增程式电动汽车规则型能量管理策略对比

针对增程器小型化后的串联式增程式电动汽车能量管理策略问题,从发动机参数匹配角度对增程器小型化的方法进行了研究,采用逐步优化的方法提出了4种规则型能量管理策略.基于搭建的整车动力系统仿真平台,分别从发动机工作点分布、增程器效率以及动力电池充放电能量损失等方面对比分析了各控制策略燃油经济性存在差异的原因.离线及硬件在环仿真试验结果表明:增程器平均效率和动力电池充放电能量损失是影响车辆燃油经济性的主要因素;配置了小型化增程器的电动汽车,不适合照搬发动机开/关和功率跟随控制策略,采用最优曲线控制策略可获得较好的燃油经济性和控制效果.     

混合励磁电机的电动汽车增程器控制策略

针对增程器转速功率动态协调控制问题,提出了一种基于混合励磁电机的新型电动汽车增程器,阐述了其控制系统结构及工作原理.根据混合励磁增程器整体效率特性确定了多转速点工作区域,基于混合励磁电机气隙磁场的柔性可调特性,设计了围绕工作区域的增程器转速-功率解耦发电双闭环控制算法.利用MATLAB/Simulink搭建控制策略模型,基于自行开发的混合励磁增程器原理样机进行了试验验证.试验结果表明,混合励磁增程器输出发电功率动态响应快,转速、功率控制稳态误差小,稳态及瞬态运行工况均位于设定工作区域内,发电控制策略可行.     

增程式电动汽车能量控制策略的仿真分析

介绍了串联型增程式电动汽车的基本结构和工作模式,给出了选配电动汽车发动机和评价整车燃油经济性的方法.利用Cruise/Simulink联合仿真平台对整车进行建模与仿真,引入基于规则的发动机定点和最优曲线能量控制策略.典型工况下的仿真结果表明:发动机最优点能量控制策略能够使发动机和发电机工作在效率最高点,其燃油经济性优于最优曲线能量控制策略;在增程模式下,当采用发动机最优曲线能量控制策略时,增程式电动汽车获得了较好的燃油经济性和控制效果,且该策略有利于发动机的最小化.     

基于动态规划的E-REV能量管理策略研究

增程式电动汽车动力来源于增程器与动力电池,车辆运行过程中如何在两者之间分配需求功率,使得整车在行驶过程中燃油经济性最好,是增程式电动汽车能量管理策略核心的问题.提出一种基于动态规划的增程式电动汽车能量管理策略,运用动态规划对整个工况增程器与动力电池输出功率分配比例进行优化.欧洲标准行驶工况(NEDC)组合行驶工况的仿真结果表明:相比实车采用的恒温器式控制策略,基于动态规划的能量管理策略整车燃油经济性提高12.6%.     

基于阿特金森发动机的增程式电动汽车控制策略匹配设计

能量管理控制策略是增程式电动汽车降低油耗和排放的关键,为了使增程式电动汽车获得较好的燃油经济性和控制效果,对采用阿特金森循环发动机的增程式电动汽车的结构特点和工作模式进行了分析.基于阿特金森循环发动机的工作特点,对传统的恒功率控制策略、功率跟随控制策略进行了匹配优化,并提出了发动机三工作点控制策略和基于转速切换的功率跟随控制策略.利用Cruise和Matlab软件建立了联合仿真模型.仿真结果表明:三工作点控制策略与恒功率控制策略相比,有效地防止动力电池大电流充电,有利于缓解电池寿命衰减.基于转速切换的功率跟随控制策略能有效减小发动机转速的频繁波动并且显著提高了燃油经济性,为采用阿特金森循环发动机的增程式电动汽车实用型控制策略的开发提供参考.     

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型,通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。     

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型,通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。     

新型功率分流混合动力系统能量管理预测优化

针对新型双模功率分流混合动力系统,为改善拟搭载样车的能量经济性,开发了基于模型预测控制的实时优化能量管理策略并进行了仿真验证。通过分析各动力源在不同工作模式下的转速转矩关系,建立了功率分流系统模型。通过分析该构型方案在不同功率分流模式下的机械点,得到系统效率随传动比的变化关系,并基于发动机稳态燃油消耗特性曲线建立了其数学模型,基于安时积分法建立了动力电池一阶等效模型。根据已有的发动机模型及动力电池模型,建立了功率分流混合动力系统短时域预测模型,预测了有限时域内电池荷电状态及发动机燃油消耗率的变化。最后,基于预测时域内等效燃油消耗最小提出系统在混合动力模式下发动机工作点的最优决策律,并基于该最优决策律开发功率分流混合动力系统模型预测能量管理策略,实现了各动力源转矩的实时最优分配。设置预测时域和控制时域均为3s,新欧洲行驶工况仿真结果表明,该控制策略可实现能量管理的实时滚动优化,其百公里油耗为4.95L,相比于基于规则能量管理策略下的百公里油耗5.364L,可提升整车大约7.7%的燃油经济性。     

轮毂电机式增程电动车参数匹配与性能分析

针对传统增程电动车动力系统布置困难、轴荷分配不合理等问题,构建增程器前置轮毂电机后驱的动力系统构型,根据设计指标与整车参数完成动力系统参数匹配,利用MATLAB\\Simulink\\Stateflow搭建整车控制策略,利用AVL Cruise仿真软件在新欧洲驾驶循环(NEDC工况)下对整车的动力性、经济性与控制策略进行分析。仿真结果显示:整车百公里加速时间为10.35 s,最高车速为158.48 km/h,车速20 km/h时最大爬坡度为34%;NEDC工况下总续驶里程为311.53 km,纯电动模式下百公里电耗为16.67 kWh,增程模式下百公里油耗为6.18 L;各工作模式均可在特定工况下开启或关闭。提出的动力系统方案满足整车对动力性、经济性的要求,搭建的控制策略与增程式电动车的工作模式相符,相关研究为提高增程式电动的性能提供了解决思路。     

增程式电动汽车能量管理策略优化研究

文章以增程式电动汽车为研究对象,以提高整车燃油经济性为目标,采用准静态方式建立了简化的整车模型,利用动态规划方法得到在特定工况下整车的最优控制及燃油消耗最优值;在ADVISOR平台上搭建了整车模型及基于逻辑门限值的控制策略,并利用遗传算法对控制策略中的主要参数进行优化。结果表明,与优化前相比,优化后整车的燃油消耗量明显降低,与理论最优油耗值的误差仅为2.8%。     

基于Isight的增程式电动汽车控制参数多目标优化

文章以某款增程式电动汽车(range-extended electric vehicle,REEV)为研究对象,设计了整车控制策略,借助整车性能仿真软件CRUISE和多学科设计优化软件Isight搭建了整车性能仿真和优化模型,并采用改进的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)对增程器控制参数进行多目标优化。优化结果表明,在满足整车能量需求的前提下,优化后的增程器总发电量减少了7.34%,汽车百公里燃油消耗量降低了8.28%。     

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。     

两种行驶模式下增程器启停时刻优化

增程器作为E-REV的核心部件,其启停控制决定了汽车运行的工作模式。提出了在短途和长途两种行驶模式下减少增程器运行时间,尽可能利用电能驱动E-REV的控制策略。以目标里程和电池SOC变化范围为约束条件,利用Cruise/Simulink对增程器启停时刻仿真优化。结果表明,通过减少增程器启停次数和运行时间,目标里程下纯电动里程增加,有效降低了燃油消耗和排放。     

基于系统效率的PHEV动力与控制参数优化

针对搭载无级变速器的单电机插电式混合动力汽车,提出了一种新的动力参数与控制参数设计方法.建立插电式混合动力汽车各工作模式的系统效率模型,得到基于系统效率的工作模式切换规律,并对模式切换曲线乘以控制参数以实现模式切换规律的调整.充分考虑燃油经济性的影响因素,以动力源功率、电池数目以及主减速器速比作为动力系统设计参数.利用Matlab/Simulink建立整车经济性仿真模型,构建"城市-城郊-高速-城郊-城市"综合行驶工况,以降低等效燃油消耗为目标,采用遗传算法对插电式混合动力汽车动力系统参数与模式切换规律控制参数进行综合优化.结果表明:采用本文所提出的方法能够优化出一组合理的动力与控制系统参数,使整车等效燃油消耗更低,比优化前的百公里等效油耗降低了7.2%.     

电动公交车用增程器起停及切换过程优化

基于半实物仿真平台,对增程器起停及切换过程控制策略进行了优化.结果表明:倒拖转矩增大和倒拖终了转速提高后,增程器起动时间降至1.01s;暖机起动过程发动机颗粒排放数量浓度峰值达2.0×10~8个·cm~(-3);停机过程通过发电机加载转矩实现负载停机,转速波动得以明显抑制;采用快速起动和增大增程器输出电功率上升率限值后,整车动力性有所改善;切换过程发动机颗粒排放数量浓度峰值达2.5×10~8个·cm~(-3);发动机调速模式相对发电机调速模式,增程器电功率输出较平缓,但发动机更易偏离最佳油耗曲线.     

混合动力汽车自适应等效油耗最低能量管理策略

为提高插电式混合动力汽车燃油经济性，采用基于动态规划（DP）的控制策略仿真分析了不同典型工况、不同行驶里程下SOC（电池荷电状态）的最优轨迹。在等效油耗最低能量管理策略（ECMS）的基础上，采用比例积分（PI）控制算法实时更新电能-燃油等效因子，以保证SOC实际轨迹能够大致跟随理论参考轨迹，进而提出了一种可实时控制的自适应等效油耗最低能量管理策略（AECMS）。为验证所提控制策略的控制性能有效性，采用不同典型工况及不同行驶里程对ECMS、DP、AECMS的控制性能进行了仿真对比。结果表明，AECMS控制效果接近于DP控制策略且可实时控制，电量消耗（CD）模式下AECMS相对于ECMS减少油耗3.50%~8.71%，电量保持（CS）模式下AECMS相对于ECMS减少油耗1.11%~2.46%。     

基于传动效率最优的功率分流式混合动力汽车控制

针对一种采用双行星排结构的功率分流式混合动力汽车,采用杠杆法对动力耦合机构进行动力学行为分析,得到电动机转速、转矩和功率与发动机的比值关系.在此基础上,求取整车传动系统的传动效率和电功率比,同时对功率分流和功率循环现象进行分析,进一步制定了机械点(MP)控制策略,通过优选合适的切换阈值K,避免功率循环,并保证了整车传动高效率.基于AVL/Cruise平台搭建了整车动力学仿真模型,同时在MATLAB/Simulink中搭建整车能量管理策略,并进行联合仿真分析.结果表明:相比于最优工作曲线(OOL)控制策略,基于传动效率最优的机械点控制策略可以保证整车传动系统的高效率,电池荷电状态(state of charge,SOC)处于较好的范围,其等效100 km油耗下降了8. 5%,有效提高了燃油经济性.     

采用能量管理策略的混联式混合动力汽车的建模与仿真

以燃油消耗最小为目标,在Matlab/Simulink中搭建一种混联式混合动力汽车的动力系统模型,基于逻辑门限值的能量管理策略分别在城市和市郊两种道路工况下进行仿真。仿真结果表明,整车需求转矩可以进行有效分配,维持了电池荷电状态的平衡,城市道路工况百公里油耗为4.8 L,市郊道路工况百公里油耗为1.596 L;与传统的燃油车进行相比,城市道路工况下百公里油耗降低率达到了37.4%,高速道路工况下达到了71%。     

基于极小值原理的插电式四驱混合动力汽车能量管理策略

建立以电池SOC为状态变量，以后驱电机和ISG （integrated starter and generator）电机输出转矩为控制变量，以整车燃油消耗最小为目标的能量管理优化模型，然后基于极小值原理设计上述优化问题的求解流程，从而获得基于极小值原理的插电式四驱混合动力汽车能量管理控制策略，最后在建立整车系统仿真模型的基础上对该能量管理控制策略进行仿真，并将仿真结果与基于CD-CS模式规则控制策略的仿真结果进行对比。结果表明，提出的控制策略具有良好的燃油经济性，与CD-CS模式规则控制策略相比，提出的控制策略使整车百公里油耗降低了28.18%。     

增程式城市客车能量的分段跟踪优化方法

为在保证动力性的条件下提高增程式城市客车的燃油经济性,提出了一种基于电池荷电状态(SOC)消耗管理和功率分配的能量分段跟踪优化方法。该方法通过在每个控制周期内构建一个短期的需求功率预测序列,并设计参考曲线以实现SOC消耗管理的方式,建立了以费用最小为目标的动力系统功率分配的阶段性优化模型。引入模型预测控制方法,滚动优化并调整功率分配策略。基于该方法,一辆12m增程式城市客车在中国城市公交工况下的100km油耗为21.8L,电耗为25.4kWh,优于CDCS策略的结果(100km油耗24.1L,电耗25.4kWh)。该方法能通过防止SOC在行程中被过早耗尽并使其在行程结束时降到最低,保证增程式城市客车的动力性并提高燃油经济性。