双电机两挡驱动系统协同控制策略研究

基于某新型双电机两挡变速箱驱动系统,研究了能耗经济性双电机转矩分配策略以及工况适应性两挡变速箱换挡策略。针对经济性优化目标,挖掘行驶工况数据与双电机效率的互补特征,提高协同控制效率,实现车辆能耗经济性最优控制。针对瞬态最优策略的换挡频繁问题,提出了在线辨识工况特征参数的方法,实时调整变速箱换挡规律及双电机转矩分配策略。基于Matlab/Simulink仿真验证了双电机两挡驱动系统工况适应性协同控制策略的可行性及有效性。     

基于工况的双电机参数匹配与控制策略研究

针对单电机直驱系统高效区利用不足的问题,以某款纯电动城市客车为例设计了一种同轴双电机系统,基于行驶工况分析进行参数匹配,根据电机高效区提出了基于规则的转矩控制策略。运用CRUISE和Matlab/Simulink软件分别建立整车模型和同轴双电机系统控制策略模型,进行动力性和经济性仿真。仿真结果表明:同轴双电机系统满足整车动力性要求,与单电机相比具有更好的经济性。     

混合动力电动汽车动力学模型仿真

为了减少汽车开发和生产成本,提高生产效率,利用Matlab/Simulink软件建立混合动力汽车动力学模型,并在FU505和Schedule Boston Cab循环工况下进行仿真分析。根据混合动力汽车结构特点,研究了电池、电机、发动机等机械模型,同时对控制系统和驱动系统进行了详细分析,通过控制系统确定电池状态,探讨了电机驱动扭矩和循环工况对模型的影响。结果表明:建立的模型满足汽车动力性要求;动力学模型能在较小制动强度时通过电机实现再生制动;建立的混合动力电动汽车模型符合实际汽车运行状况,具有可操作性。可见混合动力汽车模型满足研发需求,达到预期效果。     

应用免疫粒子群算法的电动汽车经济性换挡策略研究

为使电动汽车正常行驶时的能量消耗率更低,对某款匹配两挡自动变速器的电动汽车进行经济性换挡策略研究。面向电机效率最优制定传统双参数经济性换挡策略;建立以工况能耗为目标、换挡时间为约束的集成优化模型,通过免疫粒子群算法求解得到换挡策略曲线;利用建立的整车仿真平台对优化前后的换挡策略进行UDDS、CCBC工况下的仿真。结果显示:优化后的换挡策略在2种工况下行驶100 km所节省的电能分别为6.36%和8.99%,电机工作点更集中于高效区。     

园艺电动拖拉机驱动系统模式切换控制策略研究

为确定多驱动模式的切换点,针对园艺电动拖拉机双电机动力耦合驱动系统进行研究分析。首先,根据双电机耦合驱动系统的结构特点与工作原理,将电动拖拉机的驱动模式分为单电机驱动模式、双电机单独驱动模式,以及双电机动力耦合驱动模式;其次,对电动拖拉机在典型作业模式下的整车负载转矩进行了分析;然后,重点分析了犁耕作业下,依据选取的模式切换点,制定相应的模式切换控制策略,并对双电机动力耦合驱动模式下的双电机转矩分配进行研究;最后,搭建双电机动力耦合驱动系统仿真模型,并进行仿真验证。仿真结果表明:多模式切换控制策略有效,同时也实现了双电机动力耦合驱动模式下双电机转矩的最优分配。     

轮毂电机电动汽车再生-液压复合制动系统协调控制策略

为保证制动过程中轮毂电机电动汽车的制动控制效果,充分利用电机再生制动控制精准高、响应迅速的优势,对再生-液压复合制动系统的制动性能进行了数学建模与仿真分析。首先,建立了包含再生-液压制动复合制动系统的单轮纵向动力学模型;其次,考虑驾驶员制动需求和路面条件,提出可用于3种典型制动工况(轻度、中度和重度制动工况)下的复合制动系统协调控制策略;最后,在Matlab/Simulink软件中模拟3种典型制动工况下采用所提出协调控制策略的汽车制动过程。仿真结果表明:所提出的控制策略能满足驾驶员制动意图,在充分利用电机控制精度高和响应时间短的优势的前提下,保证轮毂电机电动汽车的制动控制效果。     

四轮毂电机电动车对开路面制动能量回收策略研究

以对开路面下四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略为研究对象,以提高对开路面下的制动能量回收效率和制动能量回收时的制动稳定性为目标,考虑制动强度对制动能量回收效率的影响及对开路面对制动稳定性的影响,提出了当两前轮轮毂电机制动力大于制动需求时,仅由两前轮轮毂电机提供制动力,反之,由4个轮毂电机共同提供制动力,对开路面下制动时,依据两侧路面附着系数分配左、右轮制动力的控制策略;基于Matlab/Simulink搭建了制动能量回收控制模型,基于FTP-75工况及对开路面工况,分别对制动能量回收有效性及制动稳定性进行验证,仿真结果表明:一次FTP-75工况下,采用所提的控制策略能够回收0.132kW·h的能量,相对于2个轮毂电机、4个轮毂电机按固定比例提供制动力的控制策略分别提高23.3%、7.3%;在对开路面制动时能够缩小两侧车轮地面制动力的差值,减小车辆横摆力矩,有效提高汽车制动稳定性。     

模糊逻辑的增程式燃料电池SUV能量管理策略研究

以增程式燃料电池混合动力SUV为研究对象,以优化电池充放电状态、燃料电池工作效率以及增加整车续驶里程为目标,开展基于模糊逻辑的能量管理策略优化研究。基于Simulink/AMESim联合仿真平台搭建了整车及能量管理系统模型,进行了一种前向能量流仿真计算,验证了策略动力性,同时对比分析了恒温器控制策略及基于模糊逻辑的恒温器控制策略在各工况下的充放电状态、燃料电池工作效率及续驶里程。结果表明:在满足动力性指标的前提下,基于模糊逻辑的恒温器控制策略能有效改善电池充放电状态,优化燃料电池工作效率,增加整车续驶里程。在NEDC、WLTC及CLTC-P标准循环工况下,燃料电池工作效率平均提升15.6%,续驶里程分别提升4.99%、5.08%、4.72%。     

效率最优的混合动力客车控制策略研究

针对某款双行星排式混合动力耦合系统的城市公交客车为研究对象,分析动力耦合机构的工作特性,利用杠杆理论建立电机与发动机理想转矩分配数学模型,提出了基于动力传动系统效率最优能量管理策略;同时,结合模糊智能控制对动力耦合系统进行优化控制。在Matlab/Simulink中搭建整车控制策略模型,并在AVL/CRUISE环境下搭建整车性能仿真模型。仿真结果表明:在中国典型城市公交工况下,车速跟随较好,动力耦合系统各动力源协调工作,发动机工作在高效区间,且动力电池SOC能够稳定在设定的范围附近波动,与该城市公交车试验结果相比,节油率提高了23.4%,提升了燃油经济性。     

基于动态规划的再生制动能量管理策略

为提高电动汽车在制动过程中的再生制动能量以缓解日益尖锐的能源短缺问题,以双电机驱动系统为研究对象,基于Matlab/Simulink和COMSOL联合仿真平台构建了双电机变速箱系统多模高效协同控制的车辆动力学仿真模型、能量管理策略模型、电池电化学模型。考虑到动力电池的动力学特性和建模精度对系统的能量管理有一定影响,建立了能准确反映电池特性的电化学模型,为再生制动能量管理策略提供更加准确的动力学约束。将基于动态规划、固定比例分配因子和不作再生制动的能量管理策略进行对比。结果表明:动力电池SOC在整个循环工况下均有明显提升,百公里能耗降低41.59%,制动能量回馈明显,表明所制定的基于动态规划的再生制动能量管理策略有较好的控制效果。     

轮毂电机混合动力汽车硬件在环仿真研究

以轮毂电机混合动力汽车为研究对象,基于整车ADVISOR后向仿真模型,研究了整车硬件在环仿真平台的搭建方法。通过增加驾驶员模型以及修改整车后向仿真模型中部分部件模型,构建了基于Matlab/Simulink的整车前向仿真模型。利用TargetLink将控制策略模型下载至控制器实物中,以整车前向仿真模型为基础进一步建立被控对象模型,搭建轮毂电机混合动力汽车硬件在环仿真平台,并对控制策略进行了硬件在环仿真。硬件在环仿真结果与ADVISOR仿真结果相比,存在1. 8 s的响应延迟,但仿真数值基本吻合,表明了所搭建硬件在环仿真平台的有效性,为基于后向仿真模型的整车硬件在环仿真平台快速搭建提供了理论依据。     

强混CVT轿车模式切换控制

对一种并联式强混CVT轿车动力传动系统的工作模式及发动机、ISG电机和CVT的工作特性进行了分析。建立了各驱动模式的数学模型,对各驱动模式的工作区域进行了划分,制定了各驱动模式间切换的条件和行进中电机启动发动机的扭矩协调控制策略。利用Mat-lab/Simulink仿真软件建立了基于该控制策略的强混CVT轿车传动系统动力学模型,并进行了典型模式切换过程(电起机)的仿真研究。对行进中电机启动发动机过程进行了台架试验。仿真和试验结果均表明所提出的扭矩协调控制策略能有效减小该混合动力传动系统模式切换时的扭矩波动和冲击。     

结合遗传算法的四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略

以四轮毂电机电动汽车制动能量回收控制策略为研究对象,提高其制动能量回收效率为目标,确定其动力系统参数,建立四轮毂电机制动能量回收发电模型,并利用遗传算法求解多约束函数,根据遗传算法求解的发电效率模型结果以及轮毂电机制动能量回收影响因素制定能量回收控制策略;基于AVL cruise与Matlab/Simulink搭建制动能量回收控制策略联合仿真模型并区分不同的制动强度,分别在NEDC与CLTCP工况下对制动能量回收控制策略进行仿真分析。结果表明:在NEDC工况下,基于遗传算法的制动能量回收控制策略比AVL cruise的前后电机转矩平均分配控制策略多节约能量28 kJ;在CLTCP工况下,制动能量回收控制策略比AVL cruise控制多节省了3.15%的SOC。     

高速时转向盘角阶跃工况下电动轮汽车EPS与DYC的协调控制方法

为了保证电动轮汽车在高速时转向盘角阶跃工况下的操纵稳定性与行驶安全性,对电动助力转向(electric power steering,EPS)与直接横摆力矩控制(direct yaw moment control,DYC)开展联合研究,并提出一种新型的电动轮汽车EPS与DYC的协调控制方法:根据横摆角速度与质心侧偏角等车辆运动参数,经上层控制器滑模变结构控制获取协调控制权重系数K和附加横摆力矩,通过协调控制权重系数K对EPS输出的转向助力矩进行修正,同时由附加横摆力矩对4轮的纵向力进行DYC分配。利用Car Sim软件和Matlab/Simulink软件分别建立整车机械动力学模型和整车协调控制模型,将两模型联立后开展联合仿真。仿真结果表明:将EPS与DYC进行协调控制,不仅可显著提高电动轮汽车在高速时转向盘角阶跃工况下的方向稳定性,而且通过协调权重系数K适当削弱了转向助力矩,可避免在高速工况下由于驾驶员心理紧张而造成的误操作。     

基于峰值电源并联混合动力汽车动力系统设计

对并联式混合动力汽车动力系统总体方案进行研究分析,完成对并联式混合动力汽车电驱动系关键指标的设计,确定各部分的结构形式和参数,并对参数进行设计.利用Advisor仿真软件建立混合动力汽车动力系统的仿真模型,采用峰值电源荷电状态最大控制策略,在城市道路循环(UDDS)工况下,对混合动力汽车动力性、燃油经济性及主要零部件的工作性能进行仿真分析.结果显示所设计混合动力汽车比传统汽车在燃油经济性、动力性方面有较大提升污染物排放量有所降低.     

分布式驱动电动汽车多电机系统改进型环形耦合控制

采用轮毂电机驱动的电动汽车,多电机协同控制是车辆安全行驶的重要因素。基于目前多电机控制系统跟踪误差和同步误差较高的问题,为提高控制精度及四轮独立驱动电动汽车的行驶稳定性,结合傅里叶级数循环学习法提出了一种改进型的环形耦合控制方法。该方法通过循环学习有效地提高了控制方法的控制精度,明显降低了多电机运行时的跟踪误差和同步误差。通过Matlab/Simulink搭建了四轮毂电机同步控制模型,验证了所提控制方法的可行性。基于CARSIM与Matlab/Simulink联合仿真平台模拟实车运行,进一步验证了所提多电机协同控制方法能够有效降低四轮电机运行的同步误差和跟踪误差,有助于提高车辆的运行稳定性。     

轮毂电机驱动汽车半主动悬架自适应最优控制

针对轮毂电机驱动汽车非簧载质量增加和轮毂电机不平衡电磁力带来的振动负效应,提出了一种自适应线性二次型调节器(LQR)半主动悬架控制策略,以提升轮毂电机驱动汽车的性能。考虑路面随机激励与轮毂电机不平衡电磁力的耦合作用,建立了轮毂电机驱动汽车系统的垂向、纵向与扭转振动的动力学模型。以垂向振动性能最优为目标,提出了LQR最优控制策略,将自适应遗传算法应用于确定LQR最优控制权重矩阵,以获取控制器的最优反馈悬架控制力。仿真结果表明:带有自适应LQR控制器的系统能有效提高系统的垂向与纵向性能,对簧载质量垂向与纵向振动加速度均方根值、悬架动行程均方根值、轮毂电机偏心距均方根值、轮胎动载荷均方根值和纵向驱动力波动的改善效果明显,有效提高了车辆的行驶平顺性与乘坐舒适性。     

基于模糊规则的电动汽车机电复合制动力分配策略

对某电动汽车机电复合制动系统进行了制动力分配策略研究,依据电机特性试验以及液压控制单元增压试验,建立了复合制动系统模型;通过分析理想制动力分配规则以及ECE法规要求,利用模糊控制规则建立了在模糊区域进行前后轴制动力模糊分配的制动力分配策略,以制动能量回收效率为指标进行了有效性验证。结果表明:在ECE工况下,模糊规则分配策略比定比分配策略制动能量回收效率提高7.48%,且电机单独制动过程时间持续越长,模糊控制策略的优势越明显。     

基于热泵空调的燃料电池汽车整车热管理开发设计

空调系统作为新能源汽车必不可少且能耗最大的辅助子系统,消耗了整车的能源,严重影响其续航里程。针对新能源汽车车载能源有限、能源利用率低且空调制冷制热、电池系统热管理及电机的热管理等相对独立,总体热管理效果较差、能耗较高的问题,利用热泵空调高效节能的特点,结合某款燃料电池重卡,设计一种整车热管理系统,通过AMESim软件进行建模仿真。结果表明:整车热管理系统可为驾驶室、燃料电池及动力电池提供良好热环境;在冬季制热模式下,利用燃料电池废热为驾驶室提供热量,可实现整车热量循环利用,整车能耗较空气热源降低6.1%,较PTC降低17.8%;续航里程较空气热源提高5.6%,较PTC提高14.7%。     

采用键合图理论的HEV双行星排动力耦合机构功率流分析

针对双行星排式混合动力汽车由于动力耦合机构内部出现循环功率而导致的系统功率损失和传递效率下降现象,基于键合图理论,对双行星排式动力耦合机构进行优化设计。从双行星排式动力耦合机构功率传递路径和分配比重角度,分析系统循环功率流的产生机理,建立动力耦合机构不同驱动模式下的动力学模型。在此基础上,研究了各驱动模式下行星排特征参数对系统内部功率流的影响规律,确定了避免产生系统循环功率的一般条件,为双行星排式混合动力汽车动力耦合机构的优化设计提供了理论依据和参考。