电动汽车混合储能系统拓扑结构与控制策略综述

混合储能系统兼具高功率密度和高能量密度,可有效提升电动汽车动力性能和续驶里程.围绕电动汽车混合储能系统拓扑结构和控制策略,本文首先对混合储能系统及其典型储能装置进行概述,并对混合储能系统技术难点进行分析.之后在分析隔离型双向DC/DC变换器和非隔离型双向DC/DC变换器拓扑结构、工作原理和基本特性的基础上,综述分析了被动、半主动和全主动3种混合储能系统的工作原理和优缺点.然后,重点分析了基于规则的控制策略、基于优化的控制策略和混合控制策略3大类混合储能系统控制策略的工作原理.最后对混合储能系统的发展趋势进行了展望.

燃油增程式电动汽车动力系统关键技术综述

增程式电动汽车又称里程延长式电动汽车,作为纯电动汽车的平稳过渡车型,以其效率高,电池容量小,不会因缺电抛锚等优点受到了广泛的关注。该文针对燃油增程式电动汽车的动力部件选型、动力系统配置、系统协调控制与效率优化等关键技术问题进行了分析研究。对比分析国内外相关技术方案的同时,结合自主研发的一款增程式电动汽车进行了动力系统关键技术的探讨。最后,展望了增程式电动汽车的技术发展,提出了几个值得关注的相关重要研究课题与研究方向。

车用汽油发动机电子控制系统研究现状与展望

发动机电子控制系统是高性能、高可靠性发动机开发的核心研究内容,是保证发动机动力性、经济性和排放性的重要因素之一.针对车用汽油发动机,本文首先分析了典型的车用汽油发动机电子控制系统结构,然后围绕电子节气门控制系统、燃油喷射控制系统、点火控制系统、空燃比控制系统、怠速控制系统、涡轮增压控制系统、爆震检测与控制系统以及汽油机先进燃烧模式控制这8项关键问题展开论述,并着重介绍了近年来国内外的研究内容和研究成果.最后对车用汽油发动机电子控制系统的发展前景和发展方向进行了展望.

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。

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.

增程式电动汽车功率流优化策略

针对增程式电动汽车工作在增程模式时,如何避免动力电池荷电状态(state of charge,SOC)的持续下降、减少对发动机和发电机转速/转矩的频繁调整、改善整车燃油经济性的问题,提出一种增程器功率流优化方法。首先对测量到的整车实时电功率依次进行发电效率修正、动力电池SOC修正和功率变化率修正从而得到增程器目标功率,同时还根据整车实时电功率以及动力电池SOC设计发动机启停控制策略。然后根据增程器的油电转换效率特性和最佳油电转换效率曲线计算出发动机/发电机的目标转速/转矩。最后在新欧洲行驶循环(new European driving cycle,NEDC)、联邦试验程序(federal test procedure,FTP)和高速公路燃油经济型试验(high way fuel economy test,HWFET)三种测试工况下进行了台架实验,结果表明文中提出的方法能够有效的避免动力电池SOC的持续下降,提高整车的燃油经济性,同时还降低了对发动机转速控制系统和发电机转矩控制系统的性能要求。

智能网联电动汽车节能优化控制研究进展与展望

提升纯电动汽车整车能效、降低百公里耗电量,是我国新能源汽车产业发展的重大需求.智能网联背景下,V2X(Vehicle to everything)网联信息以及激光雷达、毫米波雷达、摄像头、定位及导航装置等各类车载传感器,为智能网联电动汽车(Connected automated electric vehicle,CAEV)提供了全方位的信息交互、共享和状态感知能力,赋予了其巨大的节能优化潜力.针对CAEV节能优化控制问题,首先从动力电池、电机控制器、驱动电机、传动机构、轮胎和驾驶决策六个环节分析电动汽车的典型损耗特性,从决策、控制和执行三个层面分析CAEV的能量转换过程及耦合关系,以及网联信息对CAEV的节能影响;然后,从决策层车速优化、控制层驱动/制动转矩优化控制和执行层电流矢量优化控制三个方面,对各层的节能优化问题进行阐述,并重点对国内外研究现状进行归纳分析;最后,对决策层、控制层和执行层CAEV节能优化控制的难点以及现有研究工作进行总结,并对下一步发展趋势进行展望.

电动汽车增程器燃油效率优化控制

针对如何提高增程器燃油效率,降低整车油耗的问题,提出了一种基于PRP共轭梯度法的增程器燃油效率优化控制方法.首先,以产生给定能量燃油效率最高为优化性能指标,以发动机转矩和发电机转矩为寻优变量,建立了增程器燃油效率优化控制问题的离散系统模型.然后,对算法实现过程中发动机、发电机的最高转速和最大转矩限制的处理方法进行了阐述,给出了基于PRP共轭梯度法的增程器燃油效率优化控制问题的数值实现方法的详细步骤.最后,仿真和实验结果表明本文提出的优化控制方法可以有效提高增程器的燃油效率.

直流母线单电流传感器零点漂移误差自校正策略

为了研究三相两电平逆变器中直流母线单电流传感器零点漂移对相电流重构精确度的影响,阐明了直流母线单电流传感器相电流重构原理,对比了多电流传感器与单电流传感器零点漂移误差,揭示了零点漂移误差产生的原因及扩大效应的产生机理,基于插入互补有效电压矢量代替零矢量的空间矢量脉冲宽度调制方法,提出了零点漂移误差自校正策略。分析了各扇区电流观测窗口时长,利用互补有效电压矢量动态电流双采样,实现了相电流重构与电流零点漂移量的自检测和自校正。搭建了基于TMS320F28035型DSP为电驱动控制器的实验平台,在额定转速以内的工况下,自校正后的重构相电流误差小于3.56%,表明了所提误差自校正策略能为控制系统提供可靠的重构电流。

基于PLL自适应滑模观测器的PMSM无传感器控制

针对传统滑模观测器无传感器控制方法反电动势基波中高频谐波含量高、抖振严重以及转子位置估计误差大等问题,提出了一种锁相环结构(PLL)自适应滑模观测器永磁同步电机无传感器控制方法。首先,在满足Lyapunov稳定性的前提下,推导并建立了反电动势的自适应律,通过构造自适应滑模观测器,使得反电动势观测误差迅速衰减;同时采用带有消除旋转影响环节的锁相环得到转子位置,消除了转速变化的影响,进一步提高了观测精度;最后,在一台2.9 kW表贴式永磁同步电机上进行了实验验证。实验结果表明,该方法有效地抑制了滑模抖振,降低了反电动势中的高频谐波,提高了转子位置的观测精度。

基于扩展PSO和离散PI观测器的电池SoC估计

为了抑制锂电池固有的非线性特性以及复杂的车载环境所带来的外部干扰对锂电池荷电状态(state of charge,SoC)估算的影响,采用改进的Thevenin锂电池等效电路模型,利用扩展粒子群算法(extended particle swarm optimization,EPSO)离线辨识以及在线修正模型参数,并设计了一种离散PI观测器(discrete PI observer,DPIO)来获得锂电池SoC估算值,该算法具有结构简单,易于移植等优点。实际测量数据结合MATLAB/Simulink仿真实验结果显示基于扩展PSO和离散PI观测器的锂电池SoC估计值最大绝对误差小于2.5%,优于基于扩展卡尔曼滤波算法的SoC估算算法和基于人工神经网络的SoC估算算法,而且速度更快,鲁棒性更好,能够胜任实际车载锂电池估算场合的需求。

充放电模式下动力电池组动态均衡控制方法

针对电动汽车动力电池单体SOC不一致及传统静态均衡控制方法均衡速度较慢等问题,提出了一种充/放电模式下动态均衡控制方法。首先,分析了"并联单体解耦-分布式控制器串联"动力电池组的结构特性,在此基础之上,提出了均衡加速系数自适应调整方法,根据与平均SOC之间差异动态调整均衡加速系数η,对单体电池充/放电速率进行动态调整,实现了充/放电过程的动态均衡管理。最后针对6组动力电池单体进行了均衡实验,实验结果表明,所提出的动态均衡控制方法在提升均衡速度的同时有效地提高了单体SOC的一致性。

动力电池组分散式主动均衡控制系统

针对动力电池组使用过程中单体SOC不一致问题,提出一种分散式主动均衡控制系统。首先,对“单体解耦-分散式控制器串联”主动均衡控制系统拓扑结构进行了分析。在此基础之上,通过在放电过程中实时调整分散式控制器母线电压调节系数α及均衡加速系数β,在保证母线电压稳定的前提下,实现了单体放电速率的线性动态调节。最后,在恒阻放电模式及模拟高速公路燃油经济型试验HWFET(high way fuel economy test)测试工况下进行了均衡试验。试验结果表明,所提出的分散式主动均衡控制系统,可实现动力电池组放电过程中的在线主动均衡,避免了传统电荷转移式均衡方法存在的无效充放电循环,同时可对母线电压适当调节,满足了不同负载的工作电压需求。

EHB用无刷直流电机齿槽转矩电流补偿控制策略研究

电子液压制动系统现已普遍使用无刷直流电机,但其齿槽转矩会影响电机伺服控制品质,进而阻碍EHB综合性能的提升。为此,开展EHB用无刷直流电机齿槽转矩的电流补偿控制策略研究。首先,通过解析分析和有限元方法获取齿槽转矩变化规律;其次,根据齿槽转矩与转子位置的映射关系,提出基于电机位置信号的转矩实时电流补偿控制策略;最后,搭建电机的控制模型和有限元模型,并进行联合仿真。研究结果表明:加入电流补偿控制策略后,电机转速和转矩波动明显降低,位置伺服精度得到提升,有效抑制了齿槽转矩对电机伺服控制品质的影响。

误差自校正随机脉冲宽度调制相电流重构研究

针对电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的直流母线单电流传感器相电流重构技术问题,分析直流母线采样过程中不可观测区域的存在机理以及由采样精度降低导致的采样误差,提出一种误差自校正随机脉冲宽度调制方法(ECR-SVPWM)。在定义的不可观测区域内对调制波进行随机移位,为电流检测提供可靠的采样窗口,消除了电流不可观测区域。同时,通过移相构造存在互补有效矢量,并通过动态电流双采样判断两次采样电流是否完全互补,进而得到电流零点漂移量,对三相电流进行补偿,实现电流零点漂移的自检测和自校正。实验结果表明,所提误差自校正随机脉冲宽度调制方法重构相电流误差小于3.1%,畸变率低于5.32%。