基于ADVISOR2002混合动力汽车控制策略模块开发.pdf

万方数据 2 0 0 4 年 第2 6 卷 第4 期 汽车工程 3 9 5 S o R 2 0 0 2 中最为常用的控制策略 即缺省的并联控 制策略作为研究对象 讨论其特点 并有针对性地提 出实际有效的控制方案 在A D V I S o R 2 0 0 2 中 并联H E V 控制策略的建 模思想是 在多数情况下 电池s o C 维持在它的中 线附近 使电池电量保持充足 这样对电池的寿命有 利 它的实现见图1 n T T 如n T T c h g I 一 丁一n 砌 丁一n 8 0 s 0 K 1 0 0 图1 缺省并联控制策略原理 图1 中T 为汽车运行工况的转矩要求 即汽车 的总负荷要求 在给定的工况下 为一确定值 n 和 分别是发动机和电机系统向驱动车轮提供的转 矩 L 为电池补充转矩 砌前面的符号说明 如 果当前电池电量在中线右侧 则砌为正 此时电机 处于电动状态 辅助提供动力 相应地电池放电使电 池S O C 向中线靠近 相反 如果电池电量在中线左 侧 则 为负 电机处于发电状态 发动机不仅给 车轮提供动力还给电池充电 同样使电池S o C 向中 线靠近 可见该控制策略的思想是使电池S o C 向 中线平衡 即在多数情况下 维持电池电量在中线波 动 处于动态平衡状态 所以称为电池平衡型控制策 略 在A D v I S o R 2 0 0 2 中 上述控制策略是由电池 补充转矩T 妇计算子模块具体实现的 T c h g IK S o C S O C o I 式中常数K 0 一王型一 三塑坚 A s O C h i S o C l 0 2 该值说明电池S o C 偏离中线越大 平衡到中线的转 矩值也越大 其中S o C h i S o C l 0 和T 一分别对应模 块中的c s h is o c c sl os o c 和c sc h a r g e t r q 分别表示为电池S o C 设定高限值 低限值和发动机 对电机的充电转矩 通过上面的分析可见 缺省并 联控制策略简单 有效L 2 3 大负荷工况下按此控制策略运行时 如A D V I S O R 2 0 0 2 中的C Y CN R E L 2 V A I L 工况 因为有爬 坡要求 所以多数情况下发动机和电机联合工作 而模型中的e s So n 值在H E V 中 都是固定的常 值 即为 1 这样当电池非常馈电如低于2 0 时 由于当前汽车的负荷很大 发动机已不能够提供足 够的动力 而此时 电池还要进一步放电来辅助提供 动力 这样使电池进一步恶化 但在实际情况下 出 于对安全和电池寿命的考虑 对电池的工作区间按 红黄绿3 区进行划分 如图2 所示 在大多数情况 下 使电池工作在绿区 中间附近 同时电池也可工 作在黄区 中间与两侧相夹区域 但电池绝不能在 红区 两侧 工作 即电池电量处于左侧红色区域还 要求电池放电或电池处于右侧红色区域且还要求对 电池充电 这两种情况都是不允许的 同T e T T c h gT e T T c h g同 n n O右 一 T m T T e T m T T e左 T m 0 红区黄区绿区绿区黄区红区 O s o c d l bs o c k s h j s o c d h i 1 0 0 图2 电池工作的3 个分区示意图 当电池的S o C 满足 S o C 0 或 S o C S C d l h ja n d r m r 0 时必须关闭电池 其中S O Cd l l 和S o C d l h i 分别 对应模块中的c s d ll os o c 及c sd lh i S o c 它 们分别表示电池s O C 不能工作的极限低值和极限 高值 根据上述思想 对原A D V I S O R 中的缺省并 联控制策略进行修改 以避免对电池的损坏 3并联控制策略嵌入A D V I S o R 2 0 0 2 为了保证电池寿命 提出电池工作的3 区域 这 样要对电池的开关进行控制 下面分以下几个步骤 进行 3 1 修改模块控制库 打开I i bc o n t r o l s 控制库文件 选择E D I T 菜单 下的u N L o C KL I B 融娘Y 同时拷贝 粘贴原控制 策略模块并命名 这里按缺省名后加1 然后断开 L I N K 选项就可修改 以实现对电池开关进行控制 修改后的e s so n 判断子系统不再是常数 最后在 配置子系统模板中配置新增模块 然后关闭保存该 库 3 2 修改顶层模块 打开原A D V I S O R 顶层模块B DP A R m d l 并 另存命名为B D P A R E S S o F F m d l 在该顶层模 块进行修改 首先断开p o w e rb u s 子模块 把原来 e s s o n 常数模块替换为G T oT a g 模块 这样可将 控制策略判断所得电池开关命令分配到电池电机系 统 以便适当时机断开电系统 另外 电机的转矩要 万方数据 3 9 6 汽车工程 2 0 0 4 年 第2 6 卷 第4 期 求须存入一G T oT a g 模块中 以引用作为电池开 关判断 3 3 修改m 文件 为了使A D v I S o R 2 0 0 2 能够引用上面所修改的 顶层模块 必须修改部分m 文件 将原有的装载文 件P 吼 L L E Ld e f a u l t si n m 的头两条语句修改 为 v i n f n 帅e P A R A I L E L E S S o F F d e f a u l t S i n 访n f d r i v e t r a i n n a m e p a r m l e lE S S o F F 用户可以根据需要自己命名所修改的顶层模 块 为了使A D V I S o I 毪0 0 2 能识别此模块 须向全 局变量v i n f 的驱动链域中添加如下命令 o p t i o n l i s t a d d 7d r i v e t r a i n p a r a l l e l E S S o F F 7 然 后在b l o c kd i a g r a mn a m e m 文件的s w i t c hd r i v e t r a i n 语句中增加下面语句 c a s e p a I a U e l E S S o F F b d n a m e B D P A R E S S O F F 这样在A D V I S o I 毪0 0 2 的G U I 界面中便可看到新 驱动链配置项 B DP A RE S S o F F 同时在A D V I S o R g u i g u l i m a g e m 文件中增加所索引的 图象文件名 即可替换成用户所要显示的图像界面 另外 两个新变量c s d l l o s o c 及c S d l h i s o c 必须在控制策略m 文件中进行定义 打开原P T C P A R 增加该两变量如定义c s d l h i s o c 0 9 c s d ll oS o c 0 4 并另存名称如P T CP A RE S S O F F 最后打开a d j u S t c o n f i g b d S m 文件找到 c a S e7 p a r c s n f i g 语句 在它下面索引语句如 e L s e i f s t r c m p 访n f p o w e r t r a i n 一 n t r 0 1 n a m e P T C P A R E S S o F F s 吼一p a r 锄 x B l o c kC h o i c e 7 B k kC c e s b k k c c e d e c a s s i s t l 这样可从控制策略T e m p l a t e 模板中选择上面所修 改的库模块 通过以上几个步骤便可实现把所修改模块嵌入 到A D V I S o R 2 0 0 2 的G U I 当中 用户通过这个界 面可方便地配置汽车参数 进行汽车的性能仿真 4 仿真及结果 为了说明所修改的控制策略模块的合理性 以 A D V I S o R 2 0 0 2 缺省并联混合动力轿车为例 分别 运行原控制策略和所修改的控制策略并对仿真结果 进行比较 主要仿真计算参数见表1 表5 表1 整车参数 表2 动力传动系参数 整车迎风 质量 1 3 5 0 k g2 0 l n 2 面积 车轮 0 2 8 2 m 滚阻 半径 系数 O 0 0 9 空阻 O 3 3 5 传动系 系数平均效率 0 8 5 表3 发动机参数 最大功 4 1 k W 5 7 0 0 r I I l i n 一1 率 转速 最大转 8 1 N m 3 5 0 0 r m i n 一1 矩 转速 l 挡1 3 4 52 挡 7 5 7 变速箱 3 档5 0 14 档 3 7 7 速比 主减 5 挡 2 8 41 速比 表4 电动机参数 额定 7 5 额定 2 0 0 0 功率k W转速r l l l i 最高 1 0 0 0 0 平均工 转速 r I l I i n 作效率 0 9 2 选定某一工况如 表5 铅酸电池参数 黑 甓 翌竺 曼誓引z s 舳篙忙 3 为原缺省并联控制策二 L J 二二 L 略和所修改控制策略的仿真结果 可见 原控制策 略是以满足动力为首要条件 即对电池的运行状态 不加限制 图3 a 中的S o C 值已经下降到低于 2 0 这对电池寿命是十分不利的 通过修改控制 策略 当电池进入红色区域时停止电机的工作 以防 电池深度放电或过度充电 虽然动力性在一定程序 上有所损失 但基于安全性的考虑 在实际中是允许 的 0 8 n 6 O 4 眈 0 10 0 020 o 3 0 0 04 0 0 05 0 0 06 m 时桃 a s o c 仿真曲线 藿匹燮 Ol X 020 0 3 0 4 0 0 05 0 0 0 60 0 时问 s 彻车速仿真曲线 图3 修改前后的s o C 及动力性变化比较 5 结论 1 通过研究发现原A D V I S O R 缺省并联控制 策略存在缺陷 其对电池没有合理及必要的保护 作者提出了对电池进行3 区域划分的控制策略 以 增加对电池的安全保护 2 作者提出了对A D V I S o I 毪0 0 2 进行修改的 操作步骤以实现所提出的控制策略 并将其嵌入到 A D V I S o R 2 0 0 2 中运行 下转第4 1 6 页 8 爨廿 j 星固 素 万方数据 万方数据 基于ADVISOR2002混合动力汽车控制策略模块开发基于ADVISOR2002混合动力汽车控制策略模块开发 作者 曾小华 王庆年 李骏 王伟华 初亮 作者单位 曾小华 吉林大学 汽车动态模拟国家重点实验室 长春 130025 王庆年 王伟华 初亮 吉 林大学 汽车工程学院 长春 130025 李骏 第一汽车研究中心 长春 130011 刊名 汽车工程 英文刊名 AUTOMOTIVE ENGINEERING 年 卷 期 2004 26 4 被引用次数 23次 参考文献 6条 参考文献 6条 1 ADVISOR2002 DOCUMENT 2002 2 初亮 混合动力总成的控制算法和参数匹配研究 2002 3 曾小华 军用混合动力轻型越野汽车动力总成匹配控制策略研究 2002 4 陈清泉 孙逢春 混合动力车辆基础 2001 5 王庆年 何洪文 并联混合动力汽车传动系参数匹配 期刊论文 吉林工业大学学报 2000 6 王庆年 曾小华 混合动力技术在军用汽车上的应用 期刊论文 吉林大学学报 工学版 2003 相似文献 10条 相似文献 10条 1 学位论文 谈丽华 基于Advisor的混合动力汽车再生制动控制策略仿真研究 2010 混合动力汽车结合了传统内燃机汽车和纯电动汽车各自的优点 保持了优良动力性 同时 相对传统汽车 有效降低了汽车排放污染物 因此 在 倡导节约能源的今天 其上分析的混合动力汽车的优点决定了在今后今后较长一段时期内 它将作为汽车新生代的主要发展方向 再生制动是混合动力 汽车的一项关键节能技术 它能在车辆减速或制动过程中 在保证车辆制动性能的条件下 将车辆动能或位能通过带动电机发电 转化为电能储存在电 池中 实现能量回收 同时产生车辆所需全部或部分制动力 考虑到电机的制动能量回收率受多方面影响 为了确保制动的安全性以及稳定性 当前的混合动力汽车虽然设置了再生制动系统 但同时也保留有传统 的液压制动系统 即再生制动和液压制动相结合 因此 如何有效地分配再生制动力和传统液压制动力 以及如何确保传统摩擦制动系统和再生制动系 统协调稳定工作 并保证汽车制动时的稳定性和安全性 成为混合动力汽车的关键技术问题 本文以红旗牌混合动力汽车CA7220E为研究对象 分析了混合动力轿车制动系统的工作特点之后 由理想制动力分配曲线拟合出多段定比例制动力分配 组线 考虑到电机在回收制动能量时受多方面因素的影响 基于这些因素 对Advisor中自带的混合动力汽车再生制动分配策略进行修改 基于最大制动 能量回收的思想 提出一种新的制动力分配策略 并在不同的制动强度制动下进行仿真数据的分析 在Advisor环境下对再生制动系统关键部件 整车 车轮 主减速器 变速器 发动机 电机 蓄电池 进行建模 并选取不同的制动工况 对该动态联 合仿真模型进行仿真 对仿真结果中的一系列仿真数据和曲线进行分析后 可以得出结论 在考虑制动能量回收的诸多影响因素后 根据本文所制定的 新的制动力分配控制策略 电机制动和液压制动能够协调工作 保证了制动时的安全稳定性 而且能够获得最大化制动能量的回收 因此 该控制策略 不仅可以为实车综合控制策略的制定提供参考 而且对以后相关的台架实验或者实车实验都有相当的指导意义 2 期刊论文 徐枭 王仁广 周荣 XU Xiao WANG Renguang ZHOU Rong 基于ADVISOR的混合动力汽车燃油经济性分析 汽车零部件2009 4 燃油经济性是衡量混合动力汽车节油减排的重要指标之一 通过ADVISOR对混合动力汽车燃油经济性进行分析评价 得出混合动力汽车在UDDS城市循环 工况下的燃油消耗量 并通过对仿真数据的进一步分析 研究混合动力汽车的经济性能 3 期刊论文 于永涛 曾小华 王庆年 李骏 王伟华 YU Yong tao ZENG Xiao hua WANG Qing nian LI Jun WANG Wei hua 混合动力汽车性能仿真软件的可用性仿真验证 系统仿真学报2009 21 2 混合动力汽车性能仿真软件ADVISOR是国内应用最为广泛的一种反向仿真软件 而CRUISE是国内应用最为广泛的一种正向式性能仿真软件之一 它们之 间的可用性及其精度如何 通过对某车型在两平台下的动力计算与燃油消耗仿真进行深入对比研究 仿真结果经模型的充分验证表明 其可信性与可用性满 足工程实际要求 4 期刊论文 曾小华 王庆年 王伟华 初亮 基于ADVISOR软件的双轴驱动混合动力汽车性能仿真模块开发 汽车工程 2003 25 5 介绍了混合动力汽车仿真软件ADVISOR的主要功能 并针对其局限性对该软件进行了二次开发 使之能进行双轴四轮驱动的混合动力汽车的性能仿真 仿真结果表明采用文中提出的方法可有效扩展ADVISOR软件的应用范围 且不影响仿真结果的精度 5 学位论文 段岩波 桑塔纳2000GSI混合驱动改型设计与控制策略研究 2003 混合动力汽车是近年来汽车工业界非常看好的节能 清洁汽车 该文在综述国内外混合动力汽车研发现状的基础上 利用美国可再生能源国家实验室 开发的ADVISOR软件设计桑塔纳2000GSI混合驱动改型方案 并设计了混合动力汽车模糊逻辑控制策略 深入研究了混合动力的特点 文中详细介绍了混合动 力汽车的结构 工作特点 性能与成本现状 以及混合动力汽车仿真进展 着重介绍了ADVISOR软件的应用 分析与设计特点和方法 对ADVISOR的系统模型 也进行了详细的说明 6 期刊论文 刘文杰 舒红 袁景敏 高银平 LIU Wen jie SHU Hong YUAN Jing min GAO Yin ping 基于ADVISOR的混 联型混合动力汽车研究 重庆科技学院学报 自然科学版 2007 9 2 提出了一种混联型混合动力系统 采用杠杆模拟方法对其运行工况进行分析 并确定动力总成参数 最后将某公司的SUV动力系统改为这种混联型动力 系统 利用仿真软件ADVISOR对该混合动力系统进行燃油经济性仿真 仿真结果表明 在UDDS循环工况下的混联型混合动力系统比传统的动力系统整车燃油 经济性有明显地提高 7 期刊论文 倪定洲 乔毅 孙再信 NI Dingzhou QIAO Yi SUN Zaixin 混合动力汽车驱动系统仿真 汽车工程师 2010 10 混合动力汽车由于具有良好的燃油经济性和排放性以及续驶里程长等优点越来越受到人们的欢迎 是当今汽车工业的发展趋势 文章介绍了混合动力 车的前向仿真方法和后向仿真方法 分析了仿真软件ADVISOR的混合仿真方法和工作原理 通过本田Insight混合动力车的仿真实例 建立了发动机 电动机 蓄电池及发电机等各部件模型 汽车动力学模型及整车的仿真模型 并基于标准道路行驶循环工况分析了整车的动力性 燃油经济性以及排放性能 表 明所建立的模型合理准确 能够进行系统的优化设计 8 学位论文 张翔 电动汽车建模与仿真的研究 2004 报告主要介绍了电动汽车建模与仿真的研究工作 该课题属于中国 十五 期间国家高技术研究发展计划 863 计划 混合动力轿车课题的子项目 混合 动力轿车研究与开发 课题编号 2002AA501310 由上汽集团奇瑞汽车有限公司和合肥工业大学共同承担 它可以缩短电动汽车的设计周期 降低研制费用 提高汽车的性能 本文首先在深入分析与比较的国内外的电动汽车仿真软件进行基础上 总结出了电动汽车仿真软件的特点与发展趋势 并结合电动汽车 仿真应用的一些典型范例 给出了奇瑞混合动力轿车的仿真方案 接着对两个电动汽车仿真软件进行了深入地研究 1 美国Argonne国家实验室开发的 PSAT软件 在介绍PSAT的系统功能的基础上 分析了它的前向仿真方法和仿真模型 最后对日本丰田汽车公司的混合动力轿车Prius进行了仿真分析 2 美 国可再生能源实验室NREL开发的ADVISOR软件 在介绍ADVISOR的系统功能的基础上 分析了它的混合仿真方法和仿真模型 并介绍ADVISOR的系统结构和数 据流程 在以上工作的基础上 本文应用ADVISOR软件对奇瑞混合动力轿车进行了建模与仿真 这一部分首先介绍了奇瑞混合动力轿车的结构与功能 然后以 ADVISOR为仿真平台建立了总体仿真模型 并重点对控制策略模型进行了分析 最后定义了车辆的仿真数据 给出了轿车在多种情况下的仿真结果 并分析轿 车重量等参数对车辆性能的影响 此外本文介绍了电动汽车优化技术的研究 这一部分首先给出了电动汽车的优化设计问题的描述 然后分析了ADVISOR软 件中电动汽车优化设计的工作原理 并介绍了常用的优化软件及其与ADVISOR软件的数据接口 给出了电动汽车优化设计问题的解决方案 最后报告对全文 的工作进行了总结 提出了今后的工作方向 ADVISOR软件是在Matlab 和Simulink 软件环境下开发的可免费下载的仿真软件 其全部的程序和仿真模型均 对用户开放 在此基础上 作者对ADVISOR软件的全部程序和仿真模型进行了深入地剖析 并对涉及电动汽车关键设备的程序和仿真模型进行了二次开发 这 项工作为奇瑞汽车有限公司成功研制出混合动力样车提供了参考 9 期刊论文 吴彤峰 过磊 李新春 潘美俊 范健文 WU Tong feng GUO Lei LI Xin chun PAN Mei jun FAN Jian wen 基于ADVISOR的混合动力汽车总成参数选择与仿真 河南大学学报 自然科学版 2006 36 3 根据电辅助控制策略特点 以满足整车动力性能指标为前提 使用以MATLAB为平台的ADVISOR分析软件 对并联式混合动力汽车发动机参数 电机参数 选择以及能源匹配进行了仿真研究 结果表明 五菱扬光微型客车也可以开发成混合动力驱动模式 本文使用的方法也适用于其他车型开发 10 学位论文 陈龙 混合动力电动汽车动力性与经济性分析 2008 日益严重的能源和环境问题 使得人们对于节约能源和环保意识显著提高 混合动力汽车作为一种能节约能源和达到环保目的的方式 在近20年有 了长足的发展 包括日本丰田公司的 COASTER PRIUS 美国通用公司的 EV 1 法国雷诺公司的 KANGOO 和意大利的 IVECO 等混合动力 汽车均已上市 1999年 丰田公司的 PRIUS 混合动力轿车在日本销售达3万多辆 随着各国环境立法的日趋严厉 电动汽车 混合动力汽车性能的日 益提高以及其成本的不断降低 混合动力汽车的市场份额逐渐增大 已成为本世纪重点发展的新型汽车 客车作为城市公用交通工具 使用混合动力驱 动形式同样必要 本文首先分析了三种混合动力形式的优缺点 介绍了现在混合动力技术的研究现状和发展趋势 再结合城市公交行驶路况 分析了适合城市公交的 混合动力形式 并最终确定混联型混合动力客车为研究方向 按照城市客车的工况要求对混联式混合动力车的动力系统部件进行选型 并提出自己的控制策略 同时结合中国城市客车典型工况 将选型的混合 动力客车数据以及控制策略导入到中国城市客车典型工况的Excel文件中 对动力系统的部件 包括发动机 电动机以及发电机在该工况下的特性进行分 析 通过对驱动系统部件分析 论文采用了基于Advisor的驱动系统部件建模方法 在Matlab Simulink环境中完成了混联式混合动力电动汽车的传动系 统和控制系统的建模 并在Advisor平台上 对其进行了系统仿真 本论文所做的研究将有助于缩短混合动力汽车的设计开发时间 为其驱动系统的设计 和控制策略及整车性能评估提供参考 引证文献 20条 引证文献 20条 1 邓文娟 谢冰 并联混合动力系统驱动控制策略研究 期刊论文 机械制造 2010 1 2 曾小华 于永涛 宋大凤 王庆年 基于差速耦合的混合动力汽车传递特性分析与