硕士论文-野马混合动力电动汽车能量控制策略的研究与仿真.pdf

四川大学 硕士学位论文 野马混合动力电动汽车能量控制策略的研究与仿真 姓名：陈健 申请学位级别：硕士 专业：机械制造及其自动化 指导教师：李彦 20060510 中文擅要 9 9 3 8 8 5 野马混合动力电动汽车能量控制策略的研究与仿真 机械制造及其自动化 研究生：陈健指导教师：李彦 由于环境和能源紧缺的问题，汽车工业在2 1 世纪面临了巨大的挑战。集成 了传统汽车动力系统和纯电动汽车动力系统的混合动力电动汽车( H E V ) 可以在 保留传统汽车长航程和高驱动性优点的条件下满足高效和环保的要求，因此在 短期和中期内，艇V 将成为传统汽车最具潜力的替代者。为了达到H E V 的设计 目标，无论其结构有何差异，对能量控制策略的研究始终是H E V 设计最重要的 部分，同时也是H E V 原型制作的基础。 本文首先介绍了当前H E V 的发展状况。通过分析比较三种基本的H E V 结构 形式( 串联式混合动力电动汽车，S H E V ；并联式混合动力电动汽车，P H E V ；混 联式混合动力电动汽车，P S H E V ) ，再结合整车设计要求和实际条件，确立了四 种可行的野马H E v 结构方案；为了能进一步对能量控制策略进行研究，选择其 中一种野马P H E V 结构方案注重讨论。在这种结构条件下，首先选择了野马P H E V 的主要部件，并分析了这些部件的特性。由于发动机数学模型是设计野马P 脏V 能量控制策略最基础的理论依据，因此单独对发动机进行了研究，利用公式拟 合法建立了较为准确的发动机数学模型。 野马P i E V 的能量控制是一种双层结构的模式，驱动能控制和再生制动能控 制属于上层，而各部件自身的控制系统属于下层。上层控制系统协调管理各部 件的运行状态，最终达到整车设计目标。由于部件控制系统在传统内燃机汽车 和电动汽车上都有了较完善的发展，因此上层控制策略的设计成为野马P H E v 能 量控制策略设计的主要工作。本文注重于其中的驱动能控制策略研究，这部分 也是野马P H E V 能量控制策略研究中最具创新性的部分。为了解决油耗与排放相 乏乏e e 四I I I 大学硕t 学位论文 互矛盾的问题，本文提出了一种环保和高能效的野马H E V 驱动能模糊逻辑控制 策略。这种策略通过对油耗和各排放参数动态地分配权重值确定出发动机的最 佳转矩，然后再根据模糊逻辑控制原理，以电池的荷电状态( S O C ) 值、汽车驱 动需求的输出转矩和电动机转速为模糊输入确定出发动机的实际输出转矩，最 终实现驱动能的合理分配。而野马H E V 再生制动能控制策略足以汽车仿真软件 A D V I S O R 再生制动能控制理论为基础建立的。这种控制策略可以尽可能地回收 制动能量，并具有一定的针对性。 最后在S i m u l i n k 软件中对设计的野马H E V 能量控制策略建模，并将建立的 控制策略模型嵌入A D V I S O R 中进行仿真试验。仿真结果证明了设计的野马P H E V 能量控制策略相比于只注重油耗优化的基础的电力辅助控制策略在整车运行经 济性和环保性方面更具综合优势。 关键字：混合动力电动汽车；能量控制策略；数学模型；模糊逻辑控制；仿真 n 英文接要 S t u d ya n d S i m u l a t i o no nE n e r g yC o n t r o lS t r a t e g y o fY e m a H y b r i dE l e c t r i cV e h i c l e M A J O R ：M e c h a n i c a lM a n u f a c t u r i n ga n dA u t o m a t i o n C a n d i d a t e ：C h e nJ i a n S u p e r v b o r ：L iY a h T h eA u t o m o b i l ei n d u s t r yw i l lb ec o n f r o n t e dw i t ht r e m e n d o u sc h a l l e n g e si nt h e 2 1 “C e n t u r yd u et oe n v i r o n m e n t a li s s u e sa n dd e c l i n i n gp e t r o l e u mr e s o u r c e s A H y b r i dE l e c t r i cV e h i c l e ( H E V ) ，c o m b i n i n gac o n v e n t i o n a lp o w e r t r a i ns y s t e mw i t h e l e c t r i cv e h i c l ep o w e r t r a l ns y s t e m ，c a na l s os a t i s f yt h er e q u i r e m e n t so fe n e r g y e f f i c i e n c ya n dl o we m i s s i o n sw i t h o ms a c r i f i c i n gt h ec o n v e n t i o n a lv e h i d e Sm e r i t so f l o n gd r i v i n gr a n g ea n dh i 曲d r i v a b i l i t y T h u s ，f o rt h es h o r t - t o - m i d - t e r mH E V h a st h e m o s tp o t e n t i a la sa na l t e r n a t i v et Oc o n v e n t i o n a lv e h i c l e I no r d e rt or e a c ht h eo v e r a l l d e s i g no b j e c t i v e so faH E V , r e g a r d l e s so f t o p o l o g yo f t h ev e h i c l e ，t h er e s e a r c ho nt h e e n e r g yc o n t r o ls t r a t e g yi so n eo ft h em o s ts i g n i f i c a n tp a r t so fH E Vd e s i g n , a n di ti s a l s ot h ef o u n d a t i o no f b u i l d i n gH E V p r o t o t y p e I nt h i sp a p e r , t h ep r e s e n td e v e l o p m e n ts t a t u so fH E Vi si n t r o d u c e df i r s t l y A f t e r a n a l y z i n ga n dc o m p a r i n gt h et h r e eg e n e r a lH E V Sc o n f i g u r a t i o n ( S e r i e sH y b r i d E l e c t r i cV e h i c l e ，S H E V ；P a r a l l e lH y b r i dE l e c t r i cV e h i c l e ，P H E V ；a n dS e r i e s - P a r a l l e l H y b r i dE l e c t r i cV e h i c l e ，P S H E V ) ，a c c o r d i n g t ot h ew h o l ev e h i c l e S d e s i g n r e q u i r e m e n t sa n da c t u a lc o n d i t i o n ，f o u rs c h e m e so fY e m aH E V Sc o n f i g u r a t i o nh a v e b e e nf i x e do n T h i sp a p e rp l a c e se m p h a s i so no n eP H E Vs c h e m eo f t h e m U n d e rt h i s c o n f i g u r a t i o n , t h em a i np o w e rc o m p o n e n t sh a v eb e e nc h o s e n F u r t h e r m o r e ，t h e s t u d i e so nt h e s ec o m p o n e n t sh a v eb e e nc o n d u c t e d S i n c et h em a t h e m a t i c a lm o d e l so f t h ee n g i n ei st h em o s te s s e n t i a lt h e o r yf o u n d a t i o nf o rY e m aP H E V Sc o n t r o ls t r a t e g y d e s i g n , t h ed e t a i l e ds t u d yo nt h ee n g i n e ，t h e r e f o r e ，h a sb e e nd o n es e p a r a t e l y , a n dt h e a c c u r a t em o d e l so f t h ee n g i n eh a sb e e ns e tu pb yu s i n gf o r m u l a - d r a f tm e t h o d I n 四川大学硕十学位论文 T h ee n e r g yc o n t r o ls y s t e mf o rY e m aP H E Vi sad o u b l eh i e r a r c h ys t r n c t u r e T h e u p p e rl e v e lm a i n l yi n c l u d e sd r i v i n gp o w e rc o n t r o ls y s t e ma n dr e g e n e r a t i v eb r a k i n g p o w e rc o n t r o ls y s t e m ，a n dt h el o w e rl e v e lc o m p r i s e st h ec o m p o n e n t s o w nc o n t r o l s y s t e m D u et ot h er i p ed e v e l o p m e n to fl o w e rl e v e lc o n t r o ls y s t e m ，t h eu p p e rl e v e l c o n t r o ls t r a t e g y Sd e s i g n , t h em i s s i o n o fw h i c hi st oc o o r d i n a t et h ee a c hc o m p o n e n t S p e r f o r m a n c eS Oa st os a t i s f yt h eH E V Sd e s i g nr e q u i r e m e n t s ，b e c o m et h em a i nt a s k o f t h ee n e r g yc o n t r o ls t r a t e g yd e s i g nf o rY e m aP H E V T h ep a p e r p a y sm o r es t r e s so n t h e d r i v i n gp o w e rc o n t r o ls t r a t e g yd e s i g n I no r d e r t or e a c ht h e t a r g e to f s i m u l t a n e o u s l yo p t i m i z i n gb o t hf u e lc o n s u m p t i o na n de m i s s i o n s ，a l le n v i r o n m e n t f r i e n d l ya n de f f i c i e n tf u z z yl o g i cc o n t r o ls t r a t e g yf o rY e m aP H E V i sp r o p o s e di nt h i s p a p e r , a n di ti sa l s ot h em o s ti n n o v a t i v ep a r to f t h i sp a p e r I nt h i sc o n t r o ls t r a t e g y , a n o p t i m a lt o r q u ep r o v i d e db yt h ee n g i n ea c c o r d i n gt ot h ed r i v i n gc o n d i t i o n si sf i r s t l y e v a l u a t e db a s e do nt h ee n g i n ec h a r a c t e r i s t i c st h r o u g hd y n a m i c a l l yc h o o s i n gas e to f w e i g h t so nf u e lc o n s u m p t i o na n de m i s s i o n s T h e n , w i t ht h ec o n s i d e r a t i o no f c o n t r o l s t a t ec o n s t r a i n t sa n do t h e rp o w e rc o m p o n e n t s c h a r a c t e r i s t i c s ，t h ea c q u i r e d o p t i m a lt o r q u ei sc o r r e c t e db yaf u z z yl o g i cc o n t r o l l e rw h i c hh a st h r e ef u z z yi n p u t s ： S t a t eo fC h a r g e ( s o c ) ，t h ed r i v e r Sr e q u e s td r i v i n gt o r q u ea n dE l e c t r i cM o t o rs p e e d U l t i m a t e l y , t h ea c t u a lr e q u i r e do u t p u tt o r q u eo ft h eI C Eu n d e rd i f f e r e n td r i v i n g c o n d i t i o n si sf i g u r e do u t F o rt h er e g e n e r a t i v eb r a k i n gp o w e rc o n t r o l ，t h i sp a p e r d e v e l o p sas p e c i a ls t r a t e g yf o rY c m aP H E Vm a i n l yb a s e do nt h eA D V I S O R S r e g e n e r a t i v eb r a k i n gp o w e rc o n t r o lt h e o r y F i n a l l y , t h ep r o p o s e de n e r g yc o n t r o ls t r a t e g yo fY e m aP H E Vw e r em o d e l e di n S i m u l i n ka n d i n c o r p o r a t e di n t o t h ev e h i c l es i m u l a t i o ns o f t w a r eA d v i s o r T h e s i m u l a t i o nr e s u l t sd e m o n s t r a t et h a tt h ep r o p o s e dc o n t r o ls t r a t e g yi sm o r ee f f e c t i v ei n o v e r a l lc o m p a r i n gt ot h ec o n v e n t i o n a lE l e c t r i cA s s i s tC o n t r o lS t r a t e g y ( E A C S ) ， w h i c ho n l ya t t e m p t st om i n i m i z et h ee n g i n e Sf u e lc o n s u m p t i o n K e yw o r d s ：h y b r i de l e c t r i cv e h i c l e ，e n e r g yc o n t r o ls t r a t e g y , m a t h e m a t i c a lm o d e l ， f u z z yl o g i cc o n t r o l ，s i m u l a t i o n I V 第一章绪论 1绪论 1 1 2 1 世纪传统内燃机汽车工业发展面临的挑战 内燃机汽车经过1 2 0 年的发展和壮大，逐步实现了机电一体化和现代高科 技技术的全面应用，在安全、环保、节能和廉价等方面都取得了重大进展。但 是，随着2 1 世纪能源与生态环境压力的加大，传统内燃机汽车的发展正面I 晦严 峻的挑战。 石油是国防工业，化学工业、冶金工业和机械工业等各部门的重要能源和 原料，航空运输、航海运输、铁路运输和汽车运输长期以来大都以石油及石油 制品作为主要燃料。目前，世界上各种汽车的保有量超过了6 亿辆，而每年新 生产的各种汽车超过3 5 0 0 万辆。按每辆车每年消耗1 0 1 5 桶石油及石油制品 计算，汽车每年要消耗6 0 7 0 亿桶的石油，约占世界石油产量的一半以上。经 过长期的开采，石油日渐枯竭【1 1 。内燃机的燃料主要是石油及石油制品，因此， 内燃机汽车将会面临严重的能源短缺问题。同时内燃机在进行能量转换过程中 存在大量的效率损失，通常使用的内燃机的效率约3 0 ，在满负荷条件下通过 传动系统后到达车轮的有效效率约为2 1 ，而在部分负荷运转的条件下，内燃 机的平均有效效率仅有1 5 - 1 6 。所以提高内燃机工作中的效率迫在眉睫。 传统内燃机在燃烧过程中将产生大量的尾气，全球汽车排放的C 0 2 占总量 的3 0 ，而排放的N O 。占到了总量的4 0 1 2 1 。2 1 世纪是一个提倡健康的世纪， 随着地球环境的不断恶化，以及各种严格的环保标准的颁布，传统内燃机汽车 在降低尾气排放性方面也将面临巨大的挑战。 1 2 针对传统内燃机汽车存在的问题提出的解决方案 1 2 1 纯电动汽车( E V ) 针对传统内燃机汽车面临的各种问题，研究人员提出了许多解决办法。其 中，发展电动汽车( E V ，E l e c t r i c V e h i c l e ) 和混合动力电动汽车( H E V ，H y b r i d E l e c t r i cV e h i c l e ) 是当今世界新兴汽车工业的热点。 世界上第一辆电动汽车诞生在1 9 世纪末期，虽然比内燃机汽车还早一些， 但在随后的发展中，由于内燃机汽车在能源获取、机动性、车辆的重量等方面 占有绝对优势，电动汽车在上世纪2 0 年代后的3 0 年中基本处于发展停滞状态， 四川大学颂士学位论文 成为“电瓶车”式的辅助车辆i w 。 随着现代水力发电、核能发电、风力发电和太阳能的利用，为人们提供了 巨大的能源。各种高能蓄电池和高效率的电机不断出现，使人们把目光重新转 向了电动汽车，电动车辆可以摆脱对石油的依赖和实现“零污染”或“超低污 染”的排放，为电动汽车的东山再起创造了有利条件，因此，全球各大汽车公 司都重视了电动汽车的研究开发研制。从2 0 世纪7 0 年代起，新一代电动汽车 脱颖而出，出现了各种各样高性能的电动汽车。电动汽车根据使用的电池不同 大体上可以分为两种：蓄电池电动汽车和燃料电池电动汽车。 蓄电池电动汽车采用蓄电池作为汽车的能源。蓄电池本身不会产生能量， 它的作用只是存储电能。它的工作过程是：在充电时，通过蓄电池内的活性物 质的化学反应，将电能转化为化学能存储在蓄电池内；放电时，蓄电池内的活 性物质发生逆反应，将化学能转化为电能由蓄电池输出。常见的蓄电池有：铅 酸电池，镍镉电池，镍氢电池，钠硫电池，钠氯化镍电池，锂离子电池，锂聚 合物电池以及空气电池等。 燃料电池电动汽车采用燃料电池作为能源。燃料电池是一种把燃料氧化的 化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池的工作原理和一般的电池完全不 同，它的能量转换方式是燃料的化学能直接转换为电能。燃料电池的燃料可以 是石油燃料也可以是有机燃料，并可以使用包括再生燃料在内的几乎所有的含 氢元素的燃料 4 - s 】。 1 2 2 混合动力电动汽车( H E V ) 混合动力电动汽车实际上并不是新发明，早在1 9 5 0 年就有人申请了用蓄电 池作动力驱动电动机来改善内燃机车辆加速能力的专利。根据国际机电委员会 下属的电力机动车技术委员会的建议，混合动力电动汽车的确切定义是：由两 种和两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源，其中至少有一种能提供电 能的车辆称为混合动力电动汽车【6 】。 混合驱动是指按照工况要求匹配使用两种动力源，即发动机驱动和电力驱 动。俄亥俄州州立大学的B r a h a A 提出【7 - 8 l ，混合动力电动汽车实际是利用三种 能量形式间的合理转换来达到汽车各部件的最佳运行状态的。这三种能量形式 足：化学能，机械能和电能。三个能量域之间的转换有些是可逆的( 例如发动机 2 第一章绪论 一电动机运行模式) ，有些只能足单向形式( 例如通过电动机实现的化学能向机 械能的转换) 。以三个能量域为中心存在着一系列的存储装置( 例如电池等) 以 及转化装置( 例如发动机、电动机等) 。在综合考虑这些装置元素的固有特性后， 结合适当的控制策略，就完全可以实现能量的最佳应用和尾气排放的降低。 混合动力电动汽车是融合传统内燃机汽车和电动汽车优点的新型汽车，它能 够明显地减少汽车排放和降低油耗，并保留了传统内燃机汽车长航程，高驱动性 和便利的燃料补充等优势。在正常情况下，混合动力电动汽车不需通过外部电源 充电或只需较短的外部充电时间。混合动力电动汽车的内燃机还可以改用压缩天 然气、甲醇等代用燃料，这不仅降低了车辆对石油的依赖，而且有效地减少了尾 气中的有害成分。据丰田公司的测试数据表明，混合动力电动汽车与常规汽油车 相比，C 0 ：的排放大约降至后者的1 2 ，而C O 、H c 和N O x 的排放则大约降至) J l l O 。混 合动力电动汽车对电池的比能量要求较低，从而可以大幅降低电池组的重量和成 本。 1 2 3 两种解决方案的比较 完全满足零排放要求的纯电动汽车是取代传统内燃机汽车的最终选择，但 是目前电池的能量密度、充电时间、价格、寿命等问题仍未得到理想的解决， 而且在短时间内不可能获得突破性进展，所以电动汽车的发展还需要一个漫长 的过程。近年来燃料电池汽车发展十分迅速，但在成本、氢能源的制备等方面 仍存在一些亟待解决的问题。混合动力电动汽车的优点是把纯电动汽车的行驶 里程延长了2 4 倍，而且能快速添加汽油或柴油。虽然混和动力汽车结构复杂 且达不到完全零排放的目标。不过与传统内燃机汽车相比，由于混合动力电动 汽车中的内燃机以最有效的模式工作，在相同行驶里程的条件下，混合动力电 动汽车的燃油消耗和排放要小得多。而且，混合动力电动汽车在某些状态下也 可以像电动汽车一样工作于零排放区。因此，在电池技术瓶颈未被突破的情况 下，混合动力电动汽车代表着二十一世纪初汽车工业发展的一个重要方向。 1 3 混合动力电动汽车的发展现状与核心技术 1 3 1世界混合动力电动汽车发展概况 9 0 年代以来，在各国政府的支持下，世界知名的汽车公司都投入巨资进行 3 四川大学硕士学位论丈 混合动力电动汽车实用车型的研制与开发，其中尤以日本和荚国在这方面的研 究最为先进。 在日本，国家综合能源调查会在清洁能源汽车普及计划中设定目标是：到 2 0 1 0 年，生产H E V l 8 0 万辆、E V 2 0 万、高性能E V 2 4 万辆、天然气汽车( C N G ) 1 0 0 万辆，其中H E V 占到了5 6 。本田公司在全球成功推出了I n s i g h t 混合动 力电动汽车以后，加大了开发力度，连续推出了雅阁和思域两款混合动力电动 汽车，都取得了很好的社会产业效益。在2 0 0 4 年美国能源部评选的十大节能汽 车中，I n s i g h t 以每百公里三升油耗的成绩夺得桂冠。另外一家著名的日本汽车 公司一丰田也开发了多款混合动力电动汽车，其中包括在北美最畅销的 ”P R l U S ”先驱以及凌志R X 4 0 0 H 等。丰田公司研发的“丰田混合动力系统” ( T H S ，T o y o t aH y b r i dS y s t e m ) 在实现无级变速功能的同时可以对整车能量进 行协调管理。 作为世界第一汽车大国的美国，在混合动力电动汽车的研究当中也投入了 大量的人力和物力。美国能源部联合美国三大汽车公司：通用、福特、克莱斯 勒以及一批美国著名的工科大学组成了新一代汽车联盟( P N G V ，P a r t n e r s h i pf o r N e wG e n e r a t i o n V e h i c l e ) ，积极推进了混合动力电动汽车的发展，并取得了非常 好的效果，其中通用汽车公司共投入1 4 8 亿美元，克莱斯勒公司投资8 4 8 0 千 万美元，进行了为期五年的开发工作【9 1 。同时还有很多组织也投入到这项具有 光明前景的领域中来，例如，美国汽车研究联盟( U S C A R ，U n i t e dS t a t e s C o n s o r t i u mf o rA u t o m o t i v eR e s e a r c h ) 以及混合动力电动汽车推进系统计划组织 ( H y b r i dV e h i c l eP r o p u l s i o nS y s t e mP r o g r a m ) 等等。而作为混合动力电动汽车研 究商业化成果的代表有：通用汽车的S e q u e l ，克莱斯勒的C i t a d e l ，以及福特公 司P r o d i g yL E R 和E s c a p e 翼虎混合动力电动汽车。其中最为成功的是福特的 E s c a p e 混合动力电动汽车。 1 3 2 我国混合动力电动汽车发展概况 我国政府也对H E V 的发展给予了足够重视，国家科技部在“十五”规划中 将H E V 的开发列为国家高技术发展计划( 8 6 3 计划) 的研究课题之一。到目前 为止，我国混合动力电动汽车的研制也取得了一定的进展。 在高校方面，北京理工大学和国防科技大学与企业合作，于1 9 9 6 年3 月研 4 第一章绪论 制成功了5 l 座Y W 6 1 2 0 型电动大客车。1 9 9 8 年，清华大学与厦门金龙公司合作 研制了混合动力电动客车；同年，江苏理工大学也承担了江苏省的重点工业科 技攻关项目混合动力公交轻型客车Z J K 6 7 0 0 H E V 串联式混合动力的研制“”。 社会机构也参与了混合动力电动汽车的研究与开发，从1 9 9 6 年开始，广东 省科委统一协调组织研究H E V ，并取得了可喜的进展。东风汽车公司将开发和 推动电动汽车的产业化作为公司重大发展战略目标之一。2 0 0 4 年1 1 月，作为 国家8 6 3 计划电动汽车重大专项课题，两个整车项目顺利通过国家合同验收。 东风电动车辆股份有限公司也将会在最近上市一款蓝鸟混合动力轿车。上汽奇 瑞汽车集团以风云系列为原型成功开发了串联式混合动力电动汽车，通过了技 术专家的验定，再经过一系列的实况测量以后，也将尽快投放市场。在2 0 0 5 年 上海国际汽车展上，长安集团也展出了自主研发的C V 9 混和动力电动汽车。 1 3 3 混合动力电动汽车的核心技术 混合动力电动汽车的核心技术可以分为硬件和软件两大部分。其中硬件部 分主要包括发动机、电动机、电池以及变速箱等部件；为了能实现混合动力电 动汽车经济和环保的设计要求，在运行过程中，对这些部件的工作状态进行合 理的能量控制是非常重要的，而这些能量控制就是混合动力电动汽车核心技术 的软件部分。驱动能控制，再生制动能控制以及各部件自身拥有的控制系统等 都属于能量控制的组成部分。 由于传统内燃机汽车的技术越来越成熟，在混合动力电动汽车上完全可以 保留这些部件，而只需要根据混合动力电动汽车的特殊设计要求做一些简单的 改进就能满足要求。因此，当前混合动力电动汽车所采用的发动机仍然以汽油 机和柴油机为主，A t k i n s o n 高膨胀比发动机、涡轮增压发动机、以及新一代陶 瓷发动机都可以应用于混合动力电动汽车：而M T ，A T ，A M T 以及C V T 等变 速箱也都可以根据实际要求运用于混和动力电动汽车上。另外，伴随着电动汽 车漫长的发展历程，同样应用于混合动力电动汽车上的电动机、发电机以及电 池等部件也拥有了一定的先进技术。例如，混合动力电动汽车可采用的蓄电池 就有铅酸电池、镍氢电池、锂电池、钠镍氢电池等。当前，在混合动力电动汽 车中不必对电池进行全面的研究开发，混合动力电动汽车比电动汽车对电池容 量和性能的要求大为降低，因而改进后的国产电池也可满足要求。 阴jr l 大学硕t 学位论文 无论混合动力电动汽车采用什么设计结构，能量控制系统都足整车的神经 中枢。混合动力电动汽车的能量控制可以分为两层，驱动能控制系统和再生制 动能控制系统属于上层，而各部件自身的控制系统属于下层。上层的管理系统 从宏观层面作控制决策并将相应的信息输送到各部件控制系统，再由这些部件 控制系统控制实现各种要求动作，同时下层的控制系统也不断向上层管理系统 反馈状态信息，实现上层控制系统的实时管理。在驱动汽车的过程中，驱动能 控制系统以各部件的自身特点为基础，通过协调管理，可以让整个动力系统都 工作在最佳状态下；另外，在混合动力电动汽车制动的过程中，通过对传统液 气压制动系统、再生制动制动系统以及其他传动系统的合理控制，可以最大限 度地回收汽车动能，提高整车能效。由于各部件控制系统在传统内燃机汽车和 电动汽车上都有了较完善的发展，因此混合动力电动汽车能量控制系统的创新 点应该集中在上层管理系统的设计中，这也是整个混合动力电动汽车硬件和软 件设计的重点。 1 4 混合动力电动汽车的仿真 汽车的研发是一个复杂的过程，对于技术含量更高的混合动力电动汽车， 研究的复杂程度也相应更高。采用仿真软件可以快速和方便地确定最佳的H E V 的结构布局和控制方案，因此从经济性和快速性的角度出发，使用电脑仿真代 替事物实验来进行先期方案性研究是很有必要的。现在国际著名的汽车企业和 研究机构都将电脑仿真软件应用到了混合动力电动汽车的研发中。当今比较优 秀的混合动力电动汽车仿真软件包括V - E l p h ，P S A T 和A D V I S O R 等。 V - E l p h 是T e x a s A 虽然燃料电池电动汽车有很好的应用前景,但受到价格的约束 ,因此近20年内不太可能大规模进入市场;纯电动汽车有着广阔的发展前景,而其中的微型电动汽车更适合中国的国情. 4.期刊论文 邵杰.SHAO Jie 混合动力及电动汽车驱动电机形式及技术参数 -汽车电器2006,(3) 介绍国内外混合动力及电动汽车驱动电机情况,给出其技术要求、结构形式及技术参数. 5.学位论文 孟亚鹏 并联混合动力电动大客车多能源动力总成控制系统研究 2005 面对新世纪能源和环保的巨大压力，混合动力电动汽车(HEV)成为当前主流清 洁能源汽车。我国非常重视混合动力电动汽车的研究和开发，国家科技部在“五” 国家863计划中将电动汽车单列为重大专项，明确提出将研究重点放在电动汽车整车 配置设计与通用控制平台、电动汽车多能源动力总成、电动汽车新型电机与驱动系统、 电动汽车动力电池及其智能管理系统的研制上。本文以并联混合动力电动大客车XD6120HEV为研究对象，进行了混合动力驱动系统配置、多能源动力总成 控制系统及其控制策略、HEV主要部件建模及仿真、实车道路测试等方面的研究和设计。 首先根据XD6120HEV的控制任务定义简化出了其混合动力驱动系统的模型，并对发动机、电动机和蓄电池等主要零部件进行了使用条件和性能要求分 析，对其混合动力驱动系统和整车配置进行计算机仿真研究。 然后通过对XD6120HEV混合动力驱动系统在多种上作模式下的能量流分析，提出了一种基于规则和能量流分析的转矩控制策略。同时对不同运行状态 切换过程中发动机和电动机之间的动态协同控制问题作了研究，结合转矩控制策略提出了混合动力驱动系统动态协同控制算法。 设计了基于CAN总线的XD6120HEV多能源动力总成控制系统，分析了CAN总线在混合动力电动汽车多能源动力总成控制系统中的应用，介绍了整个控制 系统的设计思路和系统的软、硬件组成。 最后在ADVISOR软件中结合多种典型的循环上况对XD6120HEV的转矩控制策略进行了仿真分析，验证了它的正确性和实用性。同时在襄樊国家试车场 对XD6120HEV样车进行了整车性能试验，测试结果表明所设计的控制系统合理.IJ靠，整车具有良好的动力性和燃油经济性，达到了预期的设计口标。 6.期刊论文 俞明.罗玉涛.黄榕清 一种混联式电动汽车驱动系统 -华南理工大学学报(自然科学版)2001,29(8) 阐述了汽车混合动力驱动系统的动力传递路线及能量分配机理,设计了一种混联式电动汽车动力驱动系统,分析了该系统的工作过程及控制策略. 7.学位论文 王勇 牵引力合成式混合动力驱动系统的建模与仿真 2006 能源危机与环境污染给世界汽车工业的稳定发展带来了严峻挑战。电动汽车作为新能源汽车的代表，为未来汽车发展指明了方向。电动汽车仿真技 术的研究与应用缩短了电动汽车的开发周期，节省了科研经费。 前向仿真与后向仿真作为两种最典型的电动汽车仿真结构，无论是在建模方式或是仿真运算上都各有优劣。本文通过理论结合实例的比较分析，指 出了后向仿真适用于设计初期，指导整车部件及控制策略选型；而前向仿真则更适宜于设计后期，针对实车应用的部件参数与控制策略的优化改进。 本文首先分析了电动汽车驱动系统结构和类型，并对各种驱动类型的特点和适用条件作了总结。接着介绍了牵引力合成式混合动力驱动系统主要部 件建模思想和建模方式