ISG高度混合动力汽车驱动系统设 计 与 控 制

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,ISG,高度混合动力汽车驱动系统设计与控制,姓 名：,研 究 方 向：,复杂系统建模、控制与优化,专 业： 控制理论与控制工程,河南科技大学,电子信息工程学院,2,目录,五、课题工作计划及进度,四,、解决方法和措施,三,、课题研究存在的问题,二,、研究内容及方法,一、选题依据,六、预期结果,河南科技大学,电子信息工程学院,电池,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,1,开发混合动力汽车的意义,车辆燃油,器的,近期,变速,HEV,改进,1.1,能源和环境问题是混合动力汽车发展的主要驱动力,能源,问题,石油产地动荡不安（例如：伊拉,克、利比亚）,石油资源,是不可再生资源,环境,问题,环境污染日益严重,全球气候变暖加剧,严格的排放法规使得汽车行业不得不,开发更加节能减排的新能源汽车,由于技术和成本原因，在纯电动车和燃料汽车生产受阻的情,况下优先发展混合动力汽车是解决上述问题的重要举措。,公众关注,汽车工业面,临的问题,应对措施,一,选题依据,一,选题依据,河南科技大学,电子信息工程学院,油价飙升,油税上调,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,一,选题依据,1,、传统的混合动力汽车,串联式,并联式,单轴连接,双轴连接,混合动力汽车的,发展趋势,2,、新型混合动力汽车,混联式,行星齿轮连接,复合式,效率优化齿轮,组连接,1.2,国内外研究动态,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,一,选题依据,传统的并联式混合动力汽车一般为轻中度混合动力汽车，这种结构易于实现，成本低廉，控制策略相对简单，但效率较低。新型混合动力汽车为高度混合动力汽车，连接相对复杂，但效率很高，并且它们均采用集成,ISG,电机方式。,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,一,选题依据,总结：采用,ISG,电机技术；发动机、主电机直接与最终传动轴相连，减少了传动损失。从而提高整车燃油经济性,日本,prius,，采用混联式结构、高,度混合，电机功率占,60%,，发动机,和,ISG,电机行星齿轮连接、,ISG,电机,为发电机及启动机，主电机转子所,在轴为主输出轴，采用这种结构，,整车效率比一般汽车高,30%,，然而，,行星齿轮造成控制的复杂，该车,型价格偏高，且有一定的缺点。,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,一,选题依据,美国福特混合动力汽车,双,ISG,电机结构，一个,ISG,电机直接与发动机集成，另一个,ISG,电机通过效,率优化齿轮组与发动机输出轴集成；,总结：该设计减少了发动机和主电机传动损失，整体结构紧凑，,节约了空间，并且控制方式相对简单，运行稳定。,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,一,选题依据,促进国内高度混合动力汽车整车技术发展,整车技术包括：,机械集成方式,:ISG,集成方式，各部件布置,高度混合动力匹配：发动机、电机选型，传动比，,动力参数计算,多电机协调控制：电机间的功率分配，驱动或制,动控制,设计控制算法提高整车效率,发动机优化控制算法,能量平衡最优控制算法,电池快速充放电模糊控制算法,1.3,研究意义,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,ISG,高度混合动力汽车驱动系统设计,建立驱动系统的数学模型,分析不同运行模式下功率流路径,设计控制策略,仿真验证,2.1,研究内容,二 研究内容和方法,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,1,、,ISG,高度混合动力汽车驱动系统设计,2,、建立驱动系统的数学模型,2.1,研究内容,二 研究内容和方法,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,3,、不同运行模式下功率流分析,2.1,研究内容,二 研究内容和方法,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,发动机优化控制算法,减少发动机的启停次数,控制发动机工作在高效工作区,优化发动机输出功率，使发动机工作在最优工作曲线上,2.1,研究内容,二 研究内容和方法,4,、控制策略,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,电机驱动系统控制策略,电机间的功率分配，避免主电机低效率工作,限制电机再生制动最大功率,能量平衡最优控制策略，优化电机驱动系统的效率,2.1,研究内容,二 研究内容和方法,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,能量平衡最优控制策略，优化电机驱动系统的效率,避免主电机低效率运行,功率大于主电机最大功率时，双电机功率最优分配,2.1,研究内容,二 研究内容和方法,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,电池能量管理策略,电池,SOC,预测模型,电池充放电管理,电池,SOC,预测模型需考虑电池充放电温升，建立电池的温升模型是,SOC,预测准确的关键。,2.1,研究内容,二 研究内容和方法,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,电池充放电管理,求出电池不同,SOC,值对应的充放电电阻，并考虑温度因,素，电池充放电时，控制在最小充放电区附近,根据马斯定律，求出不同,SOC,值下对应的最大充电电流，采用模糊控制算法，最大限度回收制动能量。,2.1,研究内容,二 研究内容和方法,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,仿真模型,Matlab,中,M,文件,Simulink,仿真模型,Advisor,脚本文件,5,、仿真测试及验证,二 研究内容和方法,控制算法嵌入,逻辑门限控制算法,能量平衡控制算法,模糊逻辑算法,性能测试,动力性,燃油经济性,排放指标,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,查阅国内外相关资料，对已有的几种,ISG,高度混,合动力汽车结构进行分析，比较优点和不足。,采用最小二乘法拟合发动机数据，基于最优控,制理论、模糊控制算法设计控制策略。,利用,Matlab,中,M,文件和,Simulink,工具箱验证设,计的子模型，将总模型嵌入,Advisor,，并计算,电池恢复至原充放电前状态等效的燃油消耗，,计算所设计的高度混合动力汽车的燃油经济性。,2.2,研究方法,二 研究内容和方法,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,发动机的转矩、转速输出控制存在严重的非线,性干扰，得到发动机的最优工作曲线有一定难,度。,整车设计无平台支持，难以验证设计的合理性,和控制策略的准确性。,缺乏汽车方面的系统知识，对课题进展一定的,影响。,三 研究中存在的问题,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,利用一汽公司提供的不同类型的发动机数据，,分别对发动机数据进行拟合，选择高效运行,区明显，拟合后优化工作曲线平滑的发动机。,广泛收集高度混合动力汽车有关的文献，不断,跟踪学习最新的研究成果，并与老师交流，讨,论设计的可行性。,通过多次仿真分析，保证控制策略的准确性。,四 解决方法和措施,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,2011年6月至2011 年8月：收集课题相关信息资料，进行,阅读、总结。,2011年9月至2011年12月：设计ISG高度混合动力汽车结,构，并计算混合动力匹配参数。,2012年1月至2012年4月： 分析汽车的运行模式，建立与,运行模式相关的模型，设计相应的功率分配方式及离合,器的逻辑控制策略。 建立各部件的模型，并推导各模型间,的关系，分别求出发动机效率优化工作曲线、电池组最小,充放电内阻荷电状态、电机间的功率分配比。,2012年5月至2012年7月：在Matlab/Simulink和Advisor,软,件中,下建立相应的仿真模型,，并计算混合动力汽车,电池恢复,至汽车行驶前所需的燃油，客观分析所设计的高度混合动力,汽车的燃油经济性。,2012年8月至2012年12月：整理相关结论，撰写学位论文。,五 计划与进度,2,中国第一汽车集团公司,China FAW Group Corporation,河南科技大学,电子信息工程学院,完成ISG高度混合动力汽车的动力总成设计。,建立各部件的数学模型和整车仿真模型，设计,发动机效率优化控制策略、电机驱动系统最优,控制策略和电池充放电模糊控制策略，将模型,和控制算法嵌入Advisor，最后得到仿真结果。,发表2-3篇学术论文，同时整理相关数据，撰,写学位论文。,六 预期结果,32,Thank you for your attention,河南科技大学,电子信息工程学院,