串并联混合动力系统自适应模式切换优化控制

为改善某新型串并联插电式混合动力系统双电机纯电动至并联驱动模式切换品质,同时确保不同车辆行驶状态及驾驶员输入下模式切换策略的适应性能,提出了平顺性起机和动力性起机概念,设计了自适应模式切换优化控制策略。首先,建立该串并联混合动力系统动力学模型,并对其双电机纯电动至并联驱动模式切换过程进行分析,确定模式切换不同阶段控制目标及控制策略;其次,以车辆驾驶平顺性和发动机起动时间为优化指标,通过动态规划求解发动机最优拖转转速曲线,提出一种发动机起动模型预测优化控制策略,在线计算离合器滑摩转矩以拖转发动机跟踪目标最优转速曲线,并通过电机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,所开发的自适应模式切换控制策略能够满足不同的驾驶需求,并具有较好的驾驶平顺性。     

伴随发动机起动的混合动力汽车切换协调控制

并联式混合动力汽车在伴随发动机起动过程中,由于离合器的动作复杂,在模式切换时极易产生转矩的巨大波动,为此,本文提出了一种动态协调控制方法。通过对切换过程的动力学分析,依据发动机、电机和离合器等所处状态不同,将切换过程分为发动机起动、转速同步和转矩突变3个阶段。综合考虑到各阶段控制目标的不同,分别设计了基于开关控制的发动机起动、基于模型预测控制的转速同步和基于电机补偿发动机转矩突变的动态协调控制策略。利用MATLAB/Simulink软件和搭建的试验平台,对3种动态协调控制方法分别进行了仿真和试验验证。研究结果表明:采用协调控制策略后,整车冲击度降低了68%,有效改善了驾驶舒适性。     

插电式混合动力汽车纯电动行进间启动发动机的平顺性控制

针对单电机插电式混合动力汽车在纯电动行进间电动机启动发动机时由于系统输出转矩变化进而引起整车冲击的问题,分析得到发动机点火时刻的不同及离合器接合状态的不同是造成转矩波动的原因。在此基础上,提出了基于离合器主、从动盘转速差和电机角加速度为输入量的离合器压力模糊控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略,并对比了发动机目标转速点火和怠速转速点火的控制效果。最后通过台架试验以及实车道路试验对提出的控制策略进行了验证。结果表明,基于目标转速点火的协调控制策略能减小整车的冲击度。     

基于随机通信时滞补偿的混合动力汽车协调控制研究

为了改善功率分流式混合动力汽车模式切换品质,提出了一种基于随机通信时滞补偿的转矩协调控制策略.在一般的电机转矩补偿控制策略的基础上,为提高车辆协调控制系统的精度,揭示了不同通信网络时滞对于电机补偿控制稳定性的影响,提出了增设BP-Smith自适应补偿模块和电机转矩变化率限制模块构成的复合协调控制策略并进行了仿真验证,结果表明,该控制策略在受到随机网络延时的干扰下仍能保证系统的稳定性及模式切换的平顺性.      

伴随发动机起动的混合动力模式切换策略

针对伴随发动机起动的单轴并联混合动力模式切换问题,分析传统发动机起动原理并结合不分离离合器AMT换挡过程控制策略,提出单轴并联混合动力模式切换的5阶段控制策略,同时建立Bang-Bang-PID及前馈PID控制算法对电机调速进行控制. 采用快速原型设计方法,完成整车控制器控制策略开发,最终在气电混合动力客车实验平台上对所提出的模式切换控制策略进行验证. 实验结果表明:所提出的控制策略能顺利起动发动机,提高模式切换性能,并满足整车驾驶需求.      

一种新型增程插电式混合动力控制策略的开发

针对一种新型增程插电式混合动力车辆,以实现该构型车辆的燃油经济性和整车动力性较优的特点为目标,开展了该构型车辆的控制策略开发的研究。建立了发动机、驱动电机和启动发电一体电机的等效燃油消耗模型,根据各部件效率离线计算出等效燃油最小下的需求扭矩分配系数。针对模式切换中的系统不连续性,设计了分阶段转矩协调控制策略。台架测试和实车道路测试结果表明,该整车混合动力控制策略能够保证车辆动力部件运行在效率最优区域,并且电控离合器闭合时间不大于1.5s,电控同步器闭合时间不大于0.2s,整车混合动力模式切换迅速和平稳。     

HEV自动膜片弹簧离合器转矩跟踪PID控制

在同轴并联混合动力系统和自动膜片弹簧离合器数学建模的基础上,提出一种包含Kalman滤波器、串级变参数PID控制器的自动膜片弹簧离合器转矩跟踪控制策略,设计了变参数转矩环比例控制器,对行程环PID控制参数进行了优化整定,对HEV模式切换过程中,离合器传递转矩的跟踪控制进行了仿真和试验研究.结果表明,所提出的离合器转矩跟踪控制策略具有良好的效果.      

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.     

双电机混合动力汽车起步与换挡过程协调控制

针对采用自动变速箱(AMT)的混合动力汽车存在换挡动力中断问题,提出一种新型双电机混合动力驱动系统,该系统主要包括1台发动机、2个电机和1个四挡变速箱。通过控制发动机、电机、离合器与同步器的工作状态,该混合动力系统可实现纯电动驱动、发动机和电机并联驱动、串联驱动、制动能量回收以及行车发电等多种工作模式。采用集中质量法和牛顿第二定律对该驱动系统进行动力学分析,将其等效为质量-弹簧-阻尼系统,并建立动力学方程。通过查表法建立了发动机和电机模型。结合混合动力驱动系统结构特点,设计模式切换和换挡过程的控制策略,在模式切换和换挡过程中,结合发动机和电机的扭矩响应特性,对发动机和电机输出扭矩进行协调控制。采用基于发动机输出扭矩的电机扭矩补偿策略维持汽车驱动扭矩,避免出现换挡动力中断现象。基于AMESim和MATLAB/Simulink软件平台搭建整车模型及控制策略模型,并对模式切换和换挡过程进行仿真分析。研究结果表明:双电机混合动力驱动系统可实现车辆换挡过程中输出扭矩平顺变化,无动力中断现象;通过限制发动机和电机的扭矩变化率,以及离合器和同步器等执行机构的分离接合速度,可将模式切换和换挡过程的冲击度控制在合理范围内。     

搭载机电控制无级变速器混合动力汽车模式切换仿真分析

通过分析机电控制无级变速器(electrical-mechanical continuously variable transmission,EM-CVT)的结构特点,提出了搭载EM-CVT混合动力汽车的传动方案,建立了动力源数值模型、EM-CVT模型,分析了混合动力系统工作模式,并针对模式切换时的冲击问题,以减小冲击度为目标,通过分析典型工况下动力源输出转矩特性和各部件的动态特性,提出了基于发动机、ISG电机、自动离合器以及EM-CVT相互协调控制策略。利用MATLAB/SIMULINK仿真平台建立混合动力传动系统动力学模型,并对典型的模式切换过程进行了仿真分析。结果表明,所提出的控制策略能够有效控制混合动力传动系统在模式切换时产生的冲击,提高了混合动力汽车的驾驶舒适性。     

DCT双离合器联合起步模式建模与仿真

对双离合器式自动变速器(DCT)的结构特点进行分析,建立起步过程的动力学模型.归纳车辆起步时离合器传递转矩和节气门开度的变化规律,实现发动机恒转速起步.制定1挡单离合器及双离合器同时接合的起步控制策略,并针对大油门急起步情况制定了2挡单离合器和双离合器起步控制策略.针对车辆爬行起步时容易造成摩擦片温度过高的缺点,制定双离合器交替滑磨的爬行起步控制策略,并应用积分分离PID算法仿真实现对目标车速的跟随.仿真结果表明,双离合器同时接合的起步控制策略使两个离合器共同分担总体滑磨功,有利于提高离合器寿命.     

AMT重型车辆制动控制策略分析

在对车辆制动过程进行力学分析和机械自动变速重型车辆降挡和不降挡两种制动控制策略的比较基础上,提出了在不降挡的前提下,当发动机辅助制动力矩影响行驶稳定性时分离离合器;当车速降低到发动机辅助制动力矩不影响行驶稳定性时接合离合器的控制策略.并对制动过程中分离离合器后是否再次接合离合器这2种情况下制动时的制动减速度、制动时间和制动距离进行比较分析.分析表明当发动机辅助制动力矩不影响行驶稳定性时,接合离合器可明显减少制动时间和制动距离.     

强混合动力汽车驱动模式切换扭矩协调控制策略

在对强混合动力系统工作特性分析的基础上,以车辆行驶平顺性为目标,通过对系统在不同驱动模式切换过程中发动机、电机及离合器和变速器参数变化的分析,制定了针对不同模式切换过程扭矩波动的扭矩协调控制策略。建立了基于该控制策略的强混合动力汽车动力学仿真模型,进行了典型驱动模式切换过程的仿真与分析。结果表明,提出的扭矩协调控制策略能够减小驱动模式切换过程中的扭矩波动,有效提高强混合动力汽车在模式切换过程中的动力传递的平稳性。     

液力变矩器在机械无级变速传动系统中的应用

无级自动变速传动作为理想的传动方式，能有效地提高车辆的动力性和燃油经济性，减少排放污染，用液力变矩器作为无级自动变速传动系统的起步装置具有良好的起步性能，且控制简单。在液力变矩器性能试验及锁止离合器闭锁动态过程仿真的基础上，根据发动机与液力变矩器的共同工作特性进行了发动机与液力变矩器的匹配评价，提出了液力变矩器闭锁控制规律以及用液力变矩器仟民步装置的机械无级变速传动系统的起步控制策略。经汽车起步、加速过程的仿真结果表明，与装备五档手动变速器的汽车相比，装备机械无级变速器的汽车具有良好的起步和加速性能。     

基于回流无级变速传动的混合动力汽车 运行模式转换控制策略

搭载回流无级变速传动装置的插电混合动力汽车在动力切换过程中存在两种切换形式：动力源之间的驱动模式切换和纯无级状态与回流状态之间的调速模式切换,两种切换都会导致动力耦合系统扭矩突变,影响汽车平顺性。在对回流式混合动力系统工作特性分析的基础上,制定了针对不同切换过程的扭矩协调控制策略,并通过MATLAB/Simulink仿真平台进行了验证。结果表明,该策略能够有效地减少该系统切换过程中的转矩波动和冲击。     

基于遗传算法的拖拉机动力换挡过程动态控制方法

拖拉机重负荷作业时,发动机处于全油门工作且换挡过程中发动机在调速段扭矩变化较大,导致换挡过程中离合器接合时产生扭矩突变。为了解决这一问题,提出离合器同步阶段油压控制方法,在充分考虑拖拉机作业特征和动力换挡品质的要求后,以车速变化量、冲击度及滑摩功等为评价指标,采用遗传算法对拖拉机动力换挡过程进行了分析设计,结果表明,换挡过程各项指标均在标准之内。     

基于离散时间滑模控制器的自动变速器滑差控制

设计离散时间系统滑动模态变结构控制器,对闭锁离合器进行滑差控制以提高整车燃油经济性,消除发动机扭矩波动造成的传动系统冲击.采用零相位数字滤波器,以抑制滑模控制系统中的抖振.建立传动系统仿真模型对滑模控制器进行验证,并与传统比例-积分-微分(PID)控制器进行比较;通过硬件在环仿真测试车辆在十五循环工况(ECE)下有无滑差控制时的燃油消耗量.结果表明,滑差控制有效吸收传动系冲击,液力变矩器在滑差控制下的传递效率高于纯液力传动,可降低整车燃油消耗;基于滤波的滑模控制器,控制律平滑变化,具有更好的响应速度和跟踪指令信号的能力.     

Controlling Torque Distribution for Parallel Hybrid Vehicle Based on Hierarchical Structure Fuzzy Logic

The Hierarchical Structure Fuzzy Logic Control (HSFLC) strategies of torque distribute for Parallel Hybrid Electric Vehicle (PHEV) in the mode of operation of the vehicle i. e. , acceleration, cruise, deceleration etc. have been studied. Using secondly developed the hybrid vehicle simulation tool ADVISOR, the dynamic model of PHEV has been set up by MATLAB/SIMULINK. The engine, motor as well as the battery characteristics have been studied. Simulation results show that the proposed hierarchical structured fuzzy logic control strategy is effective over the entire operating range of the vehicle in terms of fuel economy. Based on the analyses of the simulation results and driver's experiences, a fuzzy controller is designed and developed to control the torque distribution. The controller is evaluated via hardware-in-the-loop simulator (HILS). The results show that controller verify its value.     

针对PHEV应用的新型有源传动装置动力性匹配设计及试验验证

分析了新型定轴式车用有源传动装置多种动力传递路径的特征.针对插电式混合动力电动汽车（PHEV）应用,从最高车速,最大坡起能力以及后备功率三方面,给出了不同整车工作模式下的动力性设计要求,说明了寻找一套全新的动力性匹配设计方法的必要性.按照不同整车工作模式下的后备功率要求,确定了动力源类型以及功率等级.按照最大坡起能力要求以及坡起过程中离合器滑磨功的限值,确定了一档速比.按照最高车速要求,确定了电机动力传递路径速比以及其余档位速比.介绍了原理样机以及样车的结构特征,基于新欧洲行驶工况（NEDC）完成了能耗测试,并详细分析了期间在进行模式及档位切换时实现轮边驱动力平顺的方法.