精华篇:混合动力核心控制技术方案图文全解珍藏!
混合动力汽车控制策略.pptx

目录
1.混合动力汽车的系统结构 2.混合动力汽车的控制策略 3.混合动力汽车的研究方向
1.混合动力汽车的系统结构
根据动力系统的结构和能量流动方式的不同,混合 动力电动汽车可分为串联式、并联式、混联式。近 年,又新出现了电动轮式混合动力电动汽车。
1.1串联式动力系统
2.1串联式混合动力汽车的控制策略
由于串联式混合动力汽车的发动机与汽车行 驶工况没有直接联系,因此控制策略的主要目 标是使发动机在最佳效率区和排放区工作。此 外,为了优化控制策略,还必须考虑合并在一 起的电池、电传动系统、发动机和发电机的总 体效率。以下介绍串联式混合动力汽车的两种 基本的控制模式。
串联式混合动力系统
1.2并联式动力系统 并联式混合动力电动汽车主要由发动机、
电动/发电机两大部件总成组成,它们可分开 工作也可以协调工作,结构具有明显的多样性, 可以根据使用要求选用。两大动力总成的功率 可以互相叠加,发动机功率和电动/发电机功 率约为电动汽车所需最大驱动功率的0.5~1倍, 因此,可以采用小功率的发动机与电动/发电 机,使得整个动力系统的装配尺寸、质量都较 小,造价也更低,行程也可以比串联式混合动 力电动汽车长一些,其特点更加趋近于内燃机 汽车。由于并联混合动力汽车有两套驱动系统, 且不同的驱动系统有不同的工作效率区间,这 就使得汽车在不同的行驶工况下,具有不同工 作模式。
2.1.1恒温器控制模式 2.1.2发动机跟踪器控制模式
上述两种控制模式可以结合起来使用,其目的
是充分利用发动机和电池的高效率区,使其达到 整体效率最高。发动机在荷电状态值较低或负载 功率较大时均会起动;当负载功率较小且荷电状 态值高于预设的上限值时,发动机被关闭;在发 动机关和开之间设定了一定范围的状态保持区域, 这样可以避免发动机的频繁起停。发动机一旦起 动便在相对经济的区域内对电动机的负载功率进 行跟踪,当负载功率大于或小于发动机经济区域 所能输出的功率时,电池组可以通过充放电对该 功率差进行缓冲和补偿,采用该控制策略可以减 少电能的循环损耗,避免电池大电流放电和发动 机的频繁起动,降低了油耗,提高了排放性能。
混合动力控制技术

4、混合动力系统部件技术 内燃机技术 • 活塞式内燃机
• 燃烧方式的改进
均质混合气 非均质混合气 点燃 压燃 GSI DCI 均质混合气 非均质混合气 压燃 点燃 HCCI GDI
电子控制技术 代用燃料技术
• 小型燃气透平(燃气轮机)
4、混合动力系统部件技术 储能原件 •
动力电池组 高速飞轮 超级电容器 液体储能器 气体储能器
4、混合动力系统部件技术
•
机械式变速器 电子(电液) 电子(电液)控制自 动变速器( ) 动变速器(AT) 自动式机械变速器 (AMT) ) 带传动无极变速器
4、混合动力系统部件技术 EVT-Electric Variable Transmission
5、需要解决的控制问题
控制层级
5、需要解决的控制问题及方法和手段
3、混合动力系统总成技术
丰田PRUIS
3、混合动力系统总成技术
本田ISIGHT
3、混合动力系统总成技术
本田Insight
3、混合动力系统总成技术
3、混合动力系统总成技术 日产 Tino
3、混合动力系统总成技术
夏利轻度混合动力系统
3、混合动力系统总成技术
Plug-In 混合系统
可充电式混合动力电动汽车
• 能量优化策略的选择 基于规则的能量管理策略 模糊能量管理策略 瞬时最优能量管理策略 全局最优能量管理策略 • 系统通信 动态试验台、总成控制器及混合动力 各部件间的通信
其它问题
• • • • • 发动机的启动和停止控制 发动机加、减速过程控制 自动离合器执行机构 采用AMT时涉及的控制问题 再生制动过程的控制
5、需要解决的控制问题及方法和手段
控制策略开发的数学工具:
丰田混合动力系统THS的动力控制系统49页PPT

6、法律的基础有两个,而且只有两个……公Байду номын сангаас和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力,那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序,有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起,可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的,因为好人用不着它们,而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
1、最灵繁的人也看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事,无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实,会谈使人敏捷,写作使人精确。——培根
丰田THS-II混合动力核心控制策略介绍(二)

丰田THS-II混合动力核心控制策略介绍(二)◆/江苏 田锐(接上期)逆变器是一种把直流电转换成交流电或反之亦然的装置,为了使直流逆变产生交流,需要将4个不同的开关(图14),从S1到S4,按如下方式组合,改变开关的开/关时间可以相应的改变频率。
图14 不同开关示意图驱动电动机需要产生正弦交流电压,产生正弦波形交流而不是矩形波形交流则需要持续改变电压以产生正弦波。
如图15所示,当检测到所需输出电压(Vi)持续极短的一段时间时(Ts)。
通过控制“Ton”(Ton,开关 ON 时间)时间,使“Vi x Ts”的面积和“Vd x Ton” (电源电压 x 开关 ON 时间)的面积相同,则有效电压即变为 Vi。
通过此方式控制逆变器电路中IGBT的通断时间,使产生的电压持续改变,从而模拟产生出正弦交流电压。
这种控制方式的全称是 Pulse Width Modulation(即:PWM脉冲宽度调制),它是用脉冲宽度按正弦规律变化和正弦波等效的PWM波形控制逆变器电路中IGBT的通断时间,使其输出的脉冲电压的面积与所希望输出的正弦波在相应区间内的面积相等,从而达到驱动电动机所需的交流输出电压。
动力管理控制ECU(HV CPU)根据车辆的工作条件,通过改变调制波(图16)的频率和幅值则可调节逆变器电路输出电压的频率和幅值,以有效控制MG1和MG2,由此,确保最大效率的控制不同工况下电动机的扭矩和转速。
简而言之,它是通过改变输出方波的占空比来改变等效的输出电压,为了让电动机获得更大的扭矩输出,正弦波形的三相交流的振幅(电流)应该增加,为了使电动机的速度增加,正弦波形三相交流的频率应该增加(图17)。
图16 调制波示意图调制波可分为3种:正弦波PWM、可变PWM和矩形波(1个脉冲)。
正弦波PWM是最常用的电压波形,电压和电流成正弦波,转矩变化小,可以获得较为平滑的输出,多用于电动机的低速范围。
与其他控制方式比较,其缺点是电动机的输出电压较低。
插电式混动核心技术解析

2017-01-06插电式混合动力汽车(PHEV)综合了纯电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)的优点,既可实现纯电动零排放行驶,也能通过混动模式增加车辆的续驶里程。
在后补贴时期,政府补贴减少、消费者里程需求增加、电池成本降幅较小且车辆售价不能上涨,为PHEV提供了发展机遇。
混动方案合理化、动力系统集成化、核心部件专用化和控制策略创新性设计是提升PHEV性能的关键核心技术。
1.发展PHEV的原因1.1 PHEV符合技术路线节能和新能源汽车技术路线图中规定,至2020年、乘用车新车平均油耗5L/100km,至2025年、乘用车新车平均油耗4 L/100km。
图1为传统车、HEV和PHEV油耗随质量的变化趋势,随着整备质量增加,各车型的油耗均正比例上升。
由图1可知,整备质量较大的B级车必须依靠PHEV技术才能将油耗控制在5或4L/100km以内,与“以紧凑型及以上车型规模化发展插电式混合动力乘用车为主”技术路线保持一致。
图1 车辆油耗与整车质量变化关系1.2两级补贴大幅退坡按照既定的退坡方案,250公里以上车型两级补贴在北京和天津分别下降2.2和2.75万。
从整车成本方面考虑,零部件成本下降是解决补贴退坡最直接途径,但难度较大。
表1 补贴退坡统计1.3零部件价格无大幅下降可能理论上零部件价格下降可减少补贴退坡的压力。
但近期由于铜材等价格上扬,零部件价格在2017年上半年只能维持现有状态、小幅波动,无大幅下降可能。
因此,近期通过零部件降本平衡补贴退坡可能性不大。
1.4续驶里程持续增加表3为热销车型续驶里程的统计情况,续驶里程需求持续增加。
里程增加,除了轻量化和再生制动优化外,最直接方式就是增大电池容量,电量增加导致整车成本上升。
表3 热销车型续驶里程统计1.5 PHEV可平衡各种制约因素PHEV可平衡补贴退坡、零部件价格和里程增加之间的矛盾。
PHEV的混动模式可解决纯电动里程问题;电池电量小,批量后可解决电量增加的成本问题;电池成本所占比例减少,对电池成本的敏感度降低。
混合动力原理ppt课件

变频器
201.6 V AC
发电
发电
驱动
驱动
空调压缩机
转换器
变频器
DC(直流) AC(交流)
蓄电池存储再生制动过程中MG2产生的电能和MG1产生的能量。HV蓄电池在车辆起步阶段或者需要额外动力辅助时为MG2提供电能。
混动卡罗拉的结构型式与工作原理
混动卡罗拉的系统构成
HV蓄电池
THS(2001-2003年的Prius)
外部噪音(dB(A))
1.5升普通汽油车
安静
发动机
混动卡罗拉搭载的发动机为丰田的1.8升8ZR高膨胀率循环汽油发动机(阿特金森),采用了VVT-i智能可变气门正时控制技术和ETCS-i智能电子节气门控制技术。
混动卡罗拉的结构型式与工作原理
混动卡罗拉的系统构成
混合动力变速驱动桥
混合动力变速驱动桥包括MG1、MG2和行星齿轮组,并且在这些组件的配合下,通过无级变速(CVT)使车辆平稳地行驶。
混合动力系统的结构与技术
根据驱动系统的配置和组合方式(即能量合成的方式)不同,分为串联式、并联式和混联(串并联)式三种组合方式。
混合动力系统的结构型式及工作原理
混合动力系统的结构与技术
串联式
并联式
混联式
①高效率的发动机
混合动力系统的关键技术
混合动力系统的结构与技术
②电机(电动机/发电机)
③蓄电池
性能优势
发动机运转后加速
普通中级三厢车(4AT)
时间
加速度
混动卡罗拉的结构型式与工作原理
混动卡罗拉的优势
性能优势
静谧性
丰田油电混合动力系统可以在低、中速时仅使用电动机驱动车辆,靠蓄电池电力驱动的电动机是一种非常安静的动力源,因此在电动机驱动时明显比发动机驱动安静得多。
丰田THS-II混合动力核心控制策略介绍(三)

栏目编辑:刘玺 lx@New Car Tech 新车新技术2021/07·汽车维修与保养57(接上期)DC/DC转换器内置于逆变器中,并用一个内部控制线路操控。
如图30所示,HV蓄电池从一侧与内部控制线路连接,内部控制线路控制晶体管。
IGCT负责内部控制线路电源。
14V直流电的输出通过AMD 端子和100A(DC/DC)保险给辅助蓄电池充电,直流201.6V单向转换为直流14V,转换过程分为四步:4个功率三极管对角的两个为一组同时控制,轮番导通提供变压器初级线圈201.6V的交流电流使变压器的初级线圈产生交变磁场,变压器次级的双线圈降压输出14V的交流电流,经过两个整流器二极管单向全波整流后再通过电感器的平流电路滤波,最终成为直流的14V 为辅助蓄电池充电和提供车身电器电源。
当发生故障时,动力管理控制丰田THS—II混合动力核心控制策略介绍(三)◆文/江苏 田锐ECU(HV CPU) 通过端子NODD发送DC/DC转换器工作停止指令。
此外,DC/DC转换器具有自诊断功能,并通过端子NODD将指示正常工作或故障的信号发送至动力管理控制ECU(HV CPU)。
DC/DC 转换器根据通过端子VLO接收到的占空信号控制输出电压。
通过降低为响应驾驶条件的输出电压来提高燃油效率,可控制输出电压,从而使其正常情况下处于 13.0~14.5V之间。
端子S处监视DC/DC 转换器的输出电压并对其进行控制,从而使辅助蓄电池端子电压恒定。
6.HV蓄电池充电控制为确保H V 蓄电池安全、可靠的运行,需要确定HV蓄电池系统的多个特性参数,监控其各自的临界值,并同时保证其冷却系统的正常工作。
上述任务由蓄电池智能单元完成。
如图31所示,蓄电池智能单元接收所需的HV蓄电池信号(电压、电流和温度)以控制混合动力系统并计算HV 蓄电池的SOC(充电状态),还检测并传输鼓风机转速反馈电压(用于进行冷却系统控制)至HV CPU,当出现电池过载,偏离SOC阈值或者过热时,HV CPU发送断开指令切断HV蓄电池系统SMR继电器以保护电池组。
第8讲 混合动力系统及其控制技术

混合动力的优势 (3):能量再利用
重型汽车在典型运行工况(M15工况) 下的主动轮功率
60
速度 km/h
40 20 0 0
M15 工况
对于传统汽车来说,大约 60% 的驱动功在刹车时都丢失了。
20 40 60 80 100 120 140
120
主动轮功率 kW 80 40 0 -40 -80 -120 0 20 40 60 80 100 120 140 时间:秒
顺序点火
New swirl port
排气侧火花塞
ห้องสมุดไป่ตู้进气口
进气侧火花塞
排气口
涡流
发动机参数
发动机代码 气缸结构 缸径 × 行程 (mm) 3 排量 (cm ) 压缩比 配气机构 气门数 进气门 气门直径 (mm) 点火系统 排气歧管 催化转化器 最大功率 (kW/rpm) 最大扭矩 (N・m/rpm) 无电机 助力 Under 排气门
燃料经济性相对于改进的汽油内燃机
不同的混合动力设计的燃料经济性改善程度不同
100 提 80 高 燃 60 油 经 济 40 性 % 20 0 混 合 动 力 功 能 100 电动助力 能量再生 无怠速 90 80 70 60 纯电动
强混合
城市工况
中度混合 弱混合 高速公路工况
发动机与电机动力比例(%)[发动机/(发动机+电机)]
130%
综合 4.9L/100km
电机助力
20 %
发动机 5 %
车身
100%
IMA
+25%
• 空气动力学性能 • 低滚动阻力轮胎 • EPS
5%
思域 (基本型) 1.4L
6.4L/100km
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精华篇:混合动力核心控制技术方案图文全解珍藏!
精华篇:混合动力汽车控制技术方案图文全解【导读】1.广义上说,混合动力汽车(Hybrid Vehicle)是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的
车辆,车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。
2. 通常所说的混合动力汽车,一般是指油电混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle, HEV),即采用传统的内燃机(柴油机或汽油机)和电动机作为动力源。
3.混合动力汽车使用的电动力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。
蓄电池使用的有铅酸电池、镍锰氢电池和锂电池,将来应该还能使用氢燃料电池。
一。
混合动力系统分类:1.根据混合动力驱动的联结方式,一般把混合动力汽车分为三类:①串联式混合动力汽车(SHEV):主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成了HEV的动力系统。
②并联式混合动力汽车(PHEV):发动机和发电机都是动力总成,两大动力总成的功率可以互相叠加输出,也可以单独输出。
③混动式混合动力汽车(PSHEV):综合了串联式和并联式的结构而组成的电动汽车,主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。
2.根据在混合动力系统中混合度的不同,混合动力系统还可以分为以下四类:①微混合动力系统。
代表的车型是
PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz。
从严格意义上来讲,这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车,因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。
②轻混合动力系统。
代表车型是通用的混合动力皮卡车。
轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和
停止,还能够实现:(1)在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收;(2)在行驶过程中,发动机等速运转,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间
进行调节。
轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。
③中混合动力系统。
本田旗下混合动力的Insight, Accord 和Civic 都属于这种系统。
中混合动力系统采用的是高压电机。
另外,中混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,从而补充发动机本身动力输出的不足,从而更好的提高整车的性能。
这种系统的混合程度较高,可以达到30%左右,目前技术已经成熟,应用广泛。
④完全混合动力系统。
丰田的Prius 和未来的Estima属于完全混合动力系统。
该系统采用了272-650v的高压启动电机,混合程度更高。
与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。
技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发
展方向。
二。
混合动力方案详解:1.串联式:1.1结构:串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成,它
们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统,发动机驱动发电机发电,电能通过控制器输送到电池或电动机,由电动机通过变速机构驱动汽车。
小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮,大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。
当车辆处于启动、加速、爬坡工况时,发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能;当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时,则由电池组驱动电动机,当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。
串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况,可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转,通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。
使发动机避免了怠速和低速运转的工况,从而提高了发动机的效率,减少了废气排放。
但是它的缺点是能量几经转换,机械效率较低。
2.并联式:并联,实际上就是在普通汽车的基础上加装一套电能驱动系统(即电动机和动力电池),发动机和电动机都能单独驱动车轮,也可以同时工作,共同驱动汽车,当动力电池电量不足时,发动机还能带动电动机反转为电池充电。
与串联不同的是,并联结构中发动机和电动机可以同时驱动汽车,其动力性能更加优越,比亚迪秦的1.5T发动机和电动机功率相加后足足300马力有余,相当于奥迪A6的那台3.0T发动机,但秦仅仅是一台自主紧凑型车而已。
其次,并联车型的驱动模式较多,可以适应多种工况,发动机能够
在中高速运行时单独驱动汽车,无需进行能源的二次转换,因此其综合油耗也会更低。
与此同时,并联相对于串联和普通汽车更复杂,制造成本相对会高一点;驱动模式多,含有纯油模式、纯电模式、混合模式等,不同厂家的命名标识都不尽相同,消费者容易混淆。
就譬如宝马530Le的Save Battery模式,,和奥迪A3 Sportback e-tron上的Hybrid Hold 功能完全一致,仅仅是保持电量的模式而已。
该模式不能为电池充满电,只能保持电池的当前电量,消耗时发动机会给电池充回相应的电量。
3.混联式结构:在并联的基础上再加入一个发电机,就是混联了,即普通汽车电动机发电机=混联。
但它不具传统意义上的变速箱,通常是一种所谓“ECVT”的行星齿轮结构的耦合单元替代了变速箱,起到连接、切换两种动力以及减速增扭的作用。
也有一些厂家在混联结构中使用普通的变速箱,如双离合变速器、无级变速器(CVT)等,但是效果远不及这种ECVT变速结构。
混联的结构优点和使用优点更加接近于并联结构的车型,但混联的驱动模式更加丰富,在并联的混合驱动模式基础上,加入了充电功能,这意味着发动机和电动机全力驱动车辆时,不用担心电量消耗的问题。
并且得益于ECVT的加入,使电动机和发动机的配合更加默契,能够适应的工况更多,节油效果更优。
备注:总结: 混动汽车在结构上能够分为串联、并联、混联几大类,其中串联是最少厂家采用的,混联是比
较好的,但是由于专利问题,大部分厂家都选择了并联实现混动汽车的布局,这也是混动汽车中并联车型占比最大的原因,但相信未来将会有更多的混联车型推出。