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.     

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。     

混合动力系统用发动机冷起动排放

通过分析发动机起动点火、喷油及进气量控制策略,确定了发动机冷起动过程中影响HC和NOx排放的关键参数为:拖转转速、起始喷油转速和点火推迟.研究表明:较高的拖转转速可以减少发动机起动所需的燃油量、改善燃油雾化质量、促进完全燃烧、降低HC排放;而过高的拖转转速则会恶化NOx排放;推迟点火可以有效地加速催化器起燃、显著地降低排放,若点火太迟只能有限加速催化器起燃,而且会增加油耗、使燃烧不稳定、增加失火,HC及NOx排放同时恶化.通过研究排放规律,选定了合适的冷起动参数,为今后精确排放标定奠定了基础.     

直喷汽油机恒转速增转矩工况燃烧与排放

在一台直喷汽油机(GDI)上,利用发动机瞬态控制和测试系统,研究恒转速增转矩工况下节气门切换幅度和切换耗时对发动机燃烧与排放动态响应的影响,并通过基于比例积分(PI)调节的过量空气系数(λ)闭环控制和节气门超调策略优化瞬态工况的燃烧和排放.试验结果表明:在恒转速增转矩工况,发动机工作参数相对于节气门的变化有一定的滞后,切换时间越长各参数与节气门变化的跟随性越好;切换幅度较大时,各参数稳定性较差;进气的响应特性是影响发动机瞬态工况下燃烧与排放的主要因素.在所研究的工况下,过量空气系数闭环控制的最优PI(比例值、积分值)组合为P=0.08/I=0.5;进气门超调策略可以更有效地减小进气响应的滞后时间,使燃烧更充分,降低颗粒物数量浓度和碳氢(HC)排放.     

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。     

混合动力系统发动机停机过程控制策略

针对混联式混合动力系统,为减小其由混合驱动模式切换至纯电驱动模式过程中发动机停机引起的整车纵向冲击,利用模型预测控制算法可以在线滚动优化获得最优控制序列的特点,提出了一种基于模型预测控制的发动机停机优化控制策略. 首先,采用理论与试验相结合的研究方法,建立了发动机阻力矩模型;其次,依据动力元件工作状态的不同,将发动机停机过程划分为发动机工作点调整阶段和电机反拖发动机阶段,设计了分段式发动机停机控制策略;最后,通过仿真对所设计的控制策略进行了验证,并与传统基于比例-积分-微分的控制方法进行了对比. 仿真结果表明,所提出的控制策略能有效抑制发动机停机过程中的输出转矩波动,降低整车冲击度,提高车辆行驶的平顺性.      

带有V2G并网的电动汽车用增程器控制策略

增程器能够扩展电动汽车的续驶里程,但增程器的并网发电尚属研究空白. 为此,重点研究了增程器的并网方案和控制策略. 首先,提出了一种基于解耦双同步参考系锁相环的电气位置估算方法,并引入霍尔前馈提高其响应速度和估算精度,在此基础上设计了电网锁相环和电网电压的协调控制逻辑. 其次,采用多目标优化方法对增程器的控制参数进行了优化,减少了增程器的油耗和非必要的机械启停. 此外,对增程器的启停及工况点切换过程进行了深入探究. 最后,搭建了具有发动机、发电机及并网设备的增程器试验平台,进行了增程器电气角度算法验证试验、并网发电试验及工况协调验证试验等. 结果证明了提出的带有V2G并网的增程器控制策略的可行性和有效性.      

含氧燃料添加对引燃式天然气发动机细颗粒排放的影响

为了降低柴油引燃天然气发动机的颗粒排放,在改装的柴油机上试验研究了含氧燃料碳酸二甲酯(DMC)添加对柴油引燃天然气发动机燃烧和颗粒排放的影响。通过对比分析不同的含氧燃料掺混比下的燃烧参数和颗粒排放特性发现:随着引燃燃料中DMC掺混比的增大,引燃燃料中含氧量(氧的质量分数)的不断增加,滞燃期逐渐推迟,初始燃烧放热率峰值增大,初始燃烧期逐渐延长,总燃烧持续期不断缩短;柴油引燃天然气发动机的颗粒排放呈现单峰分布,随着引燃燃料中含氧量的增加,颗粒数量浓度峰值粒径向大颗粒粒径方向移动,颗粒的数量浓度和质量浓度同时减小,当引燃燃料中含氧量达20%时,颗粒质量浓度降幅达70%,颗粒数量浓度降幅达86%。因此,引燃燃料中添加含氧燃料DMC是一种降低柴油引燃天然气发动机颗粒排放的有效方法。     

涡轮增压发动机二冲程制动性能

考虑到进、排气管内的压力波与涡轮增压器对发动机进、排气过程的影响,应用GT-POWER软件建立一种二冲程制动工况下的涡轮增压发动机模型,并通过对发动机制动过程仿真计算,分析发动机转速、排气门开启时刻与发动机制动性能之间的关系.仿真结果表明,在排气门工作参数一定时,发动机制动转矩、制动功率随转速增加而增大;在排气门升程曲线、第二次开启发生时刻均一定时,对应每个发动机转速,均存在唯一的第一次开启发生时刻使得制动功率最大,而且该时刻随发动机转速而变化;在排气门升程曲线、第一次开启发生时刻均一定时,第二次开启发生时刻延迟,将使得压气机运行点趋近甚至超出喘振线.     

甲醇汽油发动机醇醛排放特性及其影响因素研究

在一台JL368Q3汽油机上分别燃用汽油和M10(甲醇、汽油体积比为1∶9)甲醇汽油混合燃料,并利用气相色谱仪(氦离子化检测器)实验研究了甲醇和甲醛的排放特性及点火提前角对醇、醛排放的影响.结果表明,甲醇排放来源于燃油,其受最高燃烧温度影响较大,该排放将随着发动机转速和排气温度的升高而降低.甲醛由碳氢和甲醇在排气管中经氧化而生成,其排放量随着发动机转速和排气温度的提高而增加.汽油机的甲醛排放量随着转矩的增大先增后减,在中、高负荷时,M10发动机甲醛排放量为汽油机的1.5～4.5倍,随着发动机转速的提高,这2种负荷下的甲醛排放量差距减小.     

串联式混合电动汽车发动机转速控制系统

发动机和发电机是串联式混合电动气的主动力源（PS），为保证发电机输出稳定的工作电压，发动机应在恒速控制系统的作用下运行于最佳状态，使之在负载变动的情况下保持转速不变，功率不变，油耗最低，在分析串联式混合电动汽车的能量流动和发动机的控制策略的基础上，依据自动控制原理及计算机控制技术，讨论了发动机恒速控制系统的计算机控制方法，给出了控制系统的控制电路，采用了PID控制算法，讨论了PID控制中各参数的整定，运用MATLAB对该系统进行了仿真。     

高压共轨柴油机Sub-220 nm超细颗粒物排放特性研究

超细颗粒物是雾霾的重要组分,对人体健康影响极大。在一台六缸高压共轨柴油机上研究不同工况下Sub-220 nm超细颗粒物的排放特性,结果表明:碳烟排放在小负荷时极低,且随着负荷的增加而增加;Sub-220 nm超细颗粒物排放数量浓度在小负荷时高,且随负荷的增加而降低;Sub-220 nm超细颗粒物数量浓度的粒径分布为在小负荷和满负荷时是双峰特性,其余工况是单峰特性;转速升高,缸内气流运动加强,超细颗粒物排放数量浓度明显降低,各特征直径明显降低。     

可变速抽水蓄能发电技术的应用与进展

 可变速抽水蓄能可成为电网负荷频率控制、平衡可再生能源发电出力波动的有效手段。论文在介绍可变速抽水蓄能整体结构的基础上,重点介绍了交交方式和交直交方式变频励磁单元的拓扑和构成。说明了交交方式具有器件少、可靠性高、易于大容量化等优点,但存在频率只能整数倍减小、无法实现大范围连续调节、响应速度较慢等缺点。而交直交方式具有频率可大范围连续调节、响应速度较快等特点,其性价比呈快速上升趋势。分析了机组在发电方式和电动方式时运行的变速原理和调节过程。通过发电出力与转速的关系曲线说明通过转速控制实现最佳出力的过程。通过泵类负荷输入功率与转速的关系,描述了电动方式下调节转速对电网功率调节的作用。综合考虑能量平衡、波动负荷与可再生能源发电出力跟踪控制及电压稳定控制的需求,形成参考功率。在此基础上,采用d-q解耦方法实现可变速机组有功与无功功率的控制。最后,通过电网功率调节、电压波动控制及风电功率波动抑制示例,阐述了可变速机组对电网运行的控制作用。     

基于INTEL8097BH十六位单片机的交流电动机软起动控制器设计

本文提出了一种应用于交流电动机的软起动控制器．此控制器采用单片微机控制,通过控制可控硅交流调压电路的输出电压,实现交流电动机的平滑起动和停机,并根据交流电动机拖动负载的情况,设计了四种软起动工作方式．实验证明,该方案是合理的．     

基于直流发电机的风力发电系统及其控制策略

针对风力发电系统的特点,结合直流发电机的特性,提出了基于直流发电机的风力发电系统.从理论上分析了该系统的可行性及其优点,重点对其控制策略进行研究,在动模实验室内建立基于直流发电机的风力发电系统的模拟系统,以直流电动机作原动机,调节直流电动机的转速,模拟风速变化引起的风力机转速的变化,并通过试验验证了该系统的可行性.     

汽车发动机起动过程的动力学仿真

发动机怠速自动起停是混合动力汽车的重要工作模式,它能避免发动机在怠速下运行,有效减少燃油消耗、尾气排放和发动机磨损.对混合动力汽车起步时发动机起动动力学进行了系统研究,基于发动机起动过程的阻力特性的建模与仿真,提出了ISG电机驱动控制策略,建立了ISG电机-发动机的综合控制模型,进行了发动机起动过程中的动力学仿真.仿真结果表明,所采用的ISG电机满足快速起动发动机的时间要求.     

基于无线遥控的腿履复合型起重机器人控制系统研究

采用无线遥控技术以及内嵌控制算法,搭建一种新型腿履复合型起重机器人无线智能遥控系统,用于完成空间比较狭窄以及道路状况恶劣的吊装工作。控制系统采用专用运动控制器作为控制核心,以无线遥控模块作为交互接口,利用CAN总线技术,通过内嵌的控制算法,根据实际工作要求、车身重量以及车身平面度等条件,对发动机的启停、机器人姿态调整、作业过程中车身平衡调节、机器人的行走和发动机输出功率优化等进行控制,实现不同类型场地环境下机器人的吊装工作。该系统提高了起重机器人操作的方便性和工作过程的可靠性,在操作人员与机器人距离较远时仍可完成吊装工作。     

基于单片机的汽车电子霍尔点火器设计

根据汽车电子点火系统的组成及工作原理,以MCS—51系列单片机为核心,完成了主机单元电路、复位电路、看门狗电路、初级电流限制电路、电源电路等硬件电路设计,阐述了Keil C51软件各功能模块及编程实现方法,分析了电子霍尔点火器能够实现的基本点火控制、闭合角控制、发动机停转断电保护、初级电流限制和发动机转速输出等功能,完成了各功能程序及主程序设计,并在单片机开发板上进行了程序功能的调试。     

挖掘机混合动力系统控制器设计

以减小柴油机转速波动为目标,设计了挖掘机混合动力系统控制器.该控制器以液压泵需求扭矩、液压泵转速和蓄电池SOC为输入参数,以柴油机转速、柴油机扭矩和电动机扭矩为输出参数.提出了基于模糊控制的柴油机油门开度控制方法.建立了基于MATLAB的混合动力系统控制器性能仿真模型.对挖掘工况和平整工况下的控制器性能进行了仿真分析.仿真结果表明：控制器能实现柴油机和电动机的协调控制;在整个工作过程中,柴油机的转速基本不变.     

并联混合动力汽车怠速停机控制策略研究

怠速停机是混合动力汽车主要节能途径之一,本文以并联式混合动力客车为研究平台,建立了怠速停机控制策略,在CRUISE环境下对发动机怠速时间、怠速转速与燃油经济性的关系进行了深入的研究,基于国内典型城市公交循环工况的仿真结果表明:采用怠速停机控制策略后,燃油经济性比原车得到显著改善。