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.     

发动机怠速自动起停系统控制策略的试验研究

文章在介绍发动机怠速自动起停系统的基础上,制定了怠速自动起停控制逻辑及其实现方法。为了实现ISG电机启动发动机时的最大转矩输出和避免发动机开始点火瞬间的转速波动,ISG电机采用转速、电流双闭环矢量控制,基于滑模变结构控制方法设计了转速调节器和电流调节器。试验结果表明,ISG电机不仅能在规定的时间内高转速启动发动机,而且能避免低温时发动机点火瞬间的转速陡降,ECE工况下的节油率达到了16.91%,NEDC工况下的节油率达到了8.92%。     

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。     

电子式感应电机的软起动过程

感应电机采用传统的硬起动会给定子的转矩和电流带来较大冲击，故需研究电机的软起动过程．用混合变量改进方法建立感应电机模型，通过控制单元，在主电路拓扑的变化下，采用双向晶闸管控制高压电机软起动．该过程利用Matlab／Simulink仿真模拟电机起动时定子电流和转矩变化情况．该过程启动电流小，起停过渡自然，节能效果好．通过调节启动转矩，启动中可以实现低速启动、频繁启动和软停止，而且损耗小，控制精确．     

并联混合动力客车模式切换过程控制研究

针对单轴并联混合动力客车结合离合器的模式切换,设计了发动机已启动和未启动时模式切换的控制策略.对于发动机未启动的模式切换,考虑离合器滑磨功和驾驶员需求,提出了在挡启动发动机和空挡启动发动机的控制策略.在转矩恢复时利用电机对发动机转矩进行补偿,考虑驾驶员需求、电池状态和整车控制策略,制定电机补偿发动机转矩的策略. 通过台架和实车试验验证了策略的可行性与优越性.      

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.     

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。     

内置V型永磁体尺寸参数的优化设计

通过改变电机磁路结构来提高电机输出转矩和效率,基于ANSYS电磁仿真平台,设计了"V"型磁路结构及其相关尺寸参数,利用空载系数和转矩波动最优化得到最优尺寸,最后通过台架试验对比原"一"字型磁路结构电机的性能输出,结果表明:"V"型磁路结构相比于"一"字型磁路结构,输出转矩提高了6.3N,效率提高了5%,验证了"V"型永磁体尺寸参数优化设计的合理性。     

滑行工况下混合动力系统的再生制动

研究了并联式混合动力系统的电机模拟发动机倒拖再生制动.当整车处于滑行工况时,离合器断开,处在发电模式的电机提供负转矩来模拟发动机倒拖转矩对蓄电池充电,从而回收原本由发动机倒拖制动消耗的整车滑行能量.考虑电机发电效率和蓄电池充电效率,提出以进入蓄电池的实际电能最大化为目标的电机转矩优化控制算法,并确定了电机最优化转矩和机械式自动变速箱最优化档位控制规律.仿真结果表明:运用电机转矩优化控制算法的电机模拟发动机倒拖再生制动,蓄电池电荷状态(SOC)的增幅明显提高.     

纯电动汽车用轮毂无刷电机转矩控制系统的仿真

针对电动汽车用轮毂无刷直流电机的转矩控制进行研究,在满足驾驶员需求功率下,对估算得到的电机输出转矩进行闭环控制,达到了电机的目标输出转矩,能简化控制系统、实现准确控制,提高了系统瞬态响应.利用MATLAB/Simulink搭建了车辆行驶在ECE40行车状态时的动态仿真平台.仿真结果显示:建立的电机转矩控制系统能够控制电机满足驾驶员控制车速的需求,且估算到的输出转矩与电机实际的输出转矩较好的吻合,能使轮毂电机高效、稳定、快速地产生电磁转矩,改善了电动汽车驱动系统性能.     

基于全浮式ISG电机的混合动力轿车启动过程

开发了基于全浮式ISG电机的单轴并联式混合动力轿车,分析了整车系统结构和发动机启动控制策略.为了验证所开发的混合动力车相对传统车的优点,在电机试验台架上对ISG电机进行了速度特性和效率特性试验,在混合动力试验台架上进行了混合动力车和传统车的启动喷油脉宽以及HC排放对比试验.试验结果表明:ISG电机在发电和电动模式下,均有较高的输出转矩及效率,和传统车相比,混合动力车启动时间短,没有启动过浓喷油现象,HC排放量约降低21%.     

四驱混合动力汽车模式切换平顺性研究

为实现混合动力电动汽车纯电动模式与发动机工作模式平顺地切换,依据切换前后驱动转矩相等的原则,提出一种新的电机转矩算法.该算法根据CVT的速比控制规律、车速、节气门开度得出发动机的伪目标转速;根据发动机输出特性、节气门开度和伪发动机转速,得出发动机输出转矩,由此推导出电机输出转矩.仿真结果表明:模式切换前后整车驱动转矩基...     

并联混合动力汽车的模糊转矩控制策略

提出了一种新的并联混合动力汽车(PHEV)模糊转矩控制策略(FTCS)及其设计方法.以并联混合动力系统的工作模式为基础,利用请求转矩与发动机最佳转矩的比值和电池电荷状态(SOC)为输入、电机归一化转矩指令为输出,构建了有22条规则的模糊推理器,用以确定发动机和电机的最佳转矩分配,实现系统的总体能量转换效率最高.仿真结果表明,与采用精确门限参数的策略相比,FTCS的燃油经济性有较大提高,并能更好地控制电池SOC在工作区变化.     

并联混合动力挖掘机系统建模及控制策略仿真

分析了以超级电容和ISG(integrated starter generator)电机组成辅助动力源、电机驱动回转为特征的并联混合动力挖掘机系统;提出了发动机双模式转矩均衡控制策略,以负载工况与超级电容SOC(state of charge,荷电状态)为决策依据,实现发动机工作点的自适应调节.在特定工作点下,以转矩均衡控制策略替代传统的转速感应控制,系统转速更加稳定.ISG电机可以均衡发动机转矩,使其工作于高效率区.另外,利用回转驱动电机实现回转势能的再生利用.建立并联混合动力挖掘机系统的Simulink仿真模型.结果表明,该控制策略适用于挖掘机并联混合动力系统,具有显著的节能性.     

基于分级变频高转矩软起动器的研究

研究了三相感应电动机分级变频软起动的控制方法,并采用三相电路对称分量法对各种组合的三相电源系统进行优选,进而提出了电机分级变频起动产生最大转矩的三相电源最优组合方式．在理论分析与仿真的基础上,完成了以16位单片机80C196KC为微处理器的分级变频高转矩软起动器的实验研究．实践表明,基于分级变频理论的软起动器能使电机以高转矩和较小起动电流平滑起动,且控制简单．负载试验结果与仿真结果基本吻合,证明了这种分级变频高转矩软起动理论的正确性和有效性．     

基于神经网络的永磁同步电动机转矩脉动补偿

永磁同步电动机的转矩波动补偿多采用转矩估计方法，但在不同电机运行点和电机参数不断变化的情况下，准确估计瞬时转矩非常困难．因此提出了采用径向基函数神经网络作为转矩波动补偿器的永磁同步电动机伺服控制方法．利用神经网络在线逼近非线性因素和外部干扰，对转矩波动进行补偿，然后根据反步控制方法得到神经网络权值调整规则和控制器输出．采用数字信号处理（DSP）进行了实验研究，结合神经网络和Backstepping的优点实现永磁同步电动机的转矩波动补偿．仿真和实验结果证明，采用上述方法可以实现不同转矩脉动的补偿。     

发动机断油控制对AMT换挡品质的影响

开发电机驱动式自动变速操纵系统,以离合器的输出轴转速和离合器输入轴与输出轴转速差为控制参数,采用PD控制算法控制升挡时离合器的接合过程 ;同时控制发动机断油电磁阀的断油与供油规律,实现对发动机(即离合器输入轴)输出转矩和输出转速的有效控制.研究表明,该种换挡控制方法缩短了换挡时间,减小了滑磨角.     

极端环境下月球车起动能力研究

为评估月球车的起动能力,建立了刚性车轮与松软月壤间的轮-地作用模型和车轮驱动电机的有限元模型.应用车辆地面力学理论分析了月球车载荷、车轮半径、车轮宽度、轮刺高度及月壤剪切特性参数的变化对起动初始时刻车轮所受阻碍转矩的影响.分析结果表明,减轻载荷和减小车轮尺寸能够降低起动难度,而月面不同位置下月壤参数的差异可能导致起动难度悬殊.计及月面昼夜巨大温差对磁钢磁性能和绕组电阻的影响,仿真了恒定母线电流下电机的电磁转矩,并结合气隙磁场分布分析了转矩脉动的原因,设计制作了一台样机,样机实验结果与仿真结果基本吻合.仿真结果表明,电机的起动性能对温度变化极其敏感.低温环境下,电机不仅可以获得较大的驱动电流,而且相同电流下输出转矩能力更强.因此,合理设计车轮、慎重选择停车位置和起动时间有助于月球车的起动.     

异形槽转子异步起动永磁同步电机设计与起动性能分析

针对传统异步起动永磁同步电机起动性能不适合在一些大转矩场合应用,设计出一种异型槽转子的异步起动永磁同步电机,利用有限元分析软件Mawell14.0建立电机的有限元分析模型,分析异形槽电机的电磁特性与起动性能,并与传统电机进行比较.结果表明,异型槽转子结构的电机拖入同步转速快,电磁转矩大、起动性能更优越,更适合在抽油机与纺织机中应用.