基于效率最优的混联式混合动力驱动系统转矩分配研究

针对一款混联式混合动力汽车,以总体效率最高为目标,用等效BSFC的方法,对发动机和电机间的转矩及2个电机间的转矩进行了分配,得到了发动机、ISG电机和TM电机的转矩分配图。在MATLAB/Simulink环境下建立了混合动力系统控制策略,进行了仿真分析,并把控制策略转换成C代码导入控制器,进行实车测试。仿真和测试结果表明,该控制策略能满足驾驶员需求,实现各动力源间转矩的合理分配,达到节省燃油的目的。     

面向能耗的纯电动汽车双电机动力系统控制策略

为降低汽车动力系统的能量损耗,延长汽车续航里程,针对一种新型双电机动力系统,提出一种面向能耗的双电机动力系统控制策略。基于驾驶员意图获取电动汽车的需求扭矩,进而综合考虑踏板信息、道路信息、电机信息和电池信息,制定了面向能耗的双电机动力系统转矩补偿策略;基于最小能耗原则确定了4种工作模式工作区间,并制定了双电机转速转矩分配策略表,实现了双电机转速转矩快速有效地分配。最后,利用MATLAB/Simulink建立双电机动力系统仿真模型,对所提控制策略进行仿真验证,表明了该策略的可靠性。     

双电机电动汽车驱动防滑转控制策略研究

为实现双电机四轮驱动电动汽车的驱动防滑转,采用基于径向基函数单神经元PID自适应控制算法的转矩分配策略,分析了双电机四轮驱动电动汽车系统结构与驱动防滑转控制的工作原理,根据车辆行驶过程中实时滑移率与当前路面的最优滑移率,通过控制系统来控制前、后电机转矩分配,在不同路面上进行了仿真分析。结果表明,采用该控制策略,能实现各种工况下的驱动防滑转控制,并能够判断车速,根据当前车辆所需性能实现不同车速的驱动防滑转控制。     

汽车电动助力转向的机电耦合系统开发

为满足微型纯电动汽车转向轻便和高速稳定行驶的性能需求,进行了转向系统的电动助力设计优化。综合考虑转向系统几何结构、电机助力参量等因素的影响,实现了电动助力系统参数化并建立了机电耦合数学模型。构建考虑车速影响的助力特性曲线并对函数精确度进行控制,提高拟合准确度,确定电机力矩控制特性。电动助力系统应用基于模糊自适应PID控制策略,控制电机电流误差,减少电流偏差,提高辅助力的精准度。利用建立的机电耦合数学模型、电机转矩控制特性和PID控制策略,在MATLAB/Simulink和ADAMS/CAR中构建机械与助力电机控制模型,进行联合仿真,与非助力系统进行对比分析了连续转向、高速行驶转向和大角加速度转向3种行驶工况的仿真结果,结果表明:电动助力系统在中低速蛇形行驶中,减轻约48%转向力矩,有效实现汽车的转向轻便,在高速行驶转向中缩短了车辆达到高速稳定行驶约20%的时间。     

电动客车双电机章动耦合驱动系统控制策略

为了降低纯电动汽车的能量消耗,提高电动汽车的续驶里程,以一种新型双电机章动耦合动力系统为研究对象,提出了以最小电功率为目标的控制策略.基于整个控制策略框架,将控制策略分为上、中、下3层.上层控制策略为需求转矩计算,根据驾驶员意图、道路信息、电池信息等,准确获取汽车的需求转矩;中层控制策略为驱动模式划分和功率分配,模式划分依据以车速作为逻辑门限值,以最小电功率为目标制定双电机转速转矩分配策略,实现双电机动力系统功率分配;下层控制策略为模式切换过程控制,为减小模式切换的动力落差,在单电机模式切换至双电机模式过程中,采用降功率方法处理.最后,在Matlab/Simulink中建立双电机动力耦合系统仿真模型,验证了该控制策略的可靠性.     

并联式混合动力汽车能量管理策略的控制仿真

设计了基于模糊逻辑的并联式混合动力汽车转矩分配控制器,来确定发动机和电机的转矩分配,同时优化发动机、电机及电池的工作效率.在Advisor2002环境下仿真结果表明,所提策略可满足总体设计的性能指标要求,并且燃油经济性有了一定的提高,说明此种控制策略有其优越性.     

混合动力汽车牵引电机转矩单独控制策略分析

针对混合动力汽车以纯电动模式在均一附着系数路面上以任意车速行驶或在附着系数分离路面上以中高车速行驶工况,牵引力控制系统进入电机转矩单独控制的问题。根据电机单独作用的特点,对电机转矩单独控制策略进行分析,利用Simulink搭建整车分析模型,对比分析了不同工况下采取和未采取该策略分析结果;并与传统内燃机汽车牵引力控制时的结果进行对比,结果表明车辆行驶的稳定性得到明显的改善。采取混合动力汽车在环试验验证分析了电机转矩单独控制策略在试验工况下的结果,从得到的曲线看出电机实际输出转矩很好的跟随了期望电机转矩,控制过程中电机转矩变化平稳,表明控制策略很好的解决混合动力汽车电机单独驱动时的牵引力控制问题,为实际生产设计提供参考。     

并联式混合动力汽车转矩实时分配控制策略研究

为提高并联式混合动力汽车的整体效率,确保发动机工作在高效区的同时,动力电池不会因过度放电对使用寿命造成损害,对并联式混合动力汽车转矩实时分配控制策略展开研究。以全球轻型车测试规程(WLTP)为循环工况,采用马尔科夫链模型预测车辆在未来时域内的需求转矩,以未来时域内电机目标转矩占总需求转矩的百分比和电池SOC值作为输入,以转矩分配因子作为输出,建立模糊控制器,利用自适应模拟退火算法对模糊控制器的输出值进行离线优化,通过动态调节优化后的转矩分配因子实现需求转矩的合理分配,确保电池SOC值波动在设定的上下限内。在MATLAB和Cruise仿真平台中,对本文提出的控制策略进行联合仿真,并与逻辑门限值控制策略进行对比分析,结果表明:相比于逻辑门限值控制策略,转矩实时分配控制策略不仅保证发动机在高效区工作,而且电池SOC值的波动范围也保持在与初始值上下的3%以内,有效的改善了动力电池的使用寿命。     

基于驾驶风格识别的混合动力汽车能量管理策略

为了进一步提高混合动力汽车的燃油经济性,针对驾驶员的驾驶风格对混合动力汽车的燃油经济性有较大影响的问题。通过对驾驶操作引起的汽车行驶过程的车体冲击度分析,确定不同类型行驶工况下的驾驶风格区分方法,应用该方法在所采集的大量行驶工况数据上,得到不同驾驶风格的车速信息。将行驶工况识别算法、不同驾驶风格的车速信息、等效燃油最小能量管理策略相结合,获取不同驾驶风格下的最优需求功率分配方式,从而建立基于驾驶风格识别的能量管理策略。对一段随机工况应用所制定的能量管理策略,仿真结果表明,所提出的控制策略比不考虑驾驶风格的等效燃油最小能量管理策略燃油经济性提高了8.47%,发动机工作点更好地运行在其最佳效率曲线附近,电池SOC更稳定且更好地维持在高效区域。     

电动汽车轮毂电机场路耦合协同仿真研究

为满足当前电动汽车性能要求,根据汽车理论计算电机需要的额定转速为940.6r/m,额定转矩为396.3Nm。基于外转子直流无刷电机原理设计了一种电动汽车轮毂电机,建立了电机的几何模型,利用Maxwell软件对其在考虑负载情况下进行仿真。进一步提出了电机的控制策略,对电机进行场路耦合仿真。结果表明电机转速及转矩能满足汽车要求,控制策略能对电机的电流及转速实现控制。     

复合功率分流系统发动机起动模型预测控制

复合功率分流混合动力系统从纯电动模式至电子无级变速（Electronic-continuously variable transmission,E-CVT）混合动力模式的切换过程,伴随发动机的起动。由于发动机在整个起动过程始终与传动系相连,其低速往复脉动阻力矩特性对车辆模式切换过程的驾驶平顺性有直接影响,若控制不当,常引起较大的车辆纵向冲击。针对复合功率分流混合动力系统模式切换过程,基于Matlab/Simulink平台建立传动系动态模型和发动机阻力矩模型;提出一种发动机起动模型预测优化控制策略,在线计算电机转矩拖转发动机跟踪目标最优转速曲线并补偿输出端转矩波动。离线仿真及硬件在环台架试验结果表明,所开发的发动机模型预测转速跟踪控制策略能够快速起动发动机并使车辆平稳切换,将整车纵向冲击度限制在11.0 m/s³以内,且对整车参数摄动具有较好的鲁棒抑制效果。     

DCT变速四驱HEV混动至纯电动模式切换优化控制

双离合自动变速器（Dual clutch transmission,DCT）变速四轮分布式驱动混合动力汽车（Hybrid electric vehicle,HEV）直线行驶非紧急制动停车时,车辆常由发动机参与的前轮混合驱动模式切换至后轮轮毂电机纯电驱动模式,以提高整车能量转化效率。但该模式切换过程伴随着驱动转矩的前后轴转换和轴荷的前后转移,既涉及多动力源的转矩协调控制,也与车辆纵向动力学状态有关。若控制不当,常引起较大的车辆纵向冲击。针对DCT变速四驱HEV直线行驶工况混合动力至纯电动模式切换过程,基于5自由度车辆纵向动力学模型,利用ISG电机和轮毂电机转矩/转速快速响应的优势以补偿发动机转矩响应滞后以及离合器转矩波动,提出并开发了动力前后端多阶段切换过程模型预测优化控制策略。离线仿真及硬件在环试验结果表明,所开发的直线行驶工况模式切换模型预测控制策略不仅能较柔顺地完成动力由前轴向后轴的平滑过渡,将整车纵向冲击度限制在5 m/s³以内,而且也对整车参数摄动和传感器量测噪声具有较好的鲁棒抑制作用。     

混合动力汽车的电机启动发动机过程仿真研究

研究了在混合动力车用发动机断油条件下,利用电机调速控制方法降低发动机产生的负载扭矩的可行性。运用MATLAB/Simulink软件建立了四缸柴油发动机、永磁同步电机和电机控制器的数学模型,通过数字仿真分析了混合动力车用发动机启动过程中的负载扭矩特性。仿真结果表明,对比最大扭矩控制算法,采用离散模糊PID控制算法可以快速启动发动机并可有效地将发动机转速控制在目标转速附近规律波动,这有助于降低发动机产生的负载扭矩。     

基于模糊PID算法的双侧电传动履带车辆转向控制策略研究

为了提高电传动履带车辆的转向控制性能,首先进行了履带车辆转向动力学分析,研究了履带车辆转向特性,进而针对履带车辆转向轨迹可控性差、动态响应慢等缺点,提出一种基于模糊PID算法的双侧电传动履带车辆转向控制策略,将驾驶员转向意图解释为内侧电机制动力矩,并通过模糊算法对外侧电机力矩进行跟随控制,实现稳定的转向轨迹并提高转向响应速度。转向过程中的纵向车速由PID算法进行控制,通过模糊因子来实现模糊控制算法与PID算法之间的融合。仿真结果表明,所提出的控制算法可以实现稳定可控的转向轨迹,具有良好的鲁棒性,与传统转向力矩分配策略相比,该控制算法的动态响应时间缩短约0.7s。     

纯电动汽车能量回馈效率特性测试分析

进行高效的能量回馈,可有效延长纯电动车辆续驶里程,而能量回馈效率受到电动机转速、制动转矩、电池组荷电状态等因素的影响。利用电动汽车动力总成性能测试试验台,测试分析电动机转速、制动转矩、电池组荷电状态及电池组温度对能量回馈效率的影响规律;讨论电动机温度对能量回馈时最大制动转矩的限制;参考实车测试数据,设定能量回馈效率特性研究工况范围,对不同电动机转速、制动转矩及电池组荷电状态下的能量回馈效率进行测试;基于实测数据构建能量回馈效率预测模型,并通过台架试验验证该模型的有效性。参考能量回馈效率模型开发控制策略,实车滑行能量回馈过程中,回收能量相对于原车控制策略提高了4.8%,这表明该模型可为高效能量回馈控制策略的制定提供参考依据。     

Integrated control strategy for CVT powertrains with consideration of vehicle drivability

During shift,power flow is not interrupted in powertrains equipped with continuously variable transmission(CVT).When hard acceleration is commanded,engine speed will flare and corresponding torque will be consumed,which leads to a drop in vehicle drive torque and also the vehicle acceleration.This is the reason why CVT vehicles have poor drivability during hard acceleration maneuver.Conventional method such as torque compensation doesn’t always work due to the limited backup torque of engine.According to this,means to evaluate the drivability of CVT vehicles are studied,affect factors of drivability are analyzed in detail.Hard acceleration process of CVT vehicle is studied by theoretical analysis,based on which engine torque and ratio change rate of CVT are identified as two key control parameters that decide the drivability of CVT vehicles during hard acceleration maneuver.Therefore,a control strategy based on restricting the change rate of CVT ratio together with torque compensation is proposed,and two different algorithms to establish the limitation of ratio change rate are proposed.These two algorithms are simulated and compared with each other,results indicate that drop of vehicle acceleration is eliminated evidently by limit the change rate of CVT ratio,but small ratio change rate also results in a longer time to finish the accelerate process,an algorithm to decide a proper ratio change rate is needed in order to tune these different characteristics.In order to get better control effects,a new fuzzy logic based algorithm is proposed to decide a proper ratio change rate during kick down conditions,simulation and experiment results indicate that,the amount of vehicle acceleration decrease is reduced from about 1 m/s2 to almost 0,in the mean time the accelerate process only delayed for about 0.3 s.The proposed control strategy and algorithm can effectively tune the characteristics of CVT equipped vehicle during kick down conditions.     

基于液力变矩器性能及NIC功能的无级变速器经济性分析

液力变矩器液力性能的选型和控制策略是CVT开发工作中一项关键内容。通过对液力变矩器性能的分析和对比,分析液力变矩器泵轮扭矩的规律,通过整车模型和控制模型的搭建,对比分析3种液力性能和NIC功能的开关对燃油经济性的影响。分析得到:有效降低行车过程中发动机怠速扭矩,有利于提升车辆的燃油经济性;燃油经济性提升幅度的大小与液力变矩器性能和发动机怠速燃油消耗量有关。     

轻度混合动力汽车动力性能仿真及动力系统参数匹配研究

介绍了采用起动机/发电机/电动机一体化技术的ISG(Integrated starter/generator)型混合动力汽车动力传动系统结构及控制策略,建立了装备双模式无级变速传动系统的ISG型混合动力汽车起步加速过程的动力学模型,并进行了计算机仿真。提出了轻度混合动力汽车动力系统的匹配设计方法,分析了电动机峰值功率、启动转矩和发动机启动转速对整车动力性能和传动系统转矩响应的影响,为轻度混合动力汽车总体设计提供了理论依据。     

基于BP神经网络的EPS助力特性研究

提出了基于BP神经网络优化算法计算任意车速下方向盘扭矩与电机助力电流的非线性关系的方法。对基于BP神经网络优化算法的EPS系统控制策略和算法进行了深入研究。通过分析车辆和驾驶员对转向控制的要求和特点,获得了汽车车速和方向盘扭矩二输入下的EPS的助力特性,对研究汽车转向系统助力特性具有实际应用价值和直接指导意义。     

提高电动助力转向系统动态性能的控制策略研究及实车试验验证

为了改善电动助力转向系统的动态性能，在基本助力控制的基础上引入了电机惯量补偿控制、电机阻尼补偿控制和力矩微分控制。由于电机惯量补偿控制和电机阻尼补偿控制中都需要用到电机转速信号，因此又给出了一种电机转速观测器模型。实车试验的结果验证了上述控制策略能够有效地改善电动助力转向系统的动态性能，能减小转向盘力矩的振荡和超调量，所使用的电机转速观测器的精度基本能够满足控制系统的要求。