基于P2构型的混合动力汽车电机启动发动机过程协调控制

本文以采用P2混合动力构型,搭载双离合自动变速器(DCT)的混合动力传动系统为研究对象,对纯电动驱动模式切换至发动机驱动模式的过程建立其动力学模型并进行分析。针对在纯电动行进过程中启动发动机时,因电机驱动扭矩变化引起车轮端驱动扭矩剧烈变化导致冲击的问题,通过控制DCT离合器滑摩来减小整车冲击,进一步提出了基于模糊PID算法的DCT离合器压力控制策略和动力源扭矩协调控制策略。最后通过实车试验验证,结果表明本文所提出的控制策略能有效提高模式切换过程中车辆的平顺性。     

DCT起步控制设计

双离合器自动变速器以其特有的结构特点,使车辆具有良好的动力性、燃油经济性以及驾驶舒适性,成为目前自动变速器领域应用的新动向。在研究双离合器自动变速器起步控制理论的基础上,将起步分为5个主动控制过程阶段,并给出相应的车辆动力计算。通过对所设计的起步控制策略进行实车测试,证明该起步控制策略能有效实现双离合器自动变速器的起步而且在起步平顺性上也取得了很好的效果。     

基于随机动态规划的混合动力履带车辆能量管理策略

混合动力履带车辆采用发动机—发电机组和电池组混合供电,必须设计满足车辆动力性和燃油经济性约束的能量管理策略。针对串联式混合动力履带车辆,提出一种基于随机动态规划的能量管理策略设计方法。以实车行驶试验数据为目标工况,将驾驶员功率需求抽象为随车速变化的马尔科夫过程。建立发动机—发电机组、电池组以及直流母线功率平衡动态模型。以目标工况中燃油消耗及电池最终荷电状态的偏差作为车辆的优化控制成本函数,建立车辆能量管理最优控制问题。采用策略迭代法求解以发动机转速、电池组荷电状态、车速和驾驶员功率需求为输入、发动机电子节气门为输出的最优控制策略。所得控制策略通过基于前向车辆模型的仿真以及行驶试验验证。结果表明,相对于原发动机多点控制策略,所得最优控制在满足目标工况同时,燃油经济性明显提高。     

并联混合动力汽车动力系统匹配与控制研究

针对轻型商用车,进行了发动机轴动力组合式并联轻度混合动力驱动系统的开发,对动力系统关键零部件进行参数匹配和设计.设计了整车控制策略并利用dSPACE/Micro Autobox将经过MATLAB/Simulink离线仿真验证的混合动力汽车控制系统模型生成快速控制原型,并在实车状况下对控制系统性能进行了试验.试验表明所设计的控制系统性能满足设计要求,整车动力性及经济性有大幅提高.     

并联式混合动力汽车整车控制策略研究

针对所提出的并联式混合动力汽车构型,设计了一种基于整车稳态模式和瞬态模式的实时控制策略,主要分为怠速充电控制、发动机启动控制、离合器转速同步控制、动力模式控制和能量回收控制五个方面。在保证动力性和经济性的前提下,尽可能地保证行驶平顺性和响应速度。最后,进行实车测试验证,测试结果表明所提策略在不同工况下均有较好表现,进一步说明了所提策略的可行性和有效性。     

四轮驱动混合动力轿车驱动模式切换控制

混合动力汽车存在多种驱动模式,模式切换过程中相关动力源输出转矩的协调控制对车辆动力性及驾驶性能有重要影响。以四轮驱动混合动力轿车为研究对象,针对其在驱动过程中的模式切换可能导致的驾驶性能变差问题,重点考察纯电动向四轮混合驱动模式的切换过程,考虑动力耦合过程发动机和轮毂电机间动态特性的差异,设计出无扰动模式切换控制策略。在Matlab/Simulink/SimDriveline软件平台上建立四轮驱动混合动力轿车前向仿真模型,对模式切换控制策略的性能进行模拟。仿真和实车试验结果表明:所设计的模式切换控制策略可保证模式切换过程中的动力传递平稳性,有效地抑制了因动力耦合所造成的纵向冲击,在满足驾驶员需求转矩的前提下,提高了四轮驱动混合动力轿车的驾驶性能。     

混合动力汽车牵引力控制驱动策略建模分析

如何精确地协调发动机系统和电机系统,使得发动机和电机实际作用总和能够实时、准确地满足上层控制求得的驱动轮目标驱动力矩,是混合动力汽车牵引力控制系统(HEVTCS)驱动控制策略所需解决的问题。根据转矩动态协调制定发电机、电机协调控制策略,搭建混合动力汽车牵引力控制系统仿真实验平台,建立了发动机、电机、传动系统、制动系统及十五自由度车辆动力学模型。通过在均一沥青路面上直线行驶三种不同工况下分析,对比分析有无HEVTCS控制的汽车动力性能,对比分析发动机电机协调控制策略与传统控制策略控制结果。对比分析表明:混合动力汽车牵引力控制系统能迅速地将驱动轮轮速控制在了目标轮速;与传统内燃机汽车牵引力控制算法相比,发动机电机协调控制策略更快、更有效地实现了对打滑车轮的控制。为进一步实车实验提供模型和理论支持。     

混合动力汽车非线性模型预测巡航控制

针对混合动力汽车巡航过程的跟踪安全性和燃油经济性的优化问题,提出基于非线性模型预测理论的混合动力汽车预测巡航控制策略。考虑发动机燃油效率及电机效率的非线性,提出离线安全与经济性协调预测优化与在线查表相结合的控制系统总体结构。基于车辆行驶距离空间域,建立具有动力学非线性、系统离散性的混合动力系统巡航控制的广义纵向动力学系统模型。以驾驶员稳定跟踪为约束,设计安全性与经济性协调的多性能指标数学量化函数。基于非线性模型预测理论,提出混合动力汽车预测巡航的多目标优化控制算法。为验证所提控制算法的有效性与综合优势,建立前向仿真平台及实车试验平台,仿真及实车结果都表明,所提出的预测巡航控制算法相比常规算法在跟踪安全性和燃油经济性方面具有较大优势。     

智能汽车路径跟踪混合控制策略研究

针对传统单一控制算法无法有效协调智能汽车不同转向工况下横向控制性能要求的问题,根据智能汽车在高速和低速转向工况下呈现出的系统特性差异,设计了一种基于PID控制和模型预测控制的智能汽车路径跟踪混合控制策略。该控制策略在低速模式下采用PID控制,在高速模式下则采用模型预测控制,通过车辆速度确定路径跟踪控制模式,进而设计带稳定监督的控制模式切换机制,实现了横向控制系统的平滑切换。基于Carsim和MATLAB/Simulink仿真平台对所设计的智能汽车路径跟踪混合控制策略进行了仿真验证,在此基础上,进一步完成了实车试验。仿真和实车试验结果表明,所设计的混合控制策略能够保证智能汽车不同速度下的路径跟踪性能,具有较好的跟踪精度、实时性和车辆行驶稳定性。     

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。     

ENERGY MANAGEMENT STRATEGY FOR PARALLEL HYBRID ELECTRIC VEHICLES

Energy management strategy (EMS) is the core of the real-time control algorithm of the hybrid electric vehicle (HEV). A novel EMS using the logic threshold approach with incorporation of a stand-by optimization algorithm is proposed. The aim of it is to minimize the engine fuel consumption and maintain the battery state of charge (SOC) in its operation range, while satisfying the vehicle performance and drivability requirements. The hybrid powertrain bench test is carried out to collect data of the engine, motor and battery pack, which are used in the EMS to control the powertrain. Computer simulation model of the HEV is established in the MATLAB/Simulink environment according to the bench test results. Simulation results are presented for behaviors of the engine, motor and battery. The proposed EMS is implemented for a real parallel hybrid car control system and validated by vehicle field tests.     

基于CAN通信的混合动力系统硬件在环仿真实验

以ISG型轻度混合动力系统为研究对象,构建了dSPACE环境下的混合动力系统硬件在环仿真实验平台,进行了基于CAN通信的混合动力系统动力总成控制器的硬件在环仿真实验,对混合动力系统启动、加速助力、匀速充电等不同工况的动态特性进行了仿真实验和分析。     

全电AMT车辆升挡过程中转矩控制与试验研究

介绍了自行研发的全电AMT系统的组成、原理及其动力一体化转矩控制策略。通过分析AMT车辆换挡过程中对发动机、离合器和变速器的综合控制及其对换挡品质的影响,提出了AMT车辆升挡过程中转矩控制策略,并在装有AMT的某轿车上进行了试验。试验结果表明,在升挡过程中采用一体化控制策略,改变发动机点火提前角和断油能够快速调节发动机转矩,有效地提高了全电AMT车辆的换挡品质。     

轻度混合动力电动汽车多能源动力总成控制器的开发

以某轻度混合动力电动汽车为对象研究整车功率分配策略,详细分析驾驶员功率需求确定、发动机工作区域优化和制动能量回收控制策略,并在此基础上开发了多能源动力总成控制器的硬软件系统。通过对多能源动力总成控制器的硬件在环仿真试验和实车匹配测试,不仅证明该控制器能高效、可靠地运行,而且取得了降低整车油耗16．9％,排放指标远低于欧III标准的控制效果。     

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。     

插电式混合动力汽车控制策略与建模

为了深入分析插电式混合动力汽车能量管理控制策略就需要建立准确的插电式混合动力汽车仿真测试模型,分析影响能量管理系统的因素。利用MATLAB/SIMULINK软件基于实验数据和理论模型相结合的方法对插电式混合动力汽车建模,根据插电式混合动力汽车传动系部件的工作特征对应建立各部件的数学模型,并建立了基于规则的能量管理控制策略对整车的动力性与经济性进行计算仿真验证,计算结果表明建立的插电式混合动力汽车仿真模型和能量管理控制策略能够有效确保发动机处于高效区域运行并改善整车燃油经济性,控制策略可靠有效。     

基于静液压传动的蓄电池轨道车电液混合加速策略

为了解决蓄电池轨道车瞬时加速大扭矩引起的大电流冲击对蓄电池寿命和整车续航里程的不利影响,基于传统的静液压传动系统设计了一套新型的电液混合动力系统。首先,建立了电液混合动力系统的功率流数学模型,并根据轨道车的行驶特点对电液混合动力系统的工作模式进行划分;其次,基于加速工况仿真了不同电液功率分配比下的动力耦合特性,并指出研究轨道车能量管理策略的必要性;最后,理论分析了电液混合动力系统中影响蓄电池放电电流强度的因素,并据此制定了最小放电电流冲击的加速策略。运用AMESim-Simulink联合仿真平台对加速策略的可行性进行分析,仿真结果表明所设计的控制策略对轨道车加速时蓄电池的放电电流冲击有良好的抑制作用,且控制简单,实用性强。     

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。     

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。     

City-Bus-Route Demand-based Efficient Coupling Driving Control for Parallel Plug-in Hybrid Electric Bus

Recently,plug?in hybrid electric bus has been one of the energy?e cient solutions for urban transportation. However,the current vehicle e ciency is far from optimum,because the unpredicted external driving conditions are di cult to be obtained in advance. How to further explore its fuel?saving potential under the complicated city bus driving cycles through an e cient control strategy is still a hot research issue in both academic and engineering area. To realize an e cient coupling driving operation of the hybrid powertrain,a novel coupling driving control strategy for plug?in hybrid electric bus is presented. Combined with the typical feature of a city?bus?route,the fuzzy logic inference is employed to quantify the driving intention,and then to determine the coupling driving mode and the gear?shifting strategy. Considering the response deviation problem in the execution layer,an adaptive robust controller for electric machine is designed to respond to the transient torque demand,and instantaneously compensate the response delay and the engine torque fluctuation. The simulations and hard?in?loop tests with the actual data of two typical driving conditions from the real?world city?bus?route are carried out,and the results demonstrate that the pro?posed method could guarantee the hybrid powertrain to track the actual torque demand with 10.4% fuel economy improvement. The optimal fuel economy can be obtained through the optimal combination of working modes. The fuel economy of plug?in hybrid electric bus can be significantly improved by the proposed control scheme without loss of drivability.