低电量状况下的电动汽车驱动策略设计

电动汽车动力电池在不同放电电流情况下,电池放电容量的特性会有所不同。尤其在电池剩余电量较少阶段,普通供电方式会使直流母线电压以较大幅度下降并减少电池剩余电量的可用时长。本文在剩余电量较少阶段以续行里程为控制目标,并根据电动机实际运行工况调整三相异步电机的驱动模式,通过专家PID调节器的控制方法来驱动电动汽车三相异步电机。试验结果表明:本文提出的控制方法,在电池剩余电量较少阶段提高了电池电量的利用率和电动机的工作效率,最终延长了电动汽车的续行里程。     

纯电动汽车动力驱动系统参数匹配试验

基于车辆运行城市道路工况,结合车辆设计指标,以降低车辆能耗为目标,进行了动力驱动系统中电池、电动机及传动系统参数的优化匹配.对济南市道路工况进行测试,分析得到车辆行驶工况点密集区域.综合车辆设计目标,电池组电压及电池组质量对车辆能耗的影响,进行动力驱动系统关键部件选型,并在试验台上对选择的7.5 kW交流异步电动机系统效率特性、192 V/100 A·h磷酸铁锂电池组效率特性及其之间的匹配特性进行测试分析.利用底盘测功机测试并优化了电力驱动系统与机械传动系统之间的匹配关系,使电力驱动系统高效区与车辆实际道路行驶工况点密集区域相吻合.等速法测试结果表明:车辆按40 km·h-1匀速行驶里程达169 km;车辆在基本城市循环工况下100 km能耗为12.01 kW·h,续驶里程达160 km.     

双电机电动汽车驱动转矩分配策略研究

针对双电机电动汽车前后电机驱动转矩分配问题,提出一种基于惯性权重线性递减粒子群算法的双电机驱动电动汽车驱动转矩分配策略。根据双电机驱动电动汽车构型特点,基于不考虑传动系统和附件能耗时电池能耗约等于双电机系统能耗的前提条件下,提出以电池能耗最小为优化目标的转矩分配优化模型;在保证双电机转矩之和等于需求转矩的基础上,利用惯性权重递减的粒子群算法在电机效率图里进行搜索,以适应度函数最小时对应的转矩值为目标转矩。仿真与试验结果表明,驱动转矩分配策略能够实现合理的转矩分配,可以保证双电机电动汽车在动力性的基础上具有较好的经济性,在NEDC循环工况下其耗电量下降了0. 66%,整车续驶里程延长了9. 4 km。     

基于损耗分析的高空电机效率模糊自适应优化控制

针对电池能量有限的高空驱动电机效率优化控制问题,提出一种结合电机损耗分析和模糊自适应算法的混合变步长在线搜索效率优化控制策略。在保证驱动电机控制系统动静态性能良好的前提下,首先对高空驱动电机的损耗进行分析,以确定直流电流的搜索范围,然后采用模糊自适应算法在线变步长搜索直流电流,为减小效率寻优过程中转速和转矩的波动,模糊量化时引入转速和转矩因素。动静态仿真实验结果表明:驱动电机控制系统动静态性能良好,效率优化搜索时间约为0.02 s,稳态效率提高8.4%。与直接搜索法相比,该控制策略寻优搜索时间短,转速、转矩波动小,鲁棒性好,实现高空驱动电机系统轻载稳态时高效率运行。     

增程式电动汽车电驱动系统多模式切换控制

针对增程式电动汽车(Range-Extended Electric Vehicle,RE-EV)电驱动系统电动机驱动和发动机-发电机-电动机能量传递问题,建立了驱动电机动力学、动力电池动力学和增程器动力学数学模型,设计了电动低速、电动高速、增程低速和增程高速多模式切换控制过程,建立了电驱动系统切换控制逻辑关系,进行了1和10个循环工况下的道路实验.结果表明:速度-时间曲线下的最大爬坡度大于30%,符合性能设计指标;排放-时间曲线下的排放出现在10个工况循环中的2 400s,此时,增程器开始运行;电池容量-时间曲线下的电池放电深度从0.7下降到0.3时,增程器起动并控制电池放电深度在0.3~0.5.     

燃料电池电动车电驱动系统效率优化控制

燃料电池的发电效率随着输出的变化会有很大改变,对燃料电池电动车的运行效率产生很大的影响。通过对燃料电池本身特性和驱动系统的研究,提出考虑燃料电池本身效率的整体效率优化控制,在满足负载需要的前提下通过改变电机励磁电流和直流变换器的占空比使得整个电驱动系统的运行效率最高。为此,建立了电驱动系统的稳态损耗模型,并通过仿真和试验结果的对比验证了损耗模型的有效性。实验结果表明系统损耗随励磁电流和占空比的改变而改变,从而验证了该文提出的优化效率控制方法的可行性。     

基于非线性模型的异步电机高性能驱动系统的研究

为了提高磁场定向异步电机驱动系统的起动性能和运行效率 ,构造了由电机和逆变器构成驱动系统的损耗模型 ,分析了励磁电流对驱动系统效率的影响。应用一种新的基于 MT同步旋转坐标系下考虑异步电机主磁路饱和的非线性数学模型 ,设计了磁场定向矢量控制系统 ,通过实验验证了 ,适当地控制异步电机的转子磁链可以提高电机瞬时转矩 ,加快电机的起动过程 ,同时也可以在轻载或者额定工况下提高电机和逆变器的效率。从而提高整个驱动系统的利用率     

基于多目标优化的双模式混合驱动电机特性设计

针对双模式混合驱动装置电机的参数匹配,提出了一种多目标优化的方法.在研究双模式混合驱动装置动力输出特性与电机功率间关系的基础上,以驱动功率利用率和电机功率为优化目标,利用Matlab和Isight软件进行了建模和求解.并根据计算结果中电机转速转矩工作点分布对电机A,B的外特性进行了设计,有利于进一步降低电机功率,改善系统优化匹配设计.     

叉车混合动力驱动和能量回收系统研究

针对传统内燃叉车油耗大、效率低、排放污染严重、电动叉车电池续航能力差、能量回收效率低等问题,提出了一种油-电混合式叉车混合动力驱动和能量回收系统结构,以实现叉车系统节能的目的。为分析该系统的节油性能以及能量回收效率,以某型3吨叉车为研究对象,对发动机、电机、超级电容进行参数设计,在AMEsim中建立仿真模型,并对仿真模型进行试验验证,验证结果表明仿真模型误差在10％之内,系统方案具有20.8％的节能效果,超级电容可有效回收叉车货叉下降时的势能和制动动能。并通过进一步分析电机回收力矩对回收效率的影响,为系统的控制策略优化提供依据。     

基于田口鲁棒优化的电动汽车驱动控制策略研究

为改善电动汽车驱动系统动力性和经济性,由电池组放电效率模型、驱动电机系统效率模型和电动汽车加速度模型,建立了综合目标函数.根据城市道路特征对综合目标函数动力性和经济性所占权重进行分配.分别以电机转矩-电机转速,电机转矩-加速踏板开度变化率为信号因子,驱动电机温度,电池组荷电状态为限值因子建立正交试验表,根据田口鲁棒控制动态特性信噪比对整车控制器输出转矩进行优化.根据GB/T 18386—2017电动汽车能量消耗率和续驶里程试验方法进行实车试验.试验结果表明行驶一个市区循环工况,相比于原车驱动控制策略,基于电机转矩-电机转速正交表的方法可节省能耗9%;基于电机转矩-加速踏板开度变化率正交表的方法可节省能耗4%.      

驾驶风格对纯电动汽车能耗的影响

纯电动汽车能耗受多种因素影响,为揭示驾驶风格对纯电动汽车能耗的影响规律,采用控制单变量因子的实验思路,设计整车能耗实验。通过实验测试与理论计算相结合,得到各部件的能量分布,对能耗进行定量分析,为优化整车能耗指明方向。首先分析汽车在等速工况下的能量流动情况,得到确定因素对汽车能耗的影响;然后在综合工况下分析驾驶风格对纯电动汽车能耗的影响。结果表明：电池能量主要被电机电控系统和车辆行驶阻力消耗,附件能耗较少,驾驶风格主要通过影响制动损耗和动力传动系统运行效率造成能耗波动,不同驾驶风格将导致百公里电耗相差10 kW·h以上。     

A model-based driving cycle test procedure of electric vehicle batteries

The battery test methods are the key issues to investigate the energy-storage characteristics and dynamic characteristics of electric vehicle （EV） batteries.In this paper,the research advances of existing battery test methods as well as driving cycles are reviewed.An electric vehicle model that consists of EV dynamics model,battery model and electric motor model is built.The dynamic characteristics of the battery in frequency domain are analyzed.Based on the EV model and the frequency domain characteristics of the battery,a driving cycle test procedure of EV battery is proposed.The battery test procedure is able to reflect the real-world characteristics of EV batteries,and can be used as a universal EV battery test method.     

融合驾驶风格识别的插电式混合动力汽车自适应控制策略

考虑到驾驶风格对燃油经济性的影响较大,提出了一种融合驾驶风格识别的自适应控制策略,用于插电式混合动力汽车发动机和电机之间的实时扭矩分配。 构建出两种驾驶风格识别模型,在获得驾驶风格识别模型后,考虑到对各种驾驶风格的适应性,融合识别的驾驶风格类别,提出了一种与基于自适应等效因子算法的 PI 模糊更新规则相结合的等效消耗最小化策略 (ECMS)。根据最小等效燃油消耗控制算法和电池电量平衡控制方法,结合驾驶风格识别的结果调用相应最优控制参数,对发动机和电池的功率分配进行实时优化计算,实现对整车的控制。将一段工况使用所指定的能量管理策略,仿真结果表明,融合驾驶风格识别的策略在燃油经济性最高提升了10.5%,汽车的HC,CO,NOx总排放最高降低了11%,,发动机,电机工作点更好的运行在最佳区域中。     

四轮轮式驱动电动汽车电气系统设计与实现

四轮轮式驱动电动汽车在行驶过程中需对4个轮毂电机进行协调控制,其动力回路电流大、电压高,电机输出功率受行驶工况影响大,因此其安全可靠的电气系统设计至关重要．首先通过电动汽车动力学分析和驱动电机分析,建立了车辆行驶动力学方程,得到车速、电机功率、电机转速、电机扭矩与主电路的负载电流及电压之间的匹配关系;然后计算系统动力回路中继电器、熔断丝和接触器等关键元器件的电气参数,设计了四轮轮式驱动电动汽车的电气系统．研制出的四轮轮式驱动电动汽车经过了城市工况测试,其结果表明,该电气系统能很好地满足四轮轮式驱动电动汽车的电气需求,有效保障电动汽车的运行．     

基于电池输出特性的电动汽车动力性能评价方法研究

对电动汽车不同工况负载进行受力分析的基础上,以直流伺服电机作为电池驱动的主动牵引电机,以交流伺服电机作为提供不同工况负载阻力电机,构建基于控制核心可编程逻辑控制器(PLC)的模拟双电池混合动力牵引的电动汽车电池性能测试平台。通过模拟负载阻力和行驶工况,对匀速行驶状态下的电池动力输出性能进行实验研究,同时采用车辆仿真软件ADVISOR对相同行驶工况进行模拟分析。结果表明:锂电池在放电过程中存在最大有效输出的工作区,单位时间内的电压变化率可以作为预测和判断对应工况下电池持续有效输出和续航时间的依据。软件模拟分析结果和实验测试结果一致,证明了测试平台的可靠性。     

纯电动汽车驱动电动机系统效率模型的试验

为了在工况变换控制过程中,实现基于电动机系统最佳效率的优化控制,构建了电动机系统效率与转速及转矩之间的关系式.由实车测得的数据,确定了研究工况的范围,在电动机加载试验台上对电动机系统效率特性进行了测试,结果显示被测驱动电动机系统效率η>80%的区域面积占整个测试区域范围的77.1%.基于最小二乘法,对电动机系统效率进行曲面拟合,综合考虑拟合结果的精度及运算工作量,确定采用4次函数构建电动机系统效率模型;利用驱动电动机外特性部分工况点测试结果对模型进行了验证.结果表明:模型计算值与实测值的最大相对误差为3.9%,建立的模型是有效的,该模型能够为在整车控制器中制定基于电动机系统最佳效率的优化控制策略提供依据.     

复合电源电动汽车动力系统建模与仿真

由于蓄电池的功率密度低、能量密度低,以蓄电池作为单一电源的纯电动汽车,动力性和续驶里程因此受到极大的限制.本文将超级电容引入到电动汽车的储能系统中,构建超级电容一蓄电池复合电源系统,利用超级电容高功率密度特性弥补蓄电池的不足.分析了在典型工况下的车辆需求功率对应的电流变化曲线,并根据储能系统的状态划分为单独驱动、共同驱动、预充电和再生制动共四种工作模式,在MATLAB/Simulink环境下建立了纯电动汽车动力系统的仿真模型,包括蓄电池模块、超级电容模块、功率分配模块和驱动模块,根据市区循环工况进行了仿真测试,结果表明采用超级电容一蓄电池储能系统能发挥其高能量密度和高功率密度特性,从而提高车辆的动力性能,使能量利用率提高了近17％.     

基于神经网络的混合电动汽车发动机特性研究

利用MATLAB神经网络工具箱建立了发动机特性的拟合和仿真模型,在此基础上得到了发动机的万有特性曲线,并对发动机的万有特性进行了分析,得到了并联混合电动汽车行驶过程中发动机的最优工作范围;研究了并联混合电动汽车驱动系统中发动机与驱动电机之间的功率匹配问题,确定了车辆行驶所需的最大功率与发动机和驱动电机功率之间的关系,据此可选择适合类型的发动机和驱动电机,实现并联混合电动汽车驱动系统的优化设计．     

机电式飞轮车辆能量管理策略

为了有效提高车辆的动力性和经济性,针对电动车辆大功率加速工作电池负荷大,制动能量回收效率低的问题,本文提出了加装机电式飞轮系统的车辆。通过研究机电式飞轮系统在制动能量回收时功率分流和驱动汽车时扭矩耦合的工作原理,使用针对该系统工作特点的模糊控制策略,根据机电式飞轮系统高效率的优点,制定了使该系统回收、释放能量的逻辑策略;结合CRUISE搭建整车模型,MATLAB-Simulink设计整车模糊控制策略,并将CRUISE与MATLAB-Simulink通过Interface建立联合仿真平台进行仿真分析。结果表明,首先,搭载机电式飞轮系统的车辆精确地完成驾驶员的驾驶要求;其次,飞轮及控制电机的工作状态符合其工作原理;最后,搭载了机电式飞轮系统的四驱车辆相比较普通的四驱车辆,其NEDC工况电能消耗量下降了10.26%。