来的39. 1降至36. 23L,锂电池组循环充电系数由19. 8/100km降至13. 2/100km,分别降低了7. 3%和33. 3%,但增程器的起停次数有所增加。进一步采用优化的ECMS能量管理策略后,增程式电动公交客车百公里油耗再降至35. 22L,锂电池组循环充电系数进一步降至9. 9/100km,比原单点恒温器控制策略分别降低了9. 9%和50%。

增程型电动汽车的增程器系统控制优化与实验研究

为了改善增程式电动汽车的燃油经济性与排放,其搭载的增程器应工作在有限个固定点上。本文中采用Kriging无偏估计方法建立了增程器系统的发电功率与燃油消耗预测模型,并对模型进行了实验验证。经过仿真分析,确定了满足5个发电功率需求的最佳油耗工况点。增程器系统的台架实验和整车实验的结果表明,优化后单个发电功率运行点油耗最大降幅达到了15.96%,而在两种不同的车辆控制模式下整车能耗分别降低了4.62%和3.50%。

内燃机式增程器扭转振动的建模与分析

为某商用车增程器建立了包括发动机、离合器、扭转减振器、发电机和增程器控制系统在内的增程器扭转振动模型,重点分析了典型工况下系统的响应状态、激励转矩和扭转振动的时域和频域特性。结果表明,增程器的扭转振动主要与发动机和发电机激励转矩波动与突变,以及部分工况下的共振有关。