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.

四驱混合动力汽车模式切换平顺性研究

为实现混合动力电动汽车纯电动模式与发动机工作模式平顺地切换,依据切换前后驱动转矩相等的原则.提出一种新的电机转矩算法.该算法根据CVT的速比控制规律、车速、节气门开度得出发动机的伪目标转速;根据发动机输出特性、节气门开度和伪发动机转速,得出发动机输出转矩,由此推导出电机输出转矩.仿真结果表明:模式切换前后整车驱动转矩基本一致,证明了此算法可实现混合动力电动汽车模式切换的平顺性.

基于滑移率的CVT最佳夹紧力控制研究

研究金属带式无级变速器(V–belt continuously variable transmission,CVT)的夹紧力控制问题,对传统的安全因子的夹紧力控制策略进行改进,使改进后的CVT夹紧力更小。通过分析夹紧力与能量损失的关系,并结合金属带与带轮之间的摩擦特性,提出了基于滑移率的夹紧力控制策略。设计了滑移率控制器,建立CVT转矩传递的Simulink模型,在不同的节气门开度下,对两种控制策略进行了仿真。结果表明,基于滑移率的夹紧力控制策略,在一定程度上减小了夹紧力,提高了CVT的传递效率。

电动汽车锂电池主动充电均衡节能研究

电动汽车用动力电池组都是由多个单体电池串联而成,由于单体电池的性能不可能完全一致,串联使用过程中,初期的细微差异在每次充放电的放大作用下,一段时间后单体电池间的性能差异就会逐渐增大,从而导致电池组性能急剧下降和循环寿命缩短,其中要解决电池间不一致性的技术难点是均衡电路的设计以及均衡控制策略。针对上述问题提出了基于一种改进的锂电池主动充电均衡方案,以谐振电路为主,利用谐振软开关实现开关的零电流导通和截止,辅助二极管均衡模块来解决谐振电路均衡后期电流过小的问题,实现充电过程中的主动均衡,并依托MATLAB/Simulink软件建立均衡电路模型,通过仿真分析,均衡效率得到了显著改善,电池之间的不一致性得到了明显改善。另外通过对两节3. 7V/2Ah的三元锂电池组进行了充电模式下的均衡实验,实验结果也验证了上述主动均衡方案的有效性。

金属带式无级变速器自调整模糊PID速比控制系统的研究

针对汽车金属带式无级变速器速比控制的特殊要求,结合PID控制和模糊控制各自的优点,设计了自调整模糊PID速比控制系统,并建立了基于Matlab/Simulink的CVT整车仿真平台,通过仿真验证了自调整模糊PID速比控制能够很好地跟踪目标速比,具有良好的动态响应和较高的稳态控制精度。

汽油机不同稀释方式对性能和排放影响的对比研究

在某自然吸气汽油机上针对全球普遍采用的2000r/min、0.2MPa BMEP和1600r/min、0.26MPa BMEP工况,在台架上对缸内残余废气系数、外部EGR率和过量空气系数(稀薄燃烧)进行了对比试验。分析了上述不同缸内稀释方式对汽油机性能和排放的影响。提出了一个能对三者在同一基础上进行对比的缸内稀释因子α参数,并导出了α与缸内残余废气系数、EGR率及过量空气系数之间的关系式。在α统一基准下对三种稀释方法的试验数据进行对比,并对其影响程度及机理进行分析。研究结果表明:从提高进气压力、减小泵气损失的角度上看,缸内残余废气的影响最明显,稀薄燃烧次之,EGR率的影响最小;从对缸内燃烧过程的影响来看,EGR率的影响最明显,缸内残余废气次之,稀薄燃烧最不明显;从对油耗的改善效果来看,稀薄燃烧的影响最明显,缸内残余废气次之,EGR率的影响最小;从降低缸内氮氧化物浓度的效果来看,EGR率的影响最明显,缸内残余废气次之,稀薄燃烧影响最小。

纯电动汽车两挡变速器壳体强度分析与改进

在电动汽车变速器优化设计的研究中,变速器壳体的强度对变速器的传动性能有重要影响。纯电动汽车两挡变速器壳体结构较复杂,且受力极不均匀,难以用传统的解析方法对其进行强度计算。针对上述问题,提出利用有限元法对变速器壳体进行强度分析。研究了两挡变速器的结构及工作原理,计算了极限工况下壳体轴承座载荷,建立了壳体的三维实体模型及有限元模型,得到了壳体的应力分布云图,确定了壳体强度的薄弱环节,并据此提出了改进方案。结果表明:改进后的变速器壳体强度得到了改善,并实现了产品的轻量化,为变速器壳体的设计及生产提供了理论依据。

基于APDL的渐开线斜齿轮建模与弯曲应力分析研究

在ANSYS软件中采用APDL(ANSYS参数化设计语言)建立渐开线斜齿轮三维有限元模型和齿根弯曲应力分析程序;在规定斜齿轮法面压力角αn=20°与变位系数x=0的基础上,通过有限元方法研究斜齿轮基本参数对渐开线斜齿轮弯曲应力的影响,并通过实验验证了有限元方法的正确性;得出齿轮所受的弯曲压应力大于拉应力;通过有限元方法得到的弯曲应力值比传统公式计算的值要小。

考虑电驱动系统成本的混合动力汽车参数综合优化

提出了一种并联式混合动力汽车(HEV)参数综合优化算法,以解决其能量管理与动力系统匹配经常各自独立进行的问题。该方法考虑电驱动系统成本,用改进型模糊能量管理策略,以能量管理策略参数、动力系统匹配参数为决策变量,以等效综合油耗、电机与电池组总成本为目标函数,在ADVISOR仿真环境下,用多目标遗传算法优化求解。结果表明:在保证整车动力性的前提下优化后,等效油耗降低23.0%,电机和电池组总成本降低41.9%;一氧化碳CO的100 km排放质量降低10.8%,碳氢化合物HC的排放降低22.2%,氮氧化物NOx的排放降低27.0%,改善了发动机效率与电机效率;验证了该方法的有效性。

电驱动AMT离合器起步模糊控制仿真与试验

通过分析和研究电控机械式自动变速器(AMT)车辆的离合器动态起步接合过程,明确了滑磨阶段为控制重点,建立了电动执行机构和离合器主体的系统动力学模型。为实现响应快、冲击小、滑磨损失小的起步控制目标,提出了主要基于驾驶员操纵意图的四参数两级闭环模糊控制策略。基于模糊控制策略和控制对象的数学模型,利用MATLAB/Simulink软件建立模糊控制器模型和离合器对象模型,分别对慢、中、快起步三种工况进行仿真。进行实车试验,试验结果与仿真结果基本一致,两级闭环模糊控制策略合理有效,能够满足各评价指标的要求。

基于EKF的无传感器永磁同步电机控制器设计

针对永磁同步电机在应用中需要安装传感器以及在无位置控制中由于dq轴电流的交叉耦合而影响到系统的动态性能问题,提出了基于扩展卡尔曼滤波观测器的无位置永磁同步电机及电流解耦控制策略的电机控制系统。详细阐述了永磁同步电机的扩展卡尔曼滤波状态观测器的设计,以及基于EKF观测出来的状态变量进行电压前馈补偿电流解耦控制。研究结果表明:扩展卡尔曼滤波状态观测器可以很好的观测出电机的转速与位置信息,电流解耦控制策略可以减少系统响应时间,降低系统稳态误差,提高了系统的动态性能,满足了无位置永磁同步电机在实际应用中的控制需求。

无刷直流电机稳定性控制器设计

在无刷直流电机控制过程中,传统的PID控制策略在针对控制非线性、时变、耦合及参数和结构不确定的复杂过程时,多存在着控制参数选取困难、系统控制快速性差及稳定性差等难点问题,使应用受到了一定限制。针对上述问题提出基于改进遗传优化算法的无刷直流电机模糊PID稳定性控制方法。详细阐述了遗传算法的相关原理,在模糊PID控制的基础上,运用改进的遗传算法对控制器参数进行了优化,使达到良好地控制效果。研究结果显示,经改进算法优化设计后,利用稳定性控制器进行无刷直流电机模糊PID控制,可以减少阶跃响应时间,降低控制稳态误差。结论表明,稳定性控制器加强了控制过程的稳定性能,满足无刷直流电机在实际应用中的控制需求。

基于卡尔曼滤波的光电式扭矩传感器研究

扭矩传感器在日常生活和科学研究中需求十分广泛,首先分析了扭矩传感器技术的发展现状,并以周云山等申请的专利《光电式扭矩传感器》为基础,提出了本文所讨论的光电式扭矩传感器结构,接着建立了传感器各个部分的数学模型,提出了在不增加光栅线数的情况下,利用转速信息提高扭矩传感器精度的优化方法;此外,还利用卡尔曼滤波技术,将采集到的数据进行滤波处理除去噪声信号;最后,依据所提出的理论,进行了光电式扭矩传感器的阶跃试验,试验结果表明:基于卡尔曼滤波的光电式扭矩传感器能够实现扭矩的高精度测量。相比传统的测扭矩方法,这类扭矩传感器降低了生产成本,提高了测量精度,具有广阔的市场前景。

基于双层准谐振开关电容的锂电池组均衡方法

电动汽车用动力锂电池组一般采用多个电池单体串并联的结构,由于电池单体本身的不一致性,需要在电池组充、放电过程中进行能量的均衡控制。采用双层准谐振开关电容的均衡方法进行串联电池组的能量主动均衡,通过对常规双层开关电容均衡方法的改进,利用准谐振软开关实现开关的零电流导通和截止。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。

纯电动汽车两挡自动变速器转矩控制及其换挡动态仿真

根据两挡自动变速器(2AMT)在纯电动汽车中的优势,设计了2AMT基本机械结构,阐述了换挡原理、换挡流程与换挡中可能存在的问题,分析了无离合器电动汽车换挡过程。针对换挡过程中的换挡冲击对换挡品质的影响,提出了对电机的转矩控制,利用Matlab/Simulink建立控制策略模型并联合Cruise平台以某款原型车进行建模仿真,建立台架试验验证了仿真结果。试验仿真结果表明,所设计的变速器换挡冲击度小、换挡品质高,该变速器及其控制方案满足设计要求。

基于正交试验设计和多目标遗传算法的HEV参数优化

为在满足动力性前提下,降低混合动力汽车(HEV)的油耗和排放,提出了一种新的参数优化方法。以ADVISOR为仿真平台,应用正交试验设计,找出了对油耗和排放性能影响最显著的5个动力系统部件及控制策略的系统参数。建立了HEV多目标优化模型。用多目标遗传算法和最小二乘意义下的主客观组合赋权法,得到该模型的Pareto最优解集合,并从中选出了最优参数组合。结果表明:与优化前相比较,优化后的参数下,每100 km的油耗降低25.3%,每1 km的CO的排放质量降低35.5%,每1 km的HC+NOx的排放质量降低13.7%。因而,验证了该方法的有效性。

多限定参数条件下增压柴油机瞬变过程仿真

建立并校准了带二级串联式增压系统重卡柴油机的GT-Power数模。仿真与试验结果表明:建立的数模对整机及增压系统的特征参数吻合较好,仿真计算结果数据(如功率、油耗率、空气流量、平均有效压力)与实测数据的误差在3%以内。揭示了可调二级串联式增压系统中增压压力的控制特征。针对该柴油机瞬变工况条件下多项运行参数的控制要求,开发出描述各项运行参数之间关联关系的相应的子模型,如以废气再循环(EGR)率为目标的EGR阀开度控制子模型、燃烧放热参数随转速、扭矩及EGR率变化的实时跟踪模型等。展示了一套借助GT-Power对发动机中的复杂过程进行模拟仿真的方法。研究结果表明:开发出的子数模对瞬变过程中运行参数边界条件的控制与目标参数基本一致,可用于对瞬变工况下发动机状态的精准模拟。借助开发的数模对该柴油机的瞬变工况进行了预测,并对可变喷嘴涡轮增压器(VNT)位置的控制策略进行了对比优化。

改进AHP在CVT车辆驾驶性主观评价中的应用

配备CVT的整车在驾驶性主观评价方面主要有平顺性、冲击振动、油门踏板响应等指标,应用层次分析法对这些指标进行评价,建立相应的评价层次结构模型,并对重要性标度进行改进,通过对常规驾评的评分结果进行分析可以对配备CVT的整车驾驶性的主观感受进行科学的量化评价。

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。

电动车无刷直流电机转矩脉动抑制

在无刷直流电机控制问题的研究中,为降低换相转矩脉动,采用一种升压电路与滞环电流控制相结合的方法。在三相桥臂前级增加升压拓扑电路,换相期间由升压电路调整直流母线电压,同时采用滞环电流控制使非换相相电流保持恒定。仿真结果显示,无刷直流电机在低速区间和高速区间的转矩脉动均较小。升压电路与滞环电流控制相结合的方法对无刷直流电机转矩脉动的抑制较为显著。