PHEV动力总成控制器硬件在环仿真系统的研究

对硬件在环仿真系统进行了分析研究,在此基础上以dSPACE系统作为开发平台,构建了并联式混合动力电动汽车(PHEV)的动力总成控制器硬件在环仿真系统.在MATLAB/SIMULINK环境下,建立了并联式混合动力电动汽车的仿真模型,将模型编译到dSPACE系统中,进行接口的设计和监控的工作,建立了硬件在环仿真系统,并对仿真结果进行分析.     

燃料电池汽车动力系统选型设计

燃料电池汽车因其低油耗、低排放、商品化相对容易,是将来二十年内新能源汽车开发的主要形式之一。燃料电池汽车的动力系统普遍采用蓄电池组与燃料电池系统并联驱动的电-电混合动力,合理地选择动力系统的各个部件对燃料电池汽车起着至关重要的作用。文中对燃料电池动力系统的三个主要部件电机、动力蓄电池以及燃料电池发动机的选型和参数选择进行了分析,提出了燃料电池汽车动力系统的选型原则,为燃料电池汽车动力系统的优化设计提供理论参考。     

混合动力汽车控制策略硬件在环仿真开发平台

为提高混合动力系统仿真的精度,有效开发控制策略,提出了一种硬件在环的混合动力系统实时仿真开发平台.建立了混合动力系统的动态模型,搭建了包含实车控制器的驾驶员硬件在环实时仿真平台.针对一款ISG混合动力汽车进行了仿真实验.结果表明,建立的实时仿真系统能比较准确地模拟实车特性,取得了良好的效果.     

电动汽车动力电池特性仿真系统

为了更好地模拟动力电池的动态特性,开发相应的控制策略,建立了适用于电动汽车的动力电池仿真平台,并且分别建立了动力电池剩余电量模型、最大充放电功率模型和电池热模型.基于电动汽车的不同工况进行了动力电池系统的仿真.结果表明,所建立的动力蓄电池模型能够很好地模拟电动汽车运行过程中蓄电池组的动态行为,为动力蓄电池管理系统软、硬件的开发和电动汽车整车控制策略的开发提供了良好的平台.     

功率分流式混合动力汽车复合电源系统设计

为解决功率分流式混合动力汽车单一蓄电池功率密度小、循环寿命短等问题,引入超级电容-蓄电池复合电源系统,利用AVL-Cruise/Simulink联合仿真平台搭建了功率分流式混合动力汽车的动力系统模型,在基于发动机最优工作曲线的能量管理控制策略中加入了复合电源功率分配策略,该功率分配策略能够缓冲起停发动机、制动工况下的电机工作时的大电流对电池的冲击,使电池尽可能工作在高效率区间来提高车辆的燃油经济性.在此基础上,对蓄电池组和超级电容进行了参数匹配,仿真结果表明蓄电池的放电过程得到了优化,所设计的复合电源系统能够提高车辆的燃油经济性.      

一种基于可变等效因子的燃料电池汽车等效燃料消耗最小策略

为了改进燃料电池汽车的燃料经济性与环境适应性，基于等效燃料消耗最小策略，开展了燃料电池汽车能量管理与优化算法的研究。首先，基于车辆动力学模型求解得出的输出功率或制动回收功率，计算系统的等效燃料消耗，并将其作为优化目标，以期实现经济性最优的功率分配；其次，为了适应不同的环境工况，基于等效因子的实际物理意义，提出了随蓄电池荷电状态变化的可变等效因子，使燃料电池汽车能在更好地维持荷电状态的同时，可更充分地利用蓄电池空余能量。WLTC（worldwide harmonized light vehicles test cycle）和CATC（China automobile test cycle）等标准行驶工况下的仿真结果表明，所提出的基于可变等效因子的等效燃料消耗最小策略，可以满足燃料电池汽车降低氢耗、保持蓄电池荷电状态的功能，实现了能量管理与优化，具有较好的工况适应能力。     

燃料电池汽车DC/DC变换器电磁兼容研究

针对燃料电池汽车DC/DC变换器电磁兼容特性问题，参照GB/T 18655—2018在电波暗室内针对实际的燃料电池汽车DC/DC变换器搭建了实验系统，对其进行传导发射以及辐射发射实验，获得燃料电池汽车DC/DC变换器正常工作时各线缆端口的干扰电流和参考点位置的电场强度.然后，通过测量获取实验系统中各部件的几何参数，建立燃料电池汽车DC/DC变换器的电磁仿真模型，将传导发射实验获取的干扰电流作为电磁仿真模型的激励信号.将该仿真所获得的参考点位置的电场强度与辐射发射实验所获取的参考点位置的电场强度进行对比，结果显示：仿真结果与实验结果的整体变化趋势一致，且高频段时的平均误差在5 dB左右，仅在低频段精确度相对较差，该燃料电池汽车DC/DC变换器电磁仿真模型较为可靠.最后，利用该电磁仿真模型对燃料电池汽车DC/DC变换器的辐射抗扰特性进行了分析，结果表明，在电场强度为30~100 V/m的平面波干扰情况下，燃料电池汽车DC/DC变换器的正常工作不会受到影响，满足电磁兼容性要求.     

一种新型双能源电动汽车的动力传动系统

对一种新型零排放电动汽车动力传动系统进行了研究,这种电动汽车以直接氢质子交换膜燃料电池为主要动力,以铅酸蓄电池为辅助动力.该电动汽车以巡航速度行驶时,由燃料电池供电,多余电量给蓄电池充电.在汽车加速、爬坡或高速运行等高功率需求工况时,由燃料电池和蓄电池同时提供动力.同时对该双能源电动汽车动力传动系统的参数进行了最佳匹配.最后对该电动汽车进行了仿真,结果表明动力传动系统的参数匹配是合理的,该电动汽车的动力性完全能满足设计指标要求.     

基于CAN网络的混合动力汽车硬件在环仿真平台

建立基于多xPC-Target系统的混合动力汽车硬件分布式实时在环仿真平台.通过CAN网络将2个xPC-Target双机系统组合而成.2个xPC-Target双机系统各自运行混合动力汽车各个功能模块的仿真模型,实现数据采集、处理及计算.使用多个xPC-Target系统能够有效分担仿真硬件设备的计算量,有利于提高仿真模型复杂度,提高仿真精度.由CAN网络实现2个xPC-Target系统间的通信.对xPC-Target的性能进行了测试,对CAN通信的时延进行了测试.在所构建的仿真平台上进行的计算验证了仿真平台的可靠性.     

燃料电池汽车动力总成控制策略

讨论了燃料电池汽车的动力总成负载均衡、动力蓄电池充电态闭环控制、燃料电池发动机功率的预测调节 ,以及电机回馈制动控制策略等问题 ;介绍了动力总成控制器的算法实现 ,并示例性地给出了实车转鼓测试结果 .测试结果表明 ,针对电电混合动力总成提出的基本控制策略能充分考虑动力总成各组成部件的动力和经济特性 ,具有一定的实用价值     

混合动力汽车动力电池组参数匹配

动力电池组参数匹配的合理程度决定着电机驱动和再生制动潜能的发挥,同时对混合动力系统成本影响明显。本文研究了混合动力系统在其他相关参数已知前提下的动力电池组参数匹配问题,建立了动力电池组参数匹配体系。基于AVL CRUISE进行了前向仿真,结果表明:所匹配的动力电池组能够很好地满足混合动力城市客车研发需求。     

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％.     

纯电动客车侧碰撞有限元建模及仿真分析

以有效开展纯电动客车侧碰撞仿真为目标,建立了纯电动客车BK6122EV整车骨架、覆盖件、动力电池包有限元模型以及移动壁障有限元模型,按照碰撞法规对车体后部(后轮后)位置进行了侧后碰撞仿真,分析了电动客车车身、动力电池包在碰撞过程中的变形情况,评价了动力电池包在碰撞过程中的安全性,指出了电池箱门骨架刚度小、电池模块固定能力差、碰撞区侧围骨架缓冲吸能能力弱等影响安全性的缺陷.      

基于液冷的锂离子电池组热均衡性研究

为了改善车用锂电池模组在高温高倍率工况下的热均衡性,根据圆柱形锂电池的传热特性,建立了18650锂电池单体的三维热模型,并完成40 °C环境自然对流下的热特性仿真,并通过温升试验验证了生热模型的可靠性. 在此基础之上,针对某型纯电动汽车的动力电池组,提出了一种夹套式电池模组冷却系统,利用Fluent研究了40 °C环境下冷却液流量、冷却液温度和放电倍率对电池组散热均衡性的影响. 结果表明:增加冷却液流量可以有效降低电池组最高温度、最大温差及电池自身温差,改善电池间的温度均匀性;但当入口流量增至0.03 kg/s后,对电池组散热性能的改善效果十分有限;降低冷却液温度后,电池组最高温度下降,但电池组最大温差与单体电池间温差不断上升,单体电池自身最大温差略有降低;当放电倍率增大时,电池组最高温度与最大温差均不断上升,单体电池间温差以及电池自身温差显著增大,电池组热均衡性变差.      

Study on ultracapacitor-battery hybrid power system for PHEV Applications

For the battery only power system is hard to meet the energy and power requirements reasonably, a hybrid power system with ultracapacitor and battery is studied. A Topology structure is analyzed that the ultracapacitor system is connected with battery pack parallel after a bidirectional DC/DC converter. The ultracapacitor, battery and the hybrid power system are modeled. For the plug-in hybrid electric vehicle (PHEV) application, the control target and control strategy of the hybrid power system are put forward. From the simulation results based on the Chinese urban driving cycle, the hybrid power system could meet the peak power requirements reasonably while the battery pack's current is controlled in a reasonable limit which will be helpful to optimize the battery pack's working conditions to get long cycling life and high efficiency.     

驱动工况下最佳效率的电力驱动系统控制分析

为实现电力驱动系统中电池和电机的优化匹配控制,针对混合动力电动汽车电力驱动系统在放电时的工作特性,以镍氢电池和永磁无刷直流电机为研究对象,在电池、电机性能实验研究的基础上,建立了驱动工况下的电池放电效率和电机效率数值模型,得到了电力驱动系统最佳效率和电机输出转矩的数学表达式。提出了提高电力驱动系统工作效率的控制策略,仿真结果表明,所设计的控制方法可有效提高电力驱动系统的工作效率,实现了整车动力性和燃油经济性的优化匹配。     

自适应模型预测控制的车道保持控制策略

建立车辆侧向动力学模块、车辆传感模块、道路曲率预瞄模块.在传统模型预测控制(MPC)算法的基础上,利用辛普森法则,结合车道保持优化性能指标和系统约束,设计基于自适应模型预测控制的车道保持控制策略.在Simulink环境下,将其与基于传统模型预测控制器进行比较分析.仿真结果表明:相较于模型预测控制,自适应MPC能够在各控制周期实现车辆模型更新,在强非线性工况下具备较好的鲁棒性,进而能够保证行车安全的前提下,获取较好的乘坐舒适性.     

The Energy Optimization Mathematic Algorithm on Multi-energy Resource Powertrain of Fuel Cell Vehicle

In order to solve the core issue of the energy regulation (ER) on multi-energy resource powertrain of fuel cell vehicle, the work functions of each component were defined; the mathematical algorithm model of energy regulation was established and the relevant solution was found. This algorithm was evaluated successfully on the hardware in loop (HIL) platform under three typical urban nmning cycles. The results showed ER control target had been realized and the mathematical algorithm was effective and reasonable. Based on the HIL simulation, some conclusions and ER strategies were made. According to the different power component parameters and real time control request, this algorithm should be modified and calibrated for application in the actual control system.     

基于电池循环寿命的纯电动汽车续驶里程估算

为了提高纯电动汽车的续驶里程估算精度,降低因电动汽车续驶里程估计不准确而出现的"里程焦虑",提出一种基于电池循环寿命的纯电动汽车续驶里程估算方法。首先,以纯电动汽车的整体性能分析为基础,将汽车续驶里程估算中电池循环使用时长问题,通过卡尔曼滤波算法转化为代价函数逼近最小值问题,确定电池循环使用寿命。其次,通过计算电池组剩余能量和已行驶里程,计算出纯电动汽车单位里程能耗;最后,计算出纯电动汽车循环工况续驶里程。实验结果表明,采用该方法对纯电动汽车续驶里程进行估算准确性较高,估算误差最低为2. 5%,提高了对纯电动汽车续驶里程的估算精度。