混合动力城市客车整车控制系统的开发
２０１２年（第３４卷）第４期 汽车工程 Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ２０１２（Ｖｏ１．３４）Ｎｏ．４
混合动力城市客车整车控制系统的开发
胡 斐，赵治国，别、泽昌 （同济大学汽车学院，新能源汽车工程中心，上海２０１８０４） ２０１２０５６
［摘要］ 为某一混合动力城市客车开发了整车控制系统，包括能量管理策略和动力协调控制。能量管理策略 根据对客车工作模式的划分和分析，确定各个模式相应的控制策略；动力协调控制则以主驱动电机转矩作为补偿， 实现了ＡＭＴ换挡的动力不中断。同时，基于自动代码生成技术开发了整车控制器（ＨＣＵ）软件。实车试验表明，所 开发的整车控制系统使混合动力城市客车经济性提高了约２６％，动力性改善了约１７％，排放也有所降低。 关键词：混合动力城市客车；整车控制系统：能量管理策略；动力协调控制
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｖｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｉｔｙ Ｂｕｓ
Ｈｕ Ｆｅｉ．Ｚｈａｏ Ｚｈｉｇｕｏ＆Ｓｕｎ Ｚｅｃｈａｎｇ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ￣Ｃｌｅａｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｔｏｎｇｉｉ Ｕｎｉｖｅｎｉ￣，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８０４
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ（ＶＣＳ）ｆｏｒ ａ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｉｔｙ ｂｕｓ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ
ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ（ＥＭＳ）ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＰＣＣ）．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｉｖｉｓｉｏｎ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｂｕｓ ｏｐ—
ｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅｓ，ｔｈｅ ＥＭＳ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｓ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ ｅａｃｈ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｍｏｄｅ；ｗｈｉｌｅ ＰＣＣ ｕｓｅｓ ｔｈｅ ｔｏｒｑｕｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｍｏｔｏｒ ａｓ ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ＡＭＴ ｓｈｉｆｔｉｎｇ ｗｉｔｈｏｕｔ ｐｏｗｅｒ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｓｏｆｔ—
ｗａｒｅ ｏｆ ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ（ＨＣＵ）ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｕｓｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｄｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｒｅａｌ ｖｅ－
ｈｉｃｌｅ ｔｅｓｔ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＶＣＳ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ，ｔｈｅ ｆｕｅｌ ｅｃｏｎｏｍｙ ａｎｄ ｐｏｗｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｉｔｙ ｂｕｓ ａｒｅ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｂｙ ａｒｏｕｎｄ ２６％ａｎｄ １７％ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｗｉｔｈ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ａｌｓｏ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｉｔｙ ｂｕｓ；ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ；ｐｏｗｅｒ ｃｏｏｒ－
ｄｉｎａｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ
刚吾
混合动力城市客车整车控制系统包括能量管理 策略和动力协调控制。能量管理策略的任务是根据 驾驶员的操作，在保证驾驶员需求和动力性的前提
下，协调各动力源的输出，降低油耗、减少排放；动力 协调控制的作用是针对本文的动力系统结构，通过
协调控制主驱动电机的转矩输出，实现ＡＭＴ换挡的 动力不中断，提高整车的舒适性和动力性。
１ 动力系统结构与整车控制器 混合动力城市客车动力系统简图见图１。该动
力系统包括发动机、集成起动发电机（ＩＳＧ）、电控离
ＨＣＵ ＿ｒ ｆｌ ｛『 ｌ Ｉ ｊＬ Ｉｆ ｌ】 ｆ ＥＣＭｌ ＩＳＧＣ ＴＣＵ
主驱动 发动机 ＩＳＧ ＡＭＴ 电机
一机械连接… …动力线连接 ——信号线连接 ・ｌ 电池模块ｌ洲
…｛超级电容模块
图１ 混合动力城市客车动力系统简图
国家高技术研究发展计划（８６３计划）项目（２００８ＡＡ１１Ａ１３７）资助。 原稿收到日期为２０１１年４月２０日，修改稿收到日期为２０１１年５月２７日。 ＣＡＮ Ａ
ＣＡＮ Ｂ 汽车工程 ２０１２年（第３４卷）第４期
合器、电控机械式自动变速器（ＡＭＴ）、主驱动电机 和由铅酸蓄电池与超级电容并联组成的储能系统。
整车控制器（ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ，ＨＣＵ）一方面 通过总线ＣＡＮ—Ａｌ】 与发动机控制器（ＥＣＭ）和ＡＭＴ
控制器（ＴＣＵ）进行通信，另一方面通过总线ＣＡＮ— Ｂ＿２ 与ＩＳＧ控制器（ＩＳＧＣ）、主驱动电机控制器
（ＤＭＣ）和电能管理单元（ＥＥＭＵ）进行通信。同时，
ＨＣＵ输入钥匙、踏板和挡位等信号。
２整车控制策略
２．１能量管理策略 ２．１．１工作模式划分
根据驾驶员的操作，｝昆合动力城市客车的工作
模式如表１所示。
表１ 混合动力城市客车的工作模式
信号 挡位 模式 加速踏板 制动踏板 Ｄ Ｎ Ｒ 、／ 未踩 怠速（充电） 、／ 踩下 轰油门 、／ 踩下 未踩 驱动 、／ 未踩 未踩 滑行／准备起步 、／ 未踩 踩下 制动 、／ 倒车
２．１．２怠速充电模式
一方面，由于所开发的混合动力城市客车没有
实现辅助系统的电动化，空调、助力转向和气泵等仍 需发动机驱动，故不能实现发动机怠速停机；另一方 面，根据中国典型城市公交循环 Ｊ，怠速时间在整个
循环中的比例达２９．０％，且实测 所配柴油机怠
速油耗为１．８ｌＭｈ，因此，怠速充电模式对燃油经济 性的提高具有重要意义。
怠速充电模式下，发动机带动ＩＳＧ发电，机械能 被转化成电能存储在储能系统中。此时，系统能量
流动方向为：发动机一ＩＳＧ一储能系统。因此，若要 使整个系统的效率最高，应综合考虑发动机、ＩＳＧ和
储能系统的效率，且
叼。ｄ。ｈ ＝叼。 ｇ ＩｓＧ ７７ 。ｈ （１） 式中：７７ｉ 为怠速充电模式下系统的总效率；叼 、
叼 。和叼 分别为发动机效率、ＩＳＧ发电效率和储能 系统充电效率。
根据台架试验得到的发动机万有特性和ＩＳＧ效 率图，综合储能系统的效率，绘制怠速充电模式下系 统的总效率曲面如图２所示，效率最高点即为最优
怠速点。
褂 较
图２怠速充电模式下系统总效率图
２．１．３驱动模式
定义需求转矩 为ＡＭＴ输入轴转矩，且
Ｔｒ＝ （Ｔｏ…＋Ｋ ／ｉ ） （２） 式中： 为加速踏板行程（０～１００％）；Ｔｏ…为发动机 最大转矩；Ｔｍ 为主驱动电机最大驱动转矩；ｉ 为
ＡＭＴ速比； 为调整系数，且
Ｋ＝－厂（ ，ＳＯＣ） （３） 式中： 为车速；ＳＯＣ为荷电状态。
根据台架试验得到的发动机万有特性图，将发 动机工作区划分为３个部分，如图３所示。
（１）Ｔｅ． 。 以下区域为发动机低负荷区，燃油经 济性差。当需求转矩在此区域时，ＩＳＧ发电对发动
机进行转矩提升，以避免发动机工作在此区域。 （２） ． ｉ曲与 ．。。 之问区域为发动机经济区。 当需求转矩在此区域时，车辆由发动机单独驱动。 （３）Ｔｏ．ｈｉ 以上区域为助力区。当需求转矩在 此区域时，发动机和主驱动电机同时参与驱动。
言
辩 较 杷 窭 需
图３发动机工作区划分
驱动工作模式划分如表２所示。表中，％为临
界车速，当车速低于 时，车辆为纯电动起步或者 胡斐，等：混合动力城市客车整车控制系统的开发
表２驱动工作模式划分
信号 驱动模式 部件状态 车速 Ｓ０Ｃ 需求转矩 发动机 离合器 主驱动电机 Ｇ ≤Ｖ０ ＞Ｓ０Ｃ 纯电动 怠速 断开 驱动 不工作 ≤ ０ ≤ＳＯＣ 串联混合动力 工作 断开 驱动 发电 ＞Ｖ０ ＞ＳＯＣｕ￣ Ｔ，＜Ｔ ．１ 发动机驱动发电 工作 闭合 不工作 发电 ＞ｖ０ ＞ＳＯＣ ． ≤Ｔ，≤Ｔ ．ｈｉｇｈ 发动机 工作 闭合 不工作 不工作 ＞Ｖ０ ＞Ｓ０Ｃ Ｔ，＞Ｔｅ．ｈｉｇｈ 并联混合动力 工作 闭合 驱动 不工作 ＞ｖ０ ≤Ｓ０Ｃ 发动机驱动发电 工作 闭合 不工作 发电 ＞ｖ０ ￣＞ＳＯＣｈｉｇｈ 并联混合动力 工作 闭合 驱动 不工作
串联混合动力模式，发动机不直接参与驱动；ＳＯＣ
和ＳＯＣｈｉｇｈ分别为ＳＯＣ的下限值和上限值。当ＳＯＣ 低于ＳＯＣ 。 时，ＩＳＧ发电；当ＳＯＣ高于ＳＯＣ 时，主
驱动电机参与驱动。
２．１．４制动模式 制动模式下，控制策略应在保证安全性的前提
下尽可能多地回收制动能量。 车辆制动时，最大地面制动力Ｆ 为
Ｆｘ６ ＝ （４） 式中： 为附着系数； 为各车轮法向载荷之和，且
对于后轮 有
＝Ｇ（０一ｚｈ ）／Ｌ （５） 式中：Ｇ为车重；Ｌ为轴距；口为质心至前轴中心线的
距离；ｚ为制动强度； 为质心高度。 故由地面附着条件决定的电机最大制动力矩
ｚ 为 ｚ’Ｍ ＝ ｒ／ｉ０ （６）
式中：ｒ为车轮半径；ｉ。为主减速器速比。 由于所开发的混合动力城市客车制动系统为并
联复合制动系统，且制动踏板信号为数字量，故制动 模式下电机制动力矩为
Ｔｍｇｅ ＝Ｃ１Ｃ２ｍｉｎ（Ｔｍ ，Ｔｍ ） （７） 式中： 为主驱动电机 当前最大制动转矩；Ｃ 为
驾驶感和舒适性决定的 系数，范围为０—１；考虑 到低转速下电机铜损和
铁损等功率损耗可能超 过其回收的能量，定义调 １
Ｏ
图４ Ｃ 曲线
整因子Ｃ２如图４所示，图中，∞为电机转速，∞ 为制
动能量回收截止点转速， ：为制动能量回收下降点
转速。
２．２动力协调控制 在所开发的混合动力城市客车动力系统中，主
驱动电机位于ＡＭＴ之后，故可在换挡过程中协调控 制主驱动电机的输出转矩，使驱动轴的动力不中断，
从而提高舒适性和动力性。
控制目标是保证驱动轴转矩 在换挡过程中 保持不变，且
＝［（ ＋ ）Ｋｃ ＋ ］ｉ。 （８） 式中：Ｔｅ为发动机转矩；Ｔｉ为ＩＳＧ转矩；Ｋ 为离合器
状态，１为接合，０为分离；Ｔｍ为主驱动电机转矩。
换挡过程中，ＨＣＵ根据 、 、Ｋ 、ｉ 和换挡开始
时刻的驱动轴转矩 印，控制主驱动电机输出力矩
ｒｍ为
Ｔ 。 ＝Ｔａ ｅ０／ｉ０一（ ＋ ｉ）Ｋ ｉ （９）
３软件实现与实车试验
３．１软件实现
整车控制器ＨＣＵ软件开发的主要步骤如下： （１）基于Ｓｉｍｕｌｉｎｋ和Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ开发整车控制策 略 ］，建立ｍｄｌ文件，并嵌入到整车模型中进行仿真
和验证；
（２）基于Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｔａｒｇｅｔ ｆｏｒ Ｍｏｔｏｒｏｌａ ＭＰＣ５５５ －９ ３，在以上ｍｄｌ文件中添加ＭＰＣ５５５配置 模块、ＣＣＰ模块、Ｉ／Ｏ模块和ＣＡＮ模块等； （３）基于Ｒｅａｌ－Ｔｉｍｅ Ｗｏｒｋｓｈｏｐ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ Ｃｏｄｅｒ， 配置Ｓｏｌｖｅｒ和ＲＴＷｎ。。，编译生成ｓ１９文件和ａ２１文
件，完成图形模块到控制器代码的自动转化； （４）基于ＣＡＮａｐｅ，将ｓ１９文件通过ＣＡＮ总线下 载至整车控制器，同时使用ａ２１文件完成信号测量
基于能量管理的混合动力城市客车建模及实车验证
２０１３年（第３５卷）第１期 汽车工程 Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１３ｏｏ１
基于能量管理的混合动力城市客车建模及实车验证术
胡 斐，赵治国 （同济大学汽车学院，新能源汽车工程中心，上海２０１８０４）
［摘要］建立了混合动力城市客车模型，包括整车纵向动力学、发动机、动力电池、电机和能量管理策略等模 型。利用ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中的自动代码生成技术，将建立的混合动力城市客车模型与实车能量管理策略同时下 载至整车控制器中，对模型进行实车验证。结果表明，模型输出与实车试验数据较为接近，说明所建立的模型具有 较高的精度，为后续的整车匹配及能量管理策略优化提供了较好的基础。 关键词：混合动力客车；模型；实车验证；能量管理
Ｍｏｄｅｌｉｎｇ ａｎｄ Ｒｅａｌ—ｖｅｈｉｃｌｅ Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ ｆｏｒ ａ Ｈｙｂｒｉｄ
Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｕｓ Ｂａｓｅｄ Ｏ１ｑ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ
Ｈｕ Ｆｅｉ＆Ｚｈａｏ Ｚｈｉｇｕｏ Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｌｅａｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｔｏｎｖｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１８０４
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ａ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｕｓ ｉｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ ｖｅｈｉｃｌｅ ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ
ｄｙｎａｍｉｃｓ，ｅｎｇｉｎｅ，ｐｏｗｅｒ ｂａｔｔｅｒｙ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｏｔｏｒｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｂｙ ｕｓｉｎｇ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｃｏｄｅ ｇｅｎｅｒａ—
ｔｉｏｎ ｉｎ ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｕｓ ｉｓ ｄｏｗｎｌｏａｄｅｄ，ｔｏｇｅｔｈｅｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｅｎｅｒｇｙ ｍａｎ－ ａｇｅｍｅｎｔ ｓｔｒａｔｅｇｙ，ｉｎｔｏ ｈｙｂｒｉｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｕｎｉｔ ｔｏ ｖａｌｉｄａｔｅ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｂｙ ｒｅａｌ ｂｕｓ ｔｅｓｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｕｔｐｕｔｓ ｏｆ
RL6100混合动力城市客车总布置设计-开题报告
毕业设计（论文）开题报告
学生姓名 系部 汽车工程学院 专业、班级
指导教师姓名 职称 副教授 从事
专业 车辆工程 是否外聘 □是√否
题目名称 RL6100混合动力城市客车总布置设计
一、课题研究现状、选题目的和意义
随着新能源公交客车越来越受到重视，各类新能源公交客车的技术得到了飞速的发展。其中混合动力公交客车作为以美国为首的部分国家着力发展的新能源车型，其技术成熟度和实际经验都得到了巨大的提升，下面就目前的发展状况作简要阐述。
1．混合动力公交客车简介及技术特点
混合动力公交客车在传统内燃机客车的基础上增加电机驱动系统，通过发动机与电机有效合来实现车辆的驱动，达到节能和减排的效果。混合动力公交客车通过电子控制系统有效地协调发动机、电机的工作，使发动机工作始终处于经济油耗区域，从而使燃油经济性得到明显改善。根据电机的辅助驱动和调节，发动机工况能力可分为弱混、中混和强混，混合动力公交客车一般采用中强混方案，节油率可超过30％。电子控制系统根据车辆运行状况决定混合动力公交客车的工作模式，主要工作有快速起动发动机、发动机单独驱动、电机单独驱动、发动机与电机共同驱动、行车发电、停车怠速发电、制动能量回收等。
2．国际发展趋势
目前世界各国都在积极推进混合动力公交客车的开发和运营。美国纽约在1998年提供首批10辆串联式混合动力公交客车的示范运营，目前有超过500辆此类客车在纽约、多伦多和旧金山等城市应用。在西雅图通用公司首先推出了并行式混合动力公交客车进行运营，目前《城市公用事业》共有400余辆车在包括休斯顿、纽约、洛杉矶、西雅图等超过28个北美城市运行，今年该公司已获得美国境内各城市超过1 500台订单。在日本，丰田、本田等汽车业巨头都投入巨大的人力和财力发展混合动力公交客车，并已经推出数款车型。
3．国内发展状况
我国目前十分重视混合动力车的研制和开发，国家召开的863电动汽车会议上，混合动力汽车在中国电动汽车的研究发展中，被确定为优先发展的对象。大会通过的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006～2020年)》明确把新能源汽车列为68项优先主题之一。混合动力汽车作为“从现实的紧迫需求出发，着力突破重大关键技术和共性技术，支撑经济社会持续协调发展”的一项技术，是符合“选择具有一定基础和优势、关系国计民生和国家安全的关键领域，集中力量、重点突破，实现跨越式发展”要求的。国内东风集团、一汽集团、上汽集团、广州客车厂、深圳五洲龙、长沙联合公司、宇通、金龙、福田、申龙等已成功开发出产品或样车。其中，2003年12月东风公司率先投入10辆并联式混合动力公交客车，在武汉510路上进行示范运行。在成功示范运行两年后，2005年12月，首批下线的15台东风EQ6100HEV混合动力电动公交客车交付武汉市公交公司，在国内首次实现}昆合动力电动汽车商业化销售，开通了国内首条混合动力绿色公交专线。2005年12月，一汽集团首辆混合动力公交客车在无锡客车厂驶下装配线。在深圳和株洲，串联式混合动力公交客车也已经进入了示范运营阶段。在关键零部件方面，研制了3个系列的混合动力客车用主电机产品，多能源控制系统研发单位与整车企业联合开发整车多能源控制器，配置16种不同的整车。在标准和测试方面，我国已颁布混合动力汽车国家标准6项，混合动力汽车测试方法、试验规程报告2项。上海经过“十五”期间，已完成“申新动1号”混合动力大客车概
基于DP-ECMS的插电式混合动力城市客车能量管理策略研究
基于DP-ECMS的插电式混合动力城市客车能量管理策略研究
解少博;陈欢;刘通;魏朗
【摘 要】以一款气电型插电式混合动力城市客车(PHEV)为研究对象,针对能量管理中的最小能耗问题分别应用电量消耗电量维持(CD-CS)策略、动态规划(DP)、等效能耗最小化策略(ECMS)和自适应等效能耗最小化策略(A-ECMS)进行中国典型城市工况仿真.在对上述几种能量管理策略仿真结果分析的基础上,提出一种将动态规划与等效能耗最小化策略相结合的DP-ECMS策略.结果表明:DP-ECMS的能耗特性接近动态规划,同时具有等效能耗最小化策略的实时性特点,为PHEV的能量管理提供了参考.%Aiming at the issue of minimum energy consumption in
energy management, four strategies of charge-depletion-charge-sustaining ( CD-CS ) , dynamic programming ( DP ) , equivalent
consumption minimization strategy ( ECMS) and adaptive equivalent
consumption minimization strategy ( A-ECMS) are adopted respectively to
conduct a simulation on a gaseous plug-in hybrid electric bus with Chinese
city driving cycle. On the basis of analy-sis on simulation results, a DP-ECMS strategy combining DP with ECMS strategy is put forward. The
整车控制器
整车控制器（VMS，vehiclemanagementSystem），即动力总成控制器。是整个汽车的核心控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽整车控制器通过采集司机驾驶信号和车辆状态，通过CAN总线对网络信息进行管理，调度，分析和运算，针对车型的不同配置，进行相应的能量管理，实现整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能。
介绍??
纯电动汽车整车控制器(VehicleController)是纯电动汽车整车控制系统的核心部件，它对汽车的正常行驶，再生能量回收，网络管理，故障诊断与处理，车辆的状态与监视等功能起着关键的作用。与各部件控制器的动态控制相比，整车控制器属于管理协调型控制。
体系结构
整个车辆系统采用一体化集成控制与分布式处理的车辆控制系统的体系结构，各部件都有独立的控制器，整车控制器对整个系统进行能量管理及各部件的协调控制。为满足系统数据交换量大，实时性、可靠性要求高的特点，整个分布式控制系统之间采用CAN总线进行通讯。整车控制器主要由控制器主芯片，Flash存储器和RAM存储器及相关电路组成，控制器主芯片的输出与Flash存储器和RAM存储器的输入相连。 组成
? 控制器硬件包括微处理器、CAN通信模块、BDM调试模块、串口通信模块、电源及保护电路模块等。微处理器选用了Motorola公司专门为汽车电子开发的MCgS12，它具有运算速度快和内部资源与接口丰富的特点，适合实现整车复杂的控制策略和算法。CAN通信模块符合CAN2.0B技术规范，采用了光电隔离、电源隔离等多项抗干扰设计;BDM调试模块用于实时对控制程序进行调试、修改;串口通信模块用于对控制系统的诊断和标定;?电源模块进行了二级滤波的冗余设计，保证控制器在车载12V系统供电情况下正常工作，并具短路保护功能。
CAN，全称为“ControllerAreaNetwork”，即控制器局域网，是一种国际标准的，高性价的现场总线，在自动控制领域具有重要作用。CAN是一种多主方式的串行通讯总线，具有较高的实时性能，因此，广泛应用于汽车工业、航空工业、工业控制、安全防护等领域。
并联混合动力客车建模与仿真分析
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并联混合动力客车建模与仿真分析
作者：张允 毕明轩 齐万强
来源：《科技创新与应用》2014年第35期
摘 要：针对并联混合动力客车建立了车辆控制系统模型、各主要部件模型、车辆动力学模型和整车模型。在此基础上，基于台架试验数据对仿真模型的准确性进行了验证，通过对仿真结果与台架试验结果的对比表明两者吻合度较好，说明模型的精度和实用性较好，能够满足系统开发需求。
关键词：并联混合动力客车；整车建模；仿真分析
引言
并联混合动力客车是一个庞大而复杂的机电动力耦合系统，在设计开发周期中基于综合因素考虑，不可能直接通过建立原型进行大量实车试验。因此，在对并联混合动力汽车的研发中，引入计算机仿真技术，对 HEV 零部件及整车建立合理且有效的仿真模型是模拟和分析其复杂行为的前提与基础。
1 并联式混合动力汽车动力系统模型结构
本课题建立的并联式混合动力汽车前向式动力系统模型包括三个部分：车辆控制系统模型（包括驾驶员模型及控制器模型）、部件模型和车辆动力学模型，如图1所示。
图1 混合动力汽车前向式动力系统模型结构
2 车辆控制系统模型
2.1 驾驶员模型
驾驶员模型如图2所示，包括相对速度计算子模块和纵向计算子模块两部分。
2.2 车辆控制器模型
车辆控制器模型如图3所示，模型采用“总线+模块”结构， 三条总线分别为涵盖从整车系统各部件发送来的状态信息的输入参数总线，包含由各功能模块计算得到的中间参数的控制参数总线，以及向各部件发送命令的控制命令总线。三个子模块分别为参数计算模块，控制策略模块和控制命令处理模块。
3 并联混合动力汽车主要部件模型 龙源期刊网
3.1 发动机模型
基于模糊控制与微粒群优化的混合动力客车控制策略的研究
２０１１年（第３３卷）第７期 汽车工程 Ａｕｔｏｍｏｔｉｖｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 基于模糊控制与微粒群优化的混合 动力客车控制策略的研究术 尹安东，赵韩，张辉 （合肥工业大学机械与汽车工程学院，合肥２３０００９） ２０ｌ１１１４
［摘要］ 为一辆混合动力客车（ＨＥＢ）提出了一种模糊控制与微粒群优化相结合的控制策略。构建了以需求 转矩与发动机最佳转矩之差和超级电容荷电状态为输入，以发动机转矩为输出的模糊控制器，并以等效燃油消耗为 优化Ｅｔ标，利用微粒群算法对模糊隶属度函数和模糊控制规则进行优化。基于Ｍａｔｌａｂ／Ａｄｖｉｓｏｒ建立了ＨＥＢ模糊控 制策略模型和整车模型，并进行ＨＥＢ整车动力性和经济性分析。结果表明所提出的控制策略能够满足ＨＥＢ的设 计要求，等效燃油消耗量约降低了１０．１％。 关键词：混合动力客车；微粒群优化；模糊控制策略 Ａ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｔｒａｔｅｇｙ ｆｏｒ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｂｕｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｆｕｚｚｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ Ｐａｒｔｉｃｌｅ Ｓｗａｒｍ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ Ｙｉｎ Ａｎｄｏｎｇ．Ｚｈａｏ Ｈａｎ＆Ｚｈａｎｇ Ｈｕｉ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＭａｃｈｉｎｅｒｙ ａｎｄ Ａｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ ２３０００９ ［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ａ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＰＳＯ）ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｆｏｒ ａ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｕｓ（ＨＥＢ）．Ａ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｉｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｒｅｑｕｅｓｔｅｄ ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｏｐｔｉｍａｌ ｅｎｇｉｎｅ ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ ｏｆ ｓｕｐｅｒ ｃａｐａｃｉｔｏｒ ａｓ ｉｎｐｕｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｎｇｉｎｅ ｔｏｒｑｕｅ ａｓ ｏｕｔｐｕｔ．Ｗｉｔｈ ｅ— ｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ａｓ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ，ｔｈｅ ｆｕｚｚｙ ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｒｕｌｅｓ ａｒｅ ｏｐ— ｔｉｍｉｚｅｄ ｂｙ ＰＳ０．Ｔｈｅ ｍｏｄｅｌｓ ｆｏｒ ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ａｎｄ ＨＥＢ ａｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｍａｄａｂ／Ａｄｖｉｓｏｒ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ｆｕｅｌ ｅｃｏｎｏｍｙ ｏｆ ＨＥＢ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｈｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｃａｎ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ＨＥＢ ｗｉｔｈ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｆｕｅｌ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｒｅｄｕｃｅｓ ｂｙ ｓｏｍｅ １ ０．１％． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＨＥＢ；ＰＳＯ；ｆｕｚｚｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ 日ＩＪ舌 随着全球环境恶化，能源紧缺现象日趋严重，低 排放、低能耗的混合动力客车（ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｂｕｓ， ＨＥＢ）的研发得到世界各国和汽车制造商的高度重 视。ＨＥＢ由两个或两个以上的能量源提供动力，其 动力系统的控制比传统汽车的单一动力控制复杂得 多¨ｊ。目前ＨＥＢ的控制策略主要有：逻辑门限值控 制策略，瞬时优化控制策略，全局优化控制策略和模 糊控制策略等 Ｊ。模糊控制策略鲁棒性强、实时 性好，具有很强的实用性，但其隶属度函数和模糊控 制规则的选取主要依靠专家经验，一般情况下无法 获得全局最优，因此需要对模糊控制策略进行优化， 以获得最优的控制效果。微粒群算法优化（ｐａｒｔｉｃｌｅ ｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＰＳＯ）是一种基于群智能的全局 优化方法，能够在搜索过程中自动获取和积累有关 搜索空间的知识，实现在复杂空间中的有效搜 索 。因此本文中对基于超级电容的混合动力客 车进行动力系统模糊控制策略的设计，并引用微粒 群算法对模糊隶属度函数和模糊控制规则进行优 化。最后进行整车性能仿真试验和道路试验，验证 国家“８６３”节能与新能源汽车重大项目（２００８ＡＡ１１Ａ１３９）资助。 原稿收到１３期为２０１０年１２月８日，修改稿收到日期为２０１１年１月１７日。
基于“6 Sigma”理论的混合动力整车控制策略优化设计
Ａ版
基于“６ Ｓｉｇｍａ’’理论的混合动力整车控制策略优化设计
张嘉君 刘进伟 乔维高 （武汉理工大学） 宋建锋 吴志新（中国汽车技术研究中心）
【摘要】 分析了电一电混合电动汽车中影响功率型铅酸电池循环寿命的主要参数，结合制定的“功率跟 随式＋开关式”的基本控制策略，利用“６ Ｓｉｇｍａ”严谨、系统化的解决方案，以数据为依据，提高电池寿命为开发 目标，对基本控制策略进行开发。仿真分析结果表明，整车燃油经济性和排放较之传统车得到明显提高，电池工 作状态也得到明显改善，为电池寿命提供了保障。 【主题词】汽车控制策略混合动力
６ Ｓｉｇｍａ系统方法的基本目标是建立并实施 以测量为依据的战略，通过实施６ Ｓｉｇｍａ改善项 目、改善制动过程、减少变异。主要通过两套６ Ｓｉｇｍａ系统方法来完成，即ＤＭＡＩＣ和ＤＭＡＤＶ。 ＤＭＡＩＣ过程（Ｄ一定义、Ｍ一测量、Ａ一分析、Ｉ一改善和Ｃ一 控制）主要针对不能满足要求的过程，对其进行突 破性改善。ＤＭＡＤＶ过程（Ｄ一定义、Ｍ一测量、Ａ一分 析、Ｄ一设计和Ｖ一验证）主要针对新产品和过程的开 发，使新产品和过程的绩效达到６ Ｓｉｇｍａ的水平。 通过引入电机和储能单元，在科学的整车控 制策略调控下，混合动力汽车较传统汽车相比，燃 油经济性提高３０％～５０％，排放水平降低５０％以 上。由于电池工作状态的恶劣，基于更低油耗和 排放目标开发的混合动力汽车出现了电池寿命这 一关键问题。６ Ｓｉｇｍａ战略的焦点是通过系统构 架，永久减少过程变量，获得突破性进展。本文主 要借鉴６ Ｓｉｇｍａ ＤＭＡＩＣ科学系统的方法对某混合 动力整车控制策略进行开发和优化，使动力电池 使用寿命得到提高。
１ ６１０８ＨＧＤ系统结构
项目基于电一电混合动力大客车６１０８ＨＧＤ 展开，整车基本参数见表ｌ。针对城市公交车的行
收稿日期：２００６—０８—２７ 上海汽车２００６．１０ 驶工况特性，采用了如下系统结构（如图１）。动 力传动系中的发动机与汽车驱动轮之间无机械连 接，虽然由于两个电机的使用使得系统整体效率 有所下降，但其具有独立于汽车行驶工况对发动 机进行控制的优点，使发动机稳定于高效区或低 排放区附近工作，便于增加纯电动模式控制，非常 符合城市公交运行环境。
纯电动轿车整车驱动控制策略开发实践
新能源汽车
收稿日期:2010-02-24纯电动轿车整车驱动控制策略开发实践
窦国伟 刘 奋 程 浩 柯小军 寇攻红 (上海汽车集团股份有限公司新能源汽车事业部,上海 201804)
【摘要】 针对纯电动轿车系统方案,设计了整车驱动控制策略,包括加速转矩控制、制动能回馈、驻坡、怠速爬行等功能,以满足整车驾驶性能要求,最后通过道路试验数据对设计的控制策略进行验证。
【Abstract】 Foranelectricvehicle,thevehicledrivingcontrolstrategyisdesigned,whichin2
cludesthefunctionsofpower-pedaltorquecontrol,hillholding,regenerativebrakingandidlecreep2
ingtomeettherequirementofvehicledrivability.Finally,theproposedvehiclecontrolstrategyisvali2
datedwiththeroadtestdata.
【主题词】 电动汽车 控制系统 研究
0 引言
纯电动汽车作为一种节能、无污染的理想“零
排放”汽车,是21世纪汽车工业重要的发展趋势。
随着环保及节能意识的增强,纯电动汽车的开发
和应用日益受到世界各主要汽车生产国和大型汽
车企业的重视。
整车控制器是纯电动汽车运行的核心单元,担负着整车驱动控制、能量管理、整车安全及故障
诊断和信息处理等功能,是实现纯电动汽车安全、
高效运行的必要保障。整车控制策略作为整车控
制器的软件部分,是整车控制器的核心部分。
本文着重讨论一款自主开发纯电动轿车的整
车驱动控制策略的设计开发,同时在较为复杂的
路面状态下对该策略进行了测试,验证了它的可
行性和有效性。
1 纯电动轿车动力系统结构
纯电动轿车的基本结构可分为4个子系统,即能源子系统、电机驱动子系统、高压辅助子系统
和整车控制器,如图1所示。
混合动力城市客车
第３期 客车技术与研究
ＢＵＳ ＴＥＣＨＮ０Ｌ０ＧＹ ＡＮＤ ＲＥＳＥＡＲＣＨ
混合动力城市客车
陈 鸣
（上海申沃客车有限公司，上海２０１１０８） 摘 要：简要介绍上海世博会混合动力客车的工作原理和控制策略，以及整车的主要配置和性能参数。
关键词：混合动力城市客车；工作原理；控制策略；性能参数
中图分类号：Ｕ４６９．７２ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００６—３３３１（２０１１）０３—００４１—０３
Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｉｔｙ ＢＵＳ
ＣＨＥＮ Ｍｉｎｇ （Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｓｕｎｗｉｎ Ｂｕｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１１０８，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｕｔｈｏｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ ａｎｄ ｍａｉｎ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｐａ－ ｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｅｘｐｏ ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｉｔｙ ｂｕｓ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｈｙｂｒｉｄ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｉｔｙ ｂｕｓ；ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ；ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｔｒａｔｅｇｙ；ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ
为了实现世博会“园区汽车零排放、园区外低排放” 这一目标，我公司研制了１５０辆混合动力城市客车，分
布在１０条不同的线路上运营，覆盖浦东、浦西等世博周
边区域。
１ 工作原理与特点
混合动力汽车（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ，简称ＨＥＶ） 是指同时装备两种动力源——热动力源（由汽油机或者
柴油机产生）与电动力源（由电池与电动机产生）的汽车。
通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按
照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在 综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。 混合动力汽车由发动机系统、电力驱动系统、底盘、
串联型混合动力公交客车动力系统设计与分析
・设计・计算・研究・
串联型混合动力公交客车动力系统设计与分析
袁景敏魏玲霞王飞
（陕西欧舒特汽车股份有限公司技术中心）
摘要：分析了串联式混合动力公交客车动力系统的设计依据及方法，并基于实际设计经验提出并分析了串 联式混合动力公交客车当前存在的瓶颈。 关键词：串联型混合动力；客车；动力系统；设计方法
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｅｒｉｅｓ Ｈｙｂｒｉｄ Ｂｕｓ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ
ＹＵＡＮ Ｊｉｎｇ・－ｍｉｎ ＷＥＩ Ｌｉｎｇ・－ｘｉａ ＷＡＮＧ Ｆｅｉ （Ｓｈａａｎｘｉ ＥｕｒｏｓｔａｒＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｘｉ’ａｎ ７１０１１９，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｄｅｓｉｇｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｓｅｒｉｅｓ ｈｙｂｒｉｄ ｂｕｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ，ａｎｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ
ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｔｈｅ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｔｈａｔ ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ｅｘｉｓｔｓ ｏｆ ｓｅｒｉｅｓ ｈｙｂｒｉｄ ｂｕｓ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｒｉｅｓ ｈｙｂｒｉｄ；ｂｕｓ；ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ
混合动力电动汽车（ＨＥＶ）按照其驱动系统结
构型式不同分为串联型、并联型和混联型。其中 串联型ＨＥＶ（见图１）的控制系统最为简单，且
适合于平均车速较低的城市公交工况。其最大的
特点是发动机与传动轴无机械连接，发动机只用 来带动发电机为动力电池充电，所以发动机可以
一直工作在最佳状态，从而达到整车节能减排的 效果。本文对串联型混合动力公交客车动力系统
的设计依据及方法进行了分析，同时分析了串联
型混合动力公交客车当前存在的瓶颈。 串联型混合动力公交客车多能源系统各部件