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。

基于优化功率跟随控制的E-REV能量管理策略研究

基于功率跟随控制的增程式电动汽车能量管理策略具有减缓电池寿命衰减与提高车辆NVH性能等优势,但存在阈值参数依赖性强、增程器启停频繁等问题,为此提出了一种基于优化功率跟随控制的E-REV能量管理策略。依据车速、SOC状态与驾驶员的加速踏板力度等信息特征,制定基于功率跟随控制的能量管理策略。在此基础上,针对固定规则参数的局限性,以车辆行驶总成本与SOC变化梯度为目标函数,结合灰狼优化算法对增程器启停功率阈值参数进行优化,减少发动机频繁启停现象。运用Matlab/Simulink搭建控制策略模型,并联合基于Simcenter/AMESIM搭建的整车物理模型进行仿真试验,结果表明:CHTC-LT循环工况下,优化功率跟随控制策略与功率跟随控制策略相比,SOC最大波动值降低了28%,增程器启停次数减少了28.5%,整车燃油经济性提升了6.89%。

太阳能增程式发电系统续航里程分析

为应对环境污染等因素,国家层面逐步倡导和支持新能源汽车开发。就目前而言,纯电动汽车续航里程不足的问题依旧阻碍着新能源汽车的发展。为解决这一问题,文章开展了太阳能增程式发电系统对纯电动汽车供电的研究。在车顶装载四块A级单晶硅发电板吸收太阳散发的能量,利用控制器和功率分析仪,对发电板转换的电能和实际为蓄电池充电的电能进行数据记录,并进行理论计算和实验发电量的对比分析。通过固定式台架测试和移动式整车测试两组实验,测试实际情况下可转换的电能以及可增加的里程数。实验结果表明,一天内太阳能电池的发电量与实际充入动力电池包的电量有一定的电量损失,但仍可以为汽车增加20~30 km的续航里程。

增程式电动履带拖拉机设计与试验

针对缺乏适宜温室大棚作业的小功率电动拖拉机的问题,本文设计了一台10 kW增程式电动履带拖拉机,完成了工况分析、电驱系统设计和试验。针对行走、旋耕、开沟工况进行了性能测试,试验结果表明所设计的增程式电动拖拉机能够实现传统燃油履带式拖拉机所具备的功能。测试结果表明,速度4.8 km/h行走工况电动机消耗功率约为3.2 kW,速度2 km/h旋耕作业工况电机消耗功率约为3.75 kW,速度2 km/h开沟工况电机消耗功率约为3.3 kW。当前电池配置下,可以支持行走工作2.2 h,旋耕工作1.9 h和开沟工作2.1 h,纯电模式基本满足小规模温室大棚零排放作业需求。需要持续大负载工作时,增程式电动拖拉机可以启动增程器与电池协同供电以实现持续工作。

一种增程式果园管理车辆的设计与分析

针对我国果园种植地区地形复杂多样,使用专用大型机械存在着生产效率低、能源利用率低、不能灵活地进行作业等问题,以山地丘陵地区为设计背景,设计一种小型、节能、灵活的增程式山地果园管理车辆。采用模块化、多功能、一机多用的农机设计理念,用CATIA软件对该车辆进行三维建模,对动力系统部件进行选型和计算,并进行动力系统的设计。最后得出该车辆可以稳定地完成行走、旋耕等工作。该车辆结构合理,相比于传统的果园旋耕机,提高了生产效率,并且可以使增程器维持在一个节能的工况,使得能源利用率有了很大的提高,符合国家提出的“双碳政策”,为山地果园管理车辆的设计提供了一种参考方案。

增程式动力系统测试台架开发及应用

开发电动城市客车增程式动力系统测试台架,实现电机、发电机及发动机的耦合试验,在整车批量生产前完成增程式动力系统控制策略验证、比油耗验证、安装设计验证及整车性能验证,使某电动城市客车开发周期降低30%。

两挡变速器增程式电动汽车动力性研究

为了提高增程式电动汽车的动力性,以某无变速器的增程式电动汽车为研究对象,基于整车基本参数和动力性能参数,合理匹配两挡变速器。运用CRUISE软件对整车的动力性进行仿真,验证动力性参数匹配的合理性。仿真结果表明:在增程式电动汽车上搭载两挡变速器的方案是可行的,最高车速提高了7.4%、爬坡度增加了19.5%,百公里加速时间缩短了3.4%,整车的动力性比原来有所提高,为后期增程式电动汽车的实车改造提供了参考依据。

增程式电动汽车动力系统参数匹配与仿真

为了使增程式电动汽车动力系统的关键部件驱动电机、蓄电池及增程器在最佳工作区域运行,首先在对增程式电动汽车结构分析的基础上,根据整车基本参数及性能指标要求,对动力系统各部件的参数进行匹配,然后在Cruise仿真软件中对动力性进行仿真。仿真结果表明,满足增程式电动汽车对动力性能指标的要求,参数匹配合理,为后续控制策略的研究及经济性仿真提供理论基础。

增程式电动客车动力系统集成与匹配分析

增程式电动客车具备一定里程纯电行驶和长距离增程行驶的特点,能缓解纯电动客车里程忧虑问题。文章针对市场需求和实际应用场景,对增程式电动客车动力系统中的驱动电机、动力电池、增程器总成等核心部件进行了性能匹配设计,并在MATLAB-Simulink软件平台中建立整车动力系统动力学模型。基于纯电为主、增程为辅的使用特点,制定了增程式动力系统总体工作策略,而后对常用车速巡航维持功率、高速巡航维持功率进行计算,并对中国重型商用车辆行驶工况(CHTC-C)下增程器输出功率与动力电池能量变化进行仿真分析,结果表明增程器输出功率越小,需要动力电池补偿的驱动能量越多,当达到某一经济功率时动力电池电量基本平衡。相比于传统单一工况匹配增程器功率的方式,文章考虑特定场景具体需求,并对多种工况下增程器经济功率和最大输出功率进行分析,为增程器选型及后续功率跟随策略的完善提供了思路。

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。

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。

基于动力分布设计的增程式电动汽车

以某小型增程式电动汽车为原型，提出了一种基于动力分布设计的新构型方案。在此基础上进行了参数匹配与设备选型，并提出了适合这一构型方案的控制策略。结合匹配结果和试验数据，使用AMESim和Matlab／Simulink联合仿真平台搭建了整车数学模型，并针对动力性、纯电动续驶里程、再生制动效率及增程模式能耗等方面进行了仿真分析。结果表明：基于动力分布设计的增程式电动汽车，在不降低动力性能的前提下，拥有较小的整备质量和较高的再生制动效率，可提高纯电动续驶里程30％以上、降低增程模式能耗3％～6％，具有节能潜力。

大功率半导体激光器最新研究进展

大功率半导体激光器在军事领域和工业领域有着广泛的应用。综述了大功率半导体激光器最新研究进展,着重于在提高可靠性、提高功率转换效率、波长稳定、拓展波长范围等方面所取得的进步,并对目前大功率半导体激光器在材料加工领域中的直接应用进行了介绍,并展望了其发展趋势。

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。

增程式电动汽车及其动力锂离子电池

增程式电动汽车(E-REV,extended-range electric vehicle),是指在纯电动汽车基础上,增加一个内燃发电机增程器(RE),给电池充电或直接驱动电机以增加续航里程,从而克服纯电动汽车续驶里程短的瓶颈的新型电动汽车。是介于传统混合动力汽车与纯电动汽车之间的车辆类型,在排放、噪音、系统复杂性等方面优于传统混合动力汽车,但又比纯电动汽车在续驶里程和成本方面更具优势,因此,E-REV更具大规模商业化应用推广价值。E-REV所携带的动力电池本身的续驶里程并不大,但它要求具备更高的效率,同时具备高能量密度与高功率密度,这势必给锂离子电池的发展带来新的挑战与机遇。本文简要介绍E-REV及其发展以及对我国新能源汽车发展的重要意义,在此基础上,重点对适合于E-REV的动力电池进行分析。

电动汽车增程器能量管理策略研究

为了对电动汽车增程器进行有效控制的同时,兼顾动力电池组寿命,研究了一种基于模糊控制的功率跟随和恒温器策略相结合的能量管理策略,通过在在Matlab/Simulink和AVL CRUISE中分别建立控制系统模型和增程式电动汽车整车模型,进行两者联合动态仿真,开展基于模糊控制的增程式电动汽车能量管理策略研究。研究结果表明,控制策略快速准确响应电动汽车动力性需求的同时,兼顾动力电池组SOC值稳定,将发动机工作点控制在最优制动油耗线附近,有效改善了增程器效率和排放。

增程式电动城市客车动力系统匹配与仿真

设计了一款增程式电动城市客车,为使设计车辆满足动力性与经济性要求,对车辆动力系统中的驱动电机、动力电池与增程单元进行了参数匹配,并提出了一种基于功率跟随式的增程式电动城市客车动力系统控制策略。在MATLAB/Simulink环境下建立了控制策略模型,利用CRUISE软件建立了整车模型,进行了车辆动力性仿真与循环工况仿真,确定了增程单元发动机工作的高效区间。仿真结果表明,车辆能够满足设计要求,使用功率跟随式控制策略能够提高动力电池充电的安全性和使用寿命。

增程式电动汽车控制策略的优化研究

针对增程式电动汽车恒功率控制策略中发动机工作点难以选择的问题,运用一种基于多目标遗传算法的优化方法,以百公里油耗和排放指标为优化目标,利用AVL CRUISE和Matlab/Simulink软件联合建立增程式电动汽车整车动态性能仿真分析模型,针对NEDC工况和FTP75工况进行恒功率控制策略下发动机工作点优化,仿真结果显示,优化后的发动机工作点有效改善了百公里油耗和尾气排放量。该优化方法可以减少设计者调试和选择电动汽车增程器发动机工作点的时间,具有良好的实用价值。

不同续航里程动力辅助系统启停控制优化

针对某款增程式电动车,为满足不同负荷功率需求,制订了多点能量管理策略,以油耗最小为目标构建了动力辅助系统(APU)启停控制优化模型,以性能指标和电池循环寿命为约束,优化了不同工况不同行驶里程的APU启停控制参数,实现了续航里程自适应APU启停控制。结果表明:与优化前油耗相比,NEDC100/NEDC200、CUDC100/CUDC200分别减少15.87%/2.09%、42.24%/14.54%。对比优化前后能量消耗,得到同里程下减少油耗方式:单一负荷下,缩短APU工作时间;不同负荷情况下,延长中低负荷下工作时间,从而缩短高负荷下工作时间。

增程式电动汽车多模式切换控制策略与性能仿真

为了改善增程式电动汽车各项性能,依据某款电动汽车性能要求,对整车动力系统进行了动力系统参数匹配,在串联式混合动力电动汽车模型的基础上,运用Advisor对蓄电池、发电机等模型进行了优化与改进,对控制策略进行了仿真建模,分别计算出发动机的高效与最优工作区域,建立了动力切换控制逻辑关系,在CYC_1015循环工况下对整车性能进行了研究。结果表明,整车动力性、经济性和排放性均得到显著改善,最高车速大于140 km/h,燃油机节油率达到37%,电动机峰值扭矩170 N·m,工作效率为82.8%,比优化前提高3%;发动机峰值扭矩80 N·m,工作效率为19.4%,比优化前提高29%;HC、CO、NOx排放量与优化前相比分别减少了75%、69.3%、100%。