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%。

基于多混沌算子遗传算法的混合动力汽车控制策略优化

为某款装备了电池/超级电容混合储能系统的并联型混合动力汽车设计了模糊控制策略.结合遗传算法的种群进化和混沌序列的随机遍历特性,将混沌初始化算子、混沌扰动算子、混沌局部搜索算子引入多目标非占优排序遗传算法(NSGA-II)中,构建了新的多混沌算子遗传算法(MCO-NSGA-II).运用MCO-NSGA-II算法进行了混合动力汽车模糊控制策略优化,以改进车辆的燃油经济性及HC、CO和NOx的排放性能.仿真结果表明,混沌初始化算子和混沌扰动算子可以改善原NSGA-II算法的搜索能力并增加种群多样性,而混沌局部搜索算子可以进一步增强算法局部搜索能力,能更好地搜索到理想的Pareto解集.运用MCO-NSGA-II算法进行优化,使混合动力汽车在欧洲城市驾驶循环(ECE)下的燃油消耗降低了11.8%,HC、CO和NOx排放分别下降了7.72%、15.72%和11.77%.

基于模型的汽油机电子节气门控制器设计

建立了电子节气门系统模型,并通过系统辨识方法得出模型参数.根据被控电子节气门的摩擦力和非线性回位弹簧模型,设计了前馈非线性补偿控制器.将经过前馈非线性补偿后的电子节气门系统简化成线性系统,并对该线性系统进行H无穷控制器的设计.对设计的H无穷控制器进行离散化,并加入比例控制环节来弥补控制器离散化导致的性能下降.经过试验验证,在前馈非线性补偿器、H无穷控制器和比例控制的作用下,被控电子节气门的性能达到了设计需求.

某型混合动力汽车协调换挡控制策略的研究

本文针对一款装有机械式自动变速器和后驱电机的混合动力汽车开发了协调换挡控制策略,对车辆冲击和离合器摩擦损失进行优化。控制策略将换挡过程分为发动机主动调速、离合器接合和恢复并联驱动3个阶段。采用模糊PID控制器和模糊控制器分别进行发动机转速调节和离合器接合速度调节,并用电机对动力系统转矩波动进行补偿。仿真和台架试验结果,采用虽然该协调控制策略虽然换挡时间相对延长,但能同时减小车辆冲击和离合器摩擦损失,将冲击度控制在±4 m/s^3范围内,并只产生很小的离合器摩擦损失,汽车的换挡品质得到明显改善。

汽车传动系动态性能试验台驱动模拟方案的控制与仿真

提出了一种汽车传动试验台驱动部分的控制方案。该试验台驱动部分使用一台交流异步电机来模拟汽车发动机。为了能让该交流电机精确的模拟发动机的动态特性,本文首先提出了基于发动机特性曲线对电机电磁转矩给定值的标定与修正方法。由于发动机的惯量与阻尼与驱动电机不同,本文分别提出了开环转矩补偿与带有开环转矩前馈的闭环转速控制两种方法,运用经典控制理论知识,分析了在系统为非线性模型的情况下各种方法的优劣,并结合实际整车模型在Simulink下对该模拟算法进行了仿真。针对真实台架系统中由于网络通讯与传感器信号处理产生的延时,本文在最后提出了运用Smith预估器来抑制时延对整个控制系统性能的影响,提高控制系统的的鲁棒性接具有良好的动态性与抗干扰能力。

基于虚拟样机技术的汽车电动助力转向系统助力特性研究

利用虚拟样机软件建立电动助力转向系统的整车动力学模型,对直线、折线、曲线三种不同助力特性曲线进行转向轻便性试验、蛇行试验和转向回正性能试验仿真分析,研究助力特性对汽车转向轻便性、路感和操纵稳定性的影响。这种研究方法能为台架试验和实车道路试验提供指导,缩短产品的开发周期,节约成本。

电动汽车无线电能传输系统建模与电磁安全评估

从线圈结构和双边LCC补偿拓扑两方面开展无线电能传输系统的优化设计,以实现指定的输出功率和最高的传输效率。为研究无线充电环境中电磁场对人体的影响,通过三维电磁场仿真软件构建了一个完整的电磁环境仿真系统,包含无线充电系统、电动汽车和具有重要器官的人体模型。模拟了7个场景:成人站立于车后方;成人坐于车内左前、右前、左后和右后方;成人躺卧于车后方;儿童躺卧于车后方(最坏情况)。仿真结果表明,对于22 k W的高功率无线充电环境,躺姿势儿童的心肺和躺姿势成人的心脏超出国际非电离辐射防护委员会规定的感应电场基本限值。由于车辆外壳的屏蔽和人体与利兹线的距离,坐在车内和站立于车后的场景对人们是安全的。

基于模糊自适应滑模方法的混联式混合动力客车模式切换协调控制

在混联式混合动力汽车纯电动至并联驱动模式切换过程中,由于发动机、电动机及离合器瞬态特性的影响,可能导致动力系统输出转矩的突变从而使车辆产生较大的纵向冲击。以混联式混合动力客车为研究对象,考虑发动机和电动机瞬态响应特性的显著不同,针对离合器在结合过程中的运行状态,以提高驾驶性能为目标设计出混合动力客车纯电动至并联驱动模式切换协调控制策略。协调控制采用模糊自适应滑模方法,其中模糊自适应系统用于估计系统参数不确定性引起的偏差以及发动机实际输出转矩与目标转矩的偏差,估计出的偏差值用于调整滑模控制器的控制量,从而提高控制系统的控制精度和鲁棒性。通过仿真及实车试验验证控制策略的有效性。结果表明,设计的控制策略在模式切换过程中满足驾驶员动力需求的前提下使动力系统输出转矩的波动范围和最大冲击度分别下降85%和78%,从而显著提高了混合动力客车的驾驶性能。

ISG混合动力汽车起动及加速策略

混合动力车的怠速停机功能既增加了起动次数又会减缓催化器起燃,对排放产生不利的影响,因此必须对混合动力起动过程进行专门的优化.为了满足驾驶性和加速性能,传统车辆加速时发动机提供的瞬态燃油必然会恶化排放性能,因此加速过程的瞬态排放成为排放控制的另一难点.基于ISG电机的快速响应特性以及性能参数,对ISG混合动力车的起动及加速策略进行了优化.对冷机及热机的起动空燃比进行控制;提出了ISG快慢转矩的概念,以ISG转矩代替传统车的瞬态燃油,确定了理想的混合动力起动及加速的ECU和VCU参数.对混合动力车以不同模式进行NEDC循环测试,试验结果表明,混合动力起动避免了传统车起动时的过浓喷油,ISG转矩有效地取代了传统车加速时的瞬态燃油,使混合动力车在节油的同时较大地改善了排放性能.

混合动力汽车用混合能量存储系统的设计

针对动力电池在混合动力汽车中频繁大功率充放电的问题,采用了电池和超级电容并用的能量存储系统,利用超级电容高功率特性来改善储能系统的性能。本文研究了电池与超级电容直接并联和主动并联两种混合能量存储系统,后者采用零电流转换软开关直流变换器来连接超级电容和电池。在Matlab Simulink平台建立零电流转换软开关直流变换器的动态模型、超级电容和电池模型,并在AVL Cruise中进行仿真。结果表明:直接并联方案不能充分发挥超级电容的能力;而主动并联方案降低了纯电动工况和制动能量回收工况下电池的峰值电流,电池端电压变化范围缩小,能量效率比单一电池的能量存储系统提高了14.92%。另外,由于采用了模糊PID控制算法,改善了动态响应性能。

基于MotoTron平台的汽油发动机控制器开发

基于MotoTron控制器快速开发平台,开发了面向实际应用的汽油发动机快速原型控制器.在MotoTron平台的开发软件MotoHawk中建立了控制器系统框架,配置了底层软件,并定义了系统的输入输出信号;在Matlab/Simulink中,开发了汽油机控制策略,包括电子节气门控制、空气量控制、喷油控制、点火控制和附件控制等;在台架上进行了发动机起动测试,验证了发动机控制各功能模块.试验结果表明,发动机起动迅速、可靠,工况转换平稳,各工况的空燃比可控,实现了发动机控制器的基本功能.

基于动态规划与机器学习的插电式混合动力汽车能量管理算法研究

为提高插电式混合动力汽车的燃油经济性,对基于动态规划与机器学习的能量管理算法展开了研究。利用K-均值聚类算法将20个标准工况划分为3个类型的工况段,利用动态规划(DP)算法最优功率分配数据分别训练3个类型工况段的神经网络模型,在控制过程中根据实际工况段类型选择相应的神经网络模型进行功率分配,并对上海市某个随机工况进行了仿真运算,结果表明,该算法燃油经济性较电量消耗-电量维持(CD-CS)策略有明显的改善。

基于实时路况信息的插电式混合动力汽车预测性能量管理算法研究

为提高插电式混合动力汽车的燃油经济性,对基于实时路况信息的预测性能量管理算法展开研究。根据实时路况信息采用能耗分配法规划全局SOC参考轨迹,利用自适应等效燃油消耗最小策略(A-ECMS)跟随目标SOC轨迹实现能量管理。以上海市某行驶工况数据进行仿真,结果表明:全局SOC参考轨迹可在低、高速区间合理分配电量,真实SOC轨迹与参考轨迹变化趋势一致,燃油经济性较电量消耗-电量维持(CD-CS)策略提高7.65%,接近动态规划(DP)算法的全局最优解。

汽车线控转向系统研究进展综述

阐述了汽车线控转向系统对自动驾驶发展的重要意义,梳理了线控转向技术的发展概况以及典型的线控转向布置方案,聚焦核心控制策略,对路感反馈控制中上层反馈力矩估计和下层执行器控制,以及转向执行控制中上层变传动比控制、车辆稳定性控制和下层转向执行器控制的思路、方法进行了综述,分别阐述了两部分总成控制的关键技术以及面临的挑战,并提出线控转向系统控制技术的发展趋势。

采用多模式变速器单电机混合电动汽车的分析与仿真

设计了一种采用多模式变速器(MMT)的单电机混合动力汽车,并进行了性能验证。该汽车采用了双行星排、4个离合器耦合发动机和电机动力的变速器,该电机可作为电动机或发电机运行。实现5种不同的能量流模式,含16种工作模式,包括不同的驱动模式、制动模式及停车发电模式。在中国典型驾驶循环(CGDC)、日本市区及高速循环(JUHC)、新欧洲循环(NEDC)及美国联邦测试程序72(FTP72)等工况下,进行了该汽车油耗的仿真。与采用双行星排无离合器结构的典型双电机混合动力汽车进行了对比模拟。相比,结果显示:该汽车的油耗具有可比性。因不使用额外的电机及其电力电子元件,该汽车具有应用潜力。

基于位置-力矩混合方法的线控转向系统双向控制

以汽车线控转向系统为研究对象,详细分析了其结构组成和工作原理,建立了系统的闭环控制模型。在双向控制算法基础上,提出一种基于位置-力矩混合方法的线控转向系统双向控制算法,利用快速原型开发设备A&D5435搭建了硬件在环仿真试验平台,并通过MATLAB/Simulink完成了软件开发。对线控转向系统响应速度、跟随效果的测试结果表明,该控制策略有效。

混联式混合动力客车整车控制系统的开发

本文中为某型混联式混合动力客车开发了基于MPC5554的整车控制系统(HCU)。首先,根据混合动力客车的运行特点和动力总成结构,以最小燃油消耗为目标,提出了基于迭代动态规划全局优化算法和Elman动态神经网络的实时优化能量管理策略;接着根据整车需求和能量管理策略,以MPC5554作为CPU,完成了HCU的硬件系统设计;最后以ETAS PT-LABCAR为平台,进行了HCU硬件在环仿真试验。结果表明,所开发的HCU运行稳定、可靠,且能有效实现混合动力客车的实时控制,显著提高了整车燃油经济性。

基于包络解调的手动变速器齿轮敲击实验研究

变速器齿轮敲击噪声是发生在啮合非承载齿轮对和换挡组件上的一种扭转方向冲击现象。这些非承载的齿轮,在旋转方向上没有任何约束,可能在某些条件下相互碰撞并产生敲击噪声。本文基于某型手动变速器及传动系统台架,对齿轮敲击现象作了具体研究,对扫频实验中振动信号采用了一种包络解调的处理方法,得到了一些齿轮敲击现象的特征,从而能定性的判断出是否发生了齿轮敲击现象。

混合能量存储系统中直流变换器在峰值电流控制下的混沌问题

由于超级电容的工作电压范围广,直流变换器在无电流补偿的峰值电流控制下出现分岔,甚至产生混沌现象。本文中研究了双向直流变换器在超级电容和电池主动并联混合能量存储系统应用中的控制问题,确定了发生分岔时电池和超级电容的工作电压关系。结果表明,采用电流斜坡补偿方法,可使直流变换器在电池和超级电容的工作电压范围内不发生分岔和混沌现象,改善了控制质量。

高温燃油喷雾静态质量流量的实验

大范围的过热工况下,研究了温度、环境压力和过热度对喷射流量的影响。结合对闪沸喷雾和光学喷嘴内部过热流动的研究,给出了喷射流量的变化规律,在非过热工况下,流量保持不变;在过热工况下,流量和当量流通截面积随过热度和温度的升高而降低。在所研究的范围内,质量流量和当量流通截面积的降低分别小于12%和9%。