轻度混合动力汽车再生制动能量管理策略

提出以满足ECE制动法规为前提,蓄电池再生制动能量回收最大为优化目标的轻度混合动力汽车再生制动能量管理策略。基于发电机效率图、蓄电池充电效率图和发动机反拖阻力矩图,建立发电机和行车制动系的制动力分配优化模型,分别获得采用有级式变速器和无级变速传动的轻度混合动力汽车在不同制动强度下的再生制动能量管理控制规则。分别对采用单离合器—有级式变速器、双离合器—有级式变速器和无级变速器三种传动型式的轻度混合动力汽车进行NEDC循环工况仿真,结果表明采用双离合器—有级式变速器的轻度混合动力汽车再生能量效率最高。对采用有级式变速器的混合动力系统完成了基于dSPACE快速控制原型技术的再生制动控制试验。

轻度混合动力汽车巡航工况总工作效率分析和优化

在混合动力电动汽车巡航工况时,为了降低油耗和延长电池的使用寿命,对其能量管理策略的优化除了考虑发动机和电动机工作点的优化之外,还应考虑电池工作点的优化。针对这个问题,建立一种具有无级变速结构的轻度混合动力电动汽车的纵向动力学方程,在此基础上综合考虑发动机、电池、电动机与传动系统的效率,分析车辆巡航工况下的系统效率,得到系统效率优化的目标函数和约束条件。随后利用序列二次规划算法对轻度混合动力电动汽车系统效率进行优化计算,从而确定车辆巡航工况下的最佳蓄电池功率和最佳无级变速器(Continuously variable transmission,CVT)减速比。优化结果揭示出驱动系统的特性,可为驱动系统的优化奠定基础。

CVT轻度混合动力系统电动机和发动机联合工作模式下的系统效率优化

进行无级变速器(Continuously variable transmission,CVT)轻度混合动力电动汽车关键部件效率的试验数值建模,基于效率数值模型和系统的纵向动力学方程,分析推导出混合动力电动汽车驱动工况不同工作模式下的系统效率计算公式,得到了系统效率优化模型,利用序列二次规划算法对CVT轻度混合动力电动汽车驱动工况的系统效率进行优化计算,从而确定了驱动工况不同工作模式下的最佳电动机/发电机输出功率和最佳CVT速比,为驱动工况下CVT轻度混合动力汽车系统效率的提高和控制策略的优化提供了方法和依据。

CVT插电式混合动力汽车经济性控制策略

针对搭载CVT的插电式混合动力轿车,设计了一种基于动力源外特性曲线和驾驶员踏板操作信号的需求转矩解析方法,在此基础上提出驱动和制动工况下基于瞬时经济性成本最低的能量管理策略,该策略以需求转矩、车速和电池SOC为状态变量,以发动机节气门开度、电机转矩、CVT速比为控制变量.进一步研究了电量消耗阶段有无发动机单独驱动模式对整车能耗经济性的影响.通过自行搭建的前向模型进行仿真,结果表明,电量消耗阶段无发动机单独驱动模式的控制策略具有更强的综合性经济优势.

CVT混合动力汽车再生制动系统仿真

根据试验获取的镍氢电池快速充电特性和集成启动电机(Integrated starter/generator,ISG)发电特性,分析电动机发电效率与电池充电效率的变化规律,得到在不同输入条件下电池电动机联合效率曲线图,从而确定电池电动机联合高效优化工作线。基于此优化工作线,制定CVT速比控制策略及再生制动控制策略,并建立整车再生制动系统模型,在典型城市驱动循环工况下进行仿真分析与试验验证。结果表明,提出的基于电池电动机联合高效工作比基于电动机单独高效工作的CVT控制策略能进一步提高再生制动能量回收率。

基于无级变速器速比控制的插电式混合动力汽车再生制动控制策略

为了能够在不影响驾驶制动意图的同时尽可能多地回收制动能量,首先在基于再生制动门限值所制定的理想再生制动力分配策略的基础上,考虑电机、电池及无级变速器(CVT)综合效率最优的目标要求,制定了基于综合效率最优的CVT速比控制策略;然后,根据制动过程中传动系统动态特性分析所得到的系统惯性矩与驾驶制动意图之间的关联规律,以提高再生制动功率为目标,采用离散穷举优化方法对CVT目标速比及制动力分配进行修正,从而提出了基于速比变化限制及电机协调控制的CVT速比优化控制策略。仿真结果表明,在不同的工况下,本文提出的再生制动控制策略能使车辆在制动过程中有效跟随驾驶员的制动意图,同时提高再生制动能量回收率,改善驾驶性能。

基于无级变速器的并联式混合动力汽车能量管理策略

针对一种采用金属带式无级变速器(CVT)的并联式混合动力汽车(PHEV),以发动机稳态效率图和电池的充放电内阻曲线为依据,提出基于逻辑门限方法的PHEV能量管理策略,实现混合动力系统不同工作模式间的动态切换。并通过确定不同工作模式中混合动力系统的最佳工作曲线,合理控制发动机和电动机的转矩分配以及CVT的速比。基于ADVISOR仿真平台的仿真研究表明,所提出的能量管理策略能够在满足车辆动力性能指标的前提下有效地降低混合动力汽车的燃油消耗,并能将电池组电池荷电状态(SOC)维持在合理的范围内。

CVT插电式混合动力汽车全局优化控制策略

针对一款无级变速器(CVT)插电式混合动力汽车,采用瞬时优化算法对CVT的速比进行实时优化,将优化结果嵌套在动态规划算法中进行全局优化,获得发动机与电机的功率分配;采用误差反向传播(BP)神经网络对发动机与电机的工作点进行训练拟合,得到优化控制MAP图,用于循环工况的实时控制。在Matlab/Simulink仿真平台下建立模型进行仿真,结果表明:采用BP控制策略的能耗经济性在新欧洲行驶循环(NEDC)、城市测功器驾驶进程(UDDS)和高速路燃油经济测试(HWFET)循环工况下与门限值控制策略得到的结果相比,都有不同程度的提高。

电磁功率分流混合动力汽车传动控制模式研究

设计了电磁功率分流混合动力系统,此系统采用双转子有刷电动机对发动机进行功率分流调节,可同时起到电磁离合器和无级变速箱的作用。在分析系统结构、工作原理和确定整车控制模式的基础上,基于NEDC循环利用整车仿真模型对控制模式进行了验证,并对整车动力性和经济性进行了分析。结果表明:针对电磁功率分流混合动力系统所涉设计的传动控制模式在各种工况下工作正常;采用该控制模式的整车0～100 km/h加速时间为12 s,满足最大爬坡度的指标,符合整车动力性设计的要求;整车的综合油耗为4.75 L/(100 km),与传统车相比节油率达到41.3%。

强混CVT轿车模式切换控制

对一种并联式强混CVT轿车动力传动系统的工作模式及发动机、ISG电机和CVT的工作特性进行了分析。建立了各驱动模式的数学模型,对各驱动模式的工作区域进行了划分,制定了各驱动模式间切换的条件和行进中电机启动发动机的扭矩协调控制策略。利用Mat-lab/Simulink仿真软件建立了基于该控制策略的强混CVT轿车传动系统动力学模型,并进行了典型模式切换过程(电起机)的仿真研究。对行进中电机启动发动机过程进行了台架试验。仿真和试验结果均表明所提出的扭矩协调控制策略能有效减小该混合动力传动系统模式切换时的扭矩波动和冲击。

机电式CVT插电式混合动力系统模式切换控制

通过对机电控制无级自动变速器(CVT)结构的分析,提出插电式混合动力车辆搭载机电控制CVT的传动方案。根据传动方案,分析了系统的主要工作模式;根据系统结构,建立了系统动力学模型。在此基础上提出了模式切换过程中基于CVT速比控制的模式切换策略。在MATLAB/Simu-link仿真平台上,搭建了系统模式切换控制仿真模型,并进行了纯电动/混合驱动模式切换仿真。仿真结果表明,采用所提出的控制策略与传统切换方式相比,能大大降低系统冲击,提高模式切换品质。研究结果可为机电控制CVT的应用提供理论参考。

电磁耦合强混合动力车技术研究

混合动力车的节油和减排效果应明显,开发强混合动力车是最现实的解决方案。基于动力伺服概念,以直接电磁耦合技术,选择机械功率透过式双电机方案,开发了动力伺服油电强混合动力系统,同时对整车动力系统结构、工作原理以及整车控制策略进行了分析。运用Matlab/Simulink建立整车模型,对发动机、电动机以及双转子发电机的输出转矩进行了仿真分析,在电机试验台架上对电机的外特性以及工作效率进行了相关试验。研究结果表明:输出转矩仿真值能很好的满足循环工况需求,且电机输出效率高,可达86%,满足混合动力车设计要求。上述研究对今后电磁耦合油电强混合动力车的整车标定匹配工作具有参考作用。

插电式混合动力轿车的能量管理策略与仿真

针对一款新设计的基于金属带式无级自动变速器(CVT)的插电式混合动力轿车(PHEV)的特点,依照整车不同电量状态和功率需求,提出了一种多阶段多目标的能量管理策略。控制电机输出扭矩,以调整发动机工作点;控制CVT比,以优化电机工作点。在Matlab/Simulink平台下,用前向仿真方法,搭建整车模型;在新欧洲行驶循环(NEDC)工况下,进行仿真。结果表明:在不同工况下,该能量管理策略,满足了整车的控制需求,合理地分配了电机扭矩和发动机扭矩;等效油耗为4.26 L/(100km),比常规汽油车节能46.1%。因而,验证了该能量管理策略的有效性。

基于回流无级变速传动的混合动力汽车运行模式转换控制策略

搭载回流无级变速传动装置的插电混合动力汽车在动力切换过程中存在两种切换形式:动力源之间的驱动模式切换和纯无级状态与回流状态之间的调速模式切换,两种切换都会导致动力耦合系统扭矩突变,影响汽车平顺性。在对回流式混合动力系统工作特性分析的基础上,制定了针对不同切换过程的扭矩协调控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真平台进行了验证。结果表明,该策略能够有效地减少该系统切换过程中的转矩波动和冲击。

混合动力电动汽车无级变速-动力耦合机构

为提高混合动力电动汽车燃油经济性,设计了一种五杆行星轮系动力耦合机构。该机构利用双行星排实现三动力耦合,其中,发动机与行星架相连,电机1通过链轮1和太阳轮1相连,电机2和太阳轮2相连,并通过链轮2把动力传到驱动桥。推导了输出轴转速与三个动力源转速的关系,传动比分析表明,该机构在实现动力耦合的同时,还能在运行过程中无级变速。对启动、起步、加速和上坡、巡航、滑行、刹车制动、低速纯电动和倒车等8种运行工况进行了能量流动路径分析,采用Advisor软件在某车型上对耦合机构进行了新欧洲行驶工况仿真验证。研究结果表明,回收的制动能量增加了45kJ,回收率提高了3.42%,有效地提高了整车燃油经济性。

纯电动汽车与无级变速器匹配控制策略的建模与仿真

为了更好地节约电动汽车电池能量、增加其续航里程及满足电动汽车在不同工况下的行驶要求。通过对机械电子式无级变速器的速比控制目标与要求进行分析,将驾驶员加速踏板的变化解释为瞬时的功率需求。利用MATLAB/Simulink和Cruise两种软件的各自优势,在MATLAB/Simulink环境中设计了一种经济性和动力性折衷的速比PID控制器以实现速比控制;在Cruise中搭建了整车模型,将Simulink中的模型以API形式导入并进行联合仿真分析。最后得出搭载EMCVT应用本文速比控制策略的电动汽车比搭载固定速比减速器的电动汽车加速时间短,爬坡能力更强,节约电池能量,续驶里程更长。

基于系统效率最优的CVT混合动力轿车转矩优化分配方法

无级变速器CVT消除了挡位概念,其速比在一定范围内连续可调。配备CVT的混合动力汽车能够实现动力源转矩和传动系统的优化匹配。针对此问题,提出了基于系统效率最优的CVT中度混合动力轿车动力源转矩优化分配方法:。该方法:综合考虑了各个关键部件的效率,以混合动力系统的总体效率为优化目标,以车速、车辆加速度、电池SOC为状态变量,优化分配了驱动工况下各动力源输出转矩,为整车能量管理策略的制定奠定了基础。

混合动力电动汽车的研发实践

混合动力汽车HEV(HybridElectricVehicle)有两个以上的动力源,通过加速助力、再生制动、怠速启停等措施和系统能量管理,可实现比常规汽车CV(ConventionalVehicle)更好的动力性、经济性和排放性能。采用集成发电机/电动机ISG(IntegratedStarterandGenerator)和ISG控制器作为助力装置,采用蓄电池和电池管理系统作为能量平衡单元,采用多能源动力总成管理系统作为混合动力系统的中央控制单元,分别采用手动变速器MT(ManualTransmission)和自动变速器CVT作为混合动力汽车的传动系统,完成了两款混合动力电动汽车样车的研制。

并联混合电动车辆采用无级变速器速比控制对燃油经济性的改进

考虑到并联混合电动车辆(HEV)动力系响应滞后,建议采用无级变速器(CVT)速比控制方法来实现HEV的燃油经济性的改进。在该方法内,由估算于动力系响应滞后之后根据车辆速度来修正目标CVT速比,并推荐一个加速图谱来估算响应滞后的车辆速度。该CVT速比控制方法采用HEV台架试验机试验证实。根据试验结果,可以看到用修正速比控制方法发动机工作迹线比用常规CVT速比控制对于适度加速模式可以有更有效换档范围,故能给出最佳的燃油经济性。此外,还采用HEV动力系模型对联邦城市驱动计划性能仿真进行估算响应滞后对燃油经济性的影响。仿真结果表明作为响应滞后采用修正CVT速比增大可以实现最佳的燃油经济性。但在实际应用中,要求最佳燃油经济性和加速性能之间进行折衷。

功率分流混合电动车辆模型的演算和实验论证

由于环保和效率等原因混合电动车辆(HEVS)已经具有很大的吸引力。一个典型的HEV由两个动力系统:一个是普通的动力源如一台汽油机、一台柴油机或一组燃料电池和一个电动系统(包含一台电动机和一台发电机)组成,它可能产生比普通车辆高的燃油经济性。而且,这样的车辆不需要外部充电,而在其内部存在燃料基本设施。HEV的功率分流动力系统构造的独特的HEV动力系统结构串联和并联型式的优点。但是操纵功率分流HEV动力系统要求一个完善的控制系统。设计这样的控制系统要有适当精确的HEV装置的平面模型。对于串联和并联型式的大量研究已经开发了许多动力平面模型。但一个完整的和有效的功率分流HEV动力系统的动力模型尚处于初期阶段。本文提出了在不同传动条件下可实际地和重复所有静态和瞬态现象的功率分流动力系统HEV的动力模型。首次表明了数学推导和这种平面模型和构件的表达,其次是通过计算机仿真分析、验证及性能鉴定和试验车辆在Ford公司性能道路试验实测进行比较。该模拟和实验结果的极好的吻合证实所引导的平面模型的精确性和正确性。因为该平面模型是综合用型谱方法论的系统定向子系统建立的,它很容易改变子系统的功率。开发该平面模型是用来分析和了解动力系的控制动力学,子系统和构件间的干扰以及由于工况和波动的影响的变化的系统瞬变。该平面模型也可用于车辆系统控制器的开发,能量管理战略的估价,结果的解析,编码算法的证明,及其中其他许多目的。