混合动力电动汽车能量管理策略研究 摘要：随着全世界石油资源的日益枯竭和对环境保护力度的增加，迫使全球的汽车工业开发新能源的汽车，而把传统的燃油汽车和纯电动汽车的优点融入到新型汽车中成为当今热门。都认为只有这样才是最适合当今社会的混合能源汽车，混合动力汽车性能的充分发挥与其采用的能量管理策略息息相关。所使用的能源不光要满足汽车动力性能，还要减少污染物的排放。因此，所使用的策略应当根据系统的特性和当时实际的运行工况来实现发动机和电机之间最佳的转矩分配，从而达到最优。 关键词：混合动力汽车；能量管理系统；控制策略
Research on Energy Management Strategy of Hybrid Electric Vehicle Abstract：With the increasing depletion of oil resources around the world and the increase in environmental protection efforts, forcing the global automotive industry to develop new energy vehicles, and the traditional fuel vehicles and pure electric vehicles into the new car into the advantages of today's popular. Think that only this is the most suitable for today's society of hybrid energy vehicles, hybrid vehicle performance and its full use of the energy management strategy is closely related. The energy used is not only to meet the vehicle power performance, but also to reduce pollutant emissions. Therefore, the strategy used should be based on the characteristics of the system and the actual operating conditions to achieve the best torque between the engine and the motor distribution, so as to achieve the best. Keywords：hybrid vehicle；energy management system；control strategy
并联式式混合动力汽车的全速控制策略 摘要：并联式混合动力汽车综合了传统汽车和电动汽车的优点，不仅具有低油耗、低排放等优点，而且续驶里程不受限制，是目前最有希望替代传统汽车的方案。因此，对混合动力汽车关键技术的研究具有非常重要的应用价值。利用瞬态优化控制策略，通过对发动机、电动机、电动机在不同功率进行分配组合，来确定混合动力系统最佳工作模式和工作点切换。本文利用混合动力汽车的数学模型，在MATLAB/Simulink环境中建立了前向仿真模型，进行整车控制策略的研究，并对全速范围的运行控制策略进行了验证。 关键词：并联式混合动力汽车 MATLAB/Simulink 全速范围1 引言 并联式混合动力电动汽车主要由发动机、电动/发电机、电池组、能量管理系统等部件组成，与串联式混合动力电动汽车不同的是，发动机和电动/发电机以机械能叠加的方式来驱动汽车，可以组合成不同的功率输出模式。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50%～100%，其能量利用率高。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的长些，但布置结构相对复杂，实现形式也多样化，其特
点更加接近内燃机汽车。并联式式混合动力驱动系统通常应用在小型混合动力电动汽车上。 因此，并联式驱动系统最适合在城市间道路和高速公路上行驶，工况稳定，发动机经济性和排放性都会有所改善，和混联式混合动力电动汽车相比较而言结构简单，价格也容易被广大消费者接受，因此，在电池技术问题没有得到很好的解决的情况下，它有望在不久的将来成为汽车商业的主流产品。 2 并联式式混合动力汽车的关键技术 混合动力汽车兼具传统燃油汽车和纯电动汽车的优点，是二者的完美结合，这个结合的纽带就是混合动力汽车的整车控制系统，整车控制系统的主要功能是进行整车能量管理和混合动力系统的控制。整车控制系统如同混合动力汽车的大脑，指挥各个系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最优，同时兼顾行驶的平稳性。整车控制系统根据驾驶员的操作，如加速踏板、制动踏板、变速杆的操作等，判断驾驶员的意图，在满足驾驶需求的前提下，最优的分配电机、发动机、电池等动力部件的功率输出，实现能量的最优管理，使有限的燃油发挥最大的功效。 目前的混合动力汽车都不需要外部充电，因此，与传统汽车一样，混合动力汽车的能量全部来自于发动机的燃料燃烧所释放的热能，电机驱动所需的电能是燃料的热能在车
附件1：新能源汽车技术阶段划分表（2010年12月31日前适用） 1.技术阶段的划分主要以储能装置种类为依据。 2.采用电-电混合方案的汽车，其技术阶段的确定以储能装置中技术阶段较低的一种为准，如：采用锂离子动力蓄电池与超级电容器电-电混合方案的纯电动商用车，其技术阶段确定为起步期；采用燃料电池与超级电容器电-电混合方案的乘用车/商用车，其技术阶段确定为起步期。 3.目前表中所列的锂离子动力蓄电池包括锰酸锂型锂离子动力蓄电池和磷酸铁锂型锂离子动力蓄电池两种类型。如果有企业申报采用其它锂离子动力蓄电池的产品，需临时提请专家委员会确定技术阶段。 附件2：新能源汽车生产企业准入条件及审查要求
1．表中准入条件要求分为否决项和一般项两类，标注“*”的条款为否决项。 2．判定原则： （1）现场技术审查全部否决项均符合要求，一般项不符合的比例不超过20%，审查结论为通过； （2）当现场技术审查结果未达到本注中第（1）条要求时，申请企业可在2个月内针对不符合项进行整改，经验证后达到本注中第（1）条要求的，审查结论为通过；验证
未达到第（1）条要求的，结论为不通过，申请企业6个月后方可重新提出申请。整改验证只能进行一次。 附件3：新能源汽车产品专项检验标准目录(收录到2009年4月1日) 附件4： 新能源汽车生产企业 准入申请书
申请企业名称（盖章）： 联系地址： 邮政编码： 联系人：职务： 电话：传真： 电子信箱： 填表日期：年月日 填表须知 1.填写本申请书应确保所填资料真实准确； 2.本申请书用墨笔或电子方式填写，要求字迹清晰； 3.本申请所有填报项目（含表格）页面不足时，可另附页面； 4.请在本申请书所选“”内打“√”。 企业声明 1.本企业自愿向工业和信息化部申请新能源汽车生产企业准入； 2.本企业自愿遵守工业和信息化部《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》及相关文件的规定； 3.本企业自愿如实提供开展新能源汽车生产企业准入的现场技术审查、管理、监督所需的信息和资料，并为其审查工作提供方便。 申请企业法人代表（签名）： 申请企业（盖章）： 年月日
新能源汽车动力电池及其管理系统试卷A 汽运19-301（26人） 一、【单选题】(每题2分共20分) 【单选题】 1、可逆电池的定义是：外接电源电压（A）电池装置电动势。（2分） A.大于 B.等于 C.小于 D.不一定 【单选题】 2、以下电池中不作为电动汽车动力电池的是（D）。（2分） A.铅酸电池 B.锂离子电池 C.镍氢电池 D.锌银电池 【单选题】 3、关于蓄电池的检测，下列说法正确的是（D）。（2分） A.外观检查时，只检查蓄电池接线柱、电缆和托架固定架是否有腐蚀即可。 B.外观检查时，只检查蓄电池周围无漏液，壳体和桩柱无破损裂纹即可。 C.用万用表检测蓄电池电压，只要在12.6V以上就一定可以用。 D.万用表检测的蓄电池端电压，只能作为检测的参考因素。 【单选题】 4、（B）电池性能比较高，可以快速充电、高功率放电、能量密度高，且循环寿命长，但高温下安全性能差。（2分） A.镍氢电池 B.锂离子电池 C.铅酸电池 D.锌银电池 【单选题】 5、动力电池包衰减诊断故障代码在下列（B）情况下可能出现。（2分） A.电池组已经退化到需要进行更换 B.电池组已经退化到只有原电池容量的20%左右 C.车辆的动力电池包电压为0伏 D.这些诊断故障代码是根据汽车的行驶里程设定的 【单选题】 6、动力电池的能量储存与输出都需要模块来进行管理，即动力电池能量管理模块，也称为动力电池管理系统，或动力电池能量管理系统，简称(C) 。（2分） A.BBC B.ABS C.BMS D.EPS 【单选题】 7、集中式动力电池管理系统的特征是（D）。（2分） A.电池管理系统与电池包分开 B.电池信息采集器与电池管理控制器分开 C.电池信息采集器与电池模组分开 D.信息采集器和管理器集合在一起
混合动力汽车能量管理策略的设计方法 发表时间：2016-06-22T09:19:03.950Z 来源：《科技中国》2016年4期作者：魏吉[导读] 混合动力汽车是目前解决汽车节能减排的最有效也是最可靠的设计方案之一. （杭州汽车高级技工学校，浙江杭州 310000 摘要：混合动力汽车是目前解决汽车节能减排的最有效也是最可靠的设计方案之一，一般情况下混合动力汽车有两个及以上的能量源，通过与不同的部件组合可以形成多种驱动模式，不仅能够适应不断变化的行驶工况，也使能量的分配得到最优化，达到能量管理的目标。本研究以行星齿轮结构的混合动力汽车为例，简述在混合动力汽车能量管理策略中的设计方法，以使混合动力汽车能量管理策略的实 际方法得到更广泛的推广和应用。 关键词：混合动力汽车；设计方法；能量管理策略目前，对混合动力汽车的设计是各汽车公司的研发焦点，我国也在国家“863”计划启动后加入了研发混合动力汽车的行列之中，随着研究的深入，混合动力汽车的能量管理策略成为技术攻关的难题。混合动力汽车，是指为了减少能源消耗和降低污染，对内燃机、电动机以及蓄电池进行组合以达到节能减排的目的。要达到对能量进行有效的管理，核心技术在于解决功率分配的问题及选择合适的动力系统的工作模式。进一步来说，可以将此问题的解决分为两个层次，一为在不同的行驶工况条件下可以适时地切换到适宜的工作模式，二为能量在不同的工作模式下能够实现最优分配。本研究将对混合动力汽车动力系统进行详细的描述并以行星齿轮结构的混合动力汽车为例进一步阐述能量管理策略的设计方法。1混合动力汽车能量管理策略的设计方法对此能量管理系统的设计综合了多种理论及算法的优点，提出了包含四个步骤的设计方法。本研究对四个步骤作如下表述。 （1）对系统进行描述。通过混杂动态系统理论对具有连续变量和离散事件动态系统特征的混合汽车动力系统进行描述，为后续的研究工作提供理论基础。 （2）取得工作模式切换和功率分配的规律。通过各个部件的稳态模型，计算出汽车在不同的工况下的功率分配的规律。 （3）模糊规则和基于规则的能量管理策略的建立。在前面工作的基础上，对各个工作模式的规律进行总结，作为切换不同的工作模式的规则，功率分配控制系统通过模糊规则确立。 （4）进一步优化规则系统和规则，并对规则中的参数进行优化，以达到最优的控制效果。 2.混合动力汽车的动力系统2.1混合动力汽车的动力系统结构 在混合动力汽车中，它的发动机的曲轴借助单向离合器连接行星齿轮架。发动机转动时，单向离合器也随之发生转动，但不会对发动机的转矩产生影响。单向离合器会在发动机转矩改变发动机的转动方向，即使其反转时，将发动机锁住以保证发动机保持正常的转动。行星齿轮中有太阳轮，它与发动机相连，发动机上的制动器可以在必要的时候将电机抱死以提高汽车动力系统的效率。系统中的行星齿轮类似于一个变速器，对发电机的转速进行控制，间接的对发动机的转速进行调节。与此同时，对发电机和蓄电池之间的功率进行合理的分配，从而提高了燃油率。 2.2混杂动态系统理论 混合动力汽车的混合动力系统可以有多种不同的工作模式，这些不同的工作模式由系统的子部件进行不同的组合而成。不同的工作模式可以理解为汽车处在不同的工作状态。离散事件会将汽车的动力系统切换到不同的状态，如在发电机制动装置抱死的情况下，汽车的动力系统会从混联式的状态切换到并联式的状态。 运用混杂动态系统理论来对具有离散事件和连续变量动态系统特征的混合动力汽车系统进行描述，将原本相互独立的两个动态特征系统集成，可以考察两个系统间的作用，也为混合动力汽车能量管理策略的研究提供了平台。 3 工作模式切换和功率分配的规律3.1能源间的功率分配规律 混合动力汽车的能量管理系统是为了最大化的减少油耗，实现能源利用率最大化。在计算效率时，须估算出蓄电池的荷电状态和放电效率。在此系统中，实现能源间的功率分配的前提是明确待优化的目标，并且制定出目标函数，确定可靠又合适的算法并对结果分析提炼。 3.2工作模式切换规律 混合动力汽车工作模式的切换是为了优化汽车性能。实现此目的通常采用的方法是采用动态规划，即依照时间进程，将一个过程分段，将一个较难的问题分解为多个子问题，从问题的终止状态向问题的起始状态一步一步的解决问题，最终达到完全解决问题的目的。4模糊规则和基于规则的能量管理策略的建立在3.1提供的优化结果的基础上建立模糊规则系统。在系统中分别输入需求的功率和蓄电池的Cs两个模糊变量。在确定变量函数后，确立模糊规则。在此之后根据3.2设定的工作模式，建立工作模式切换规则。5进一步优化规则系统和规则上述制定的能量管理策略的规则难免存在人为因素，可能会存在缺陷。因此对系统中的参数进行优化是必要的，可以提高汽车的性能。对规则的优化通常采用遗传算法，它可以集中编码需要优化的变量参数，达到同时优化的目的。6结论 运用能量管理策略是实现混合动力汽车有效的协调各个部件工作的方法。本研究系统的阐述了混合动力汽车能量管理策略的方法，研究结果可以为混合动力汽车的能量管理提供理论依据。参考文献
开题报告
题的研究进展及现状进行了全面总结,从不同角度对混合动力电动汽车的能量管理问题进行描述,并对主要能量管理策略进行了分析和对比研究,指出各种控制方法的优点及其存在的问题与不足,最后对混合动力电动汽车能量管理策略研究的未来发展方向进行了展望[6]。 面对能源和环境的巨大压力,混合动力汽车已成为世界汽车产业重点发展领域,其中,能量管理系统是相关研究领域的重点和难点.根据算法,现阶段的能量管理策略可以分为基于确定规则的控制策略、基于模糊规则的控制策略、基于瞬时优化的控制策略、基于全局优化的控制策略四种[7]文中分析并比较这四种能量管理策略,基于模糊规则的控制策略自适应性强和基于瞬时优化的控制策略精确度高,应给予关注。 燃料电池/蓄电池混合动力电动汽车存在动力的耦合和分离过程,能量管理策略比较复杂。为了进一步合理分配燃料电池和蓄电池之间的动力输出,增强其能量管理策略的鲁棒性,从理论上分析了燃料电池/蓄电池双能源电动汽车的功率分配方法[8],用Matlab/Simulink建立了功率跟随模式控制策略的仿真模型,利用ADVISOR2002的并联框架完成燃料电池/蓄电池双能源混合动力汽车能量管理的建模与仿真。结果表明该电动汽车动力传动系统参数匹配合理,能满足动力性设计指标要求。 能源管理系统[9]是混合动力电动车的一个重要管理系统.该系统全面管理能源在电动车上的释放、存储、分配与回收,是实现混合动力电动车的关键技术之一.和其他同类系统相比,本系统具有抗干扰性好、可靠性高、控制简单、成本低等特点.该系统已经研制成功,试运行情况良好。 电动汽车电能供给方式、电动汽车充电站建设典型模式、系统功能需求,以形成系统服务体系的框架,结合物联网、多代理等新技术,从硬件设备及通信角度设计了能量管理系统的开发方案,使充电站结合自身的情况,在电网稳定的前提下尽可能地满足电动车的要求,统筹好电网、充电站、电动汽车三者的利益。研究成果对于促进电动汽车产业化进程具有重要的意义[10]。 控制策略[11]是混合动力电动汽车的关键技术之一，本文结合国家“863”计划电动汽车重大专项的研究课题“电动汽车控制算法与基础技术研究”的研究工作，针对串并联混合动力汽车分别建立了串联和并联混合动力汽车的仿真模型及其相应的能量管理控制策略。并在此基础上，应用模糊逻辑技术，制定了模糊逻辑控制策略，构建了模糊推理器，用以确定发动机和电机的最佳转矩分配。以并联混合动力汽车为研究对象，
浅谈混合动力汽车工作模式和控制策略 王志杰 （福建信息职业技术学院福州，350003） 摘要：依据混合动力电动汽车发展现状,介绍串联式、并联式和混联式的混合动力电动汽车的概况,探讨三种结构方式下的工作模式及其能量流动和几种典型控制策略。 关键词:混合动力汽车；HEV；控制策略； 0 前言 近几十年来,世界各国汽车工业都一直面对能源安全与环境保护两大挑战,为此,各国政府纷纷制定相应的对策,力图开发新一代的清洁节能型汽车。从上世纪90年代开始,全球各大汽公司首先把目光投放到电动汽车研究上,但由于车用蓄电池的能量密度低、质量较大,使得纯电动汽车的续驶里程短且成本较高,很难实现市场化，而混合动力汽车的出现正好解决了这一难题。 混合动力汽车（Hybrid-Electric Vehicel,缩写HEV）是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。混合动力汽车结合了传统和电动驱动系统的特点，即明显减少汽车排放和降低油耗，又有大的行程。 控制策略是混合动力汽车的核心,它根据驾驶员意图和行驶工况,协调各部件间的能量流动合理进行动力分配,优化车载能源,提高整车经济性,适当降低排放,并在不牺牲整车性能的况下,实现两者之间的折中优化。 本文就混合动力汽车工作模式、能量流动和控制策略作了初步的论述，使人们对混合动力汽车技术有一定了解。 1 混合动力汽车技术 1.1串联式混合动力汽车 串联式混合动力电动汽车由发动机、发电机和电动机三大主要部件总成组成。发动机仅仅用于发电，发电机所发出的电能供给电动机，电动机驱动汽车行驶。发电机发出的部分电能向电池充电，来延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能驱动电动汽车，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。 1.1.1工作模式及其能量流动 1.1.1.1纯蓄电池模式 当混合动力汽车负荷小(空载)时，由电池驱动电动机带动车轮转动，此时的能量流 动如图1所示。 1.1.1.2纯发动机模式 载荷比较大时，则由发动机带动发电机发电驱动电动机带动车轮转动。此时的能量流动如图2所示。 1.1.1.3混合驱动模式 当车处于启动、加速、爬坡的工况时，发动机-发电机和蓄电池共同向电动机提供电能。能量流动图如图3所示。
混合动力船舶能量管理发展综述 摘要：考虑到能源和环境的问题日益突出，开发低能耗、低排放的绿色船舶成为当今船舶工业的首要任务，混合动力电动船舶对于纯电动船舶具有较好的续航能力，适用于航线较长且具有随机性的船舶工况。结合传统柴油发电机组，采用太阳能、风能、蓄电池等新能源构成的混合动力船舶越来越受到关注，作为其关键技术的多能源能量管理分配系统，成为其发展的核心内容。 关键词：混合动力船舶；能量管理；电力推进系统 Review on the development of the energy management system of hybrid electric ship Abstract: Considering the energy and environmental problems being increasingly prominent, low energy consumption and emission of green ship and development have become the primary task of modern shipbuilding industry. Hybrid electric ship to pure electric ship has better endurance and could be used in a longer and unstable route operating condition. Combined with the traditional diesel generators, and the new energy such as solar energy, wind energy and battery hybrid ship has attracted more and more attentions. As the key technology, multi energy distribution management system becomes the core of the development of the hybrid electric ship. Key words: hybrid electric ship; energy management; electric propulsion system 1引言 二氧化碳的大量排放使全球变暖，世界各地极端气候频发。资料表明，全球航运业二氧化碳排放量大概占全球温室气体排放量的4%。此外，船舶排放也是空气中PM2.5的主要来源之一。由于船舶排放对环境的污染日趋严重，国际海事组织( IMO) 以及越来越多的国家和地区正积极采取各种有效措施以减少船舶排放。利用石化能源( 柴油、汽油) 、风能、太阳能及蓄电池储能混合供电的混合动力船舶电力推进系统，不仅可节约燃油，还可以降低营运成本，是很有发展前景的能源综合优化利用系统，也是当前船舶节能减排领域的研究热点。这种新型环保型推进系统在注重提高经济性的同时，更注重减少对环境的影响，包括航行和停泊所带来的燃油污染、废气污染和噪声污染等。同时，混合动力船舶兼有柴电电力推进船舶和纯电动船舶的优点：相比于柴电电力推进船舶，可根据负荷大小选择供电模式，保证所有工况下的燃油经济性，且冗余性好；相比于纯电动船舶，初期投入成本低，且续航能力强。混合动力船舶电力推进系统的关键技术是能量管理及其控制策略，其目的是：在满足船舶动力性能的前提下，控制策略能够根据混合动力系统特性和实时运行工况，将多种能源合理分配、协调控制，使各部件高效率运行，以达到最大的燃油经济性、最少的排放。混合动力船
电动汽车中的电池能量管理系统 一、前言 电动汽车的应用有效地解决了能源和环境可持续发展的问题。电动汽车的应用前景广阔。但电动汽车尤其纯电动汽车的应用遇到了动力电池的难题，电池的问题体现在两个方面。其一是动力电池比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接影响电动汽车的初始成本；其二是电池的性能差，使用寿命低影响电动汽车的使用成本。 电动汽车用的电池使用中其性能发挥得如何，除与电池模块自身性能有关外，与其应用的电池能量管理系统的功能有着密切的关系，尤其是电池模块质量不太理想的条件下，应用功能完备的电池能量管理系统其作用就更加突出。借助电池能量管理系统的正常工作会使电池模块的性能得以充分发挥，减少电池模块故障，延长电池模块的使用寿命，增加电动汽车的使用安全感。因此，电动汽车电池能量管理系统的应用备受电动汽车设计者和使用者的重视。 二、电动汽车电池能量管理系统的功能 电动汽车，尤其是纯电动汽车中的电池能量管理系统是该车的一种相当重要的技术措施，可以称为电动汽车电池的“保护神”，它起到了对电池性能的保护、防止个别电池的早期损坏、有利于电动汽车的运行，并具有各种警告功能等[1]。由于它参加电池箱内电池模块的监控工作使电动汽车的运行、充电等功能与电池的有关参数（电流、电压、内阻、容量）紧密相连和协调工作。它有计算，发出指令、执行指令和提出警告的功能。各种电池模块虽然有结构和性能上的差异，但它们都具备一些相同或相似的功能。典型的电池能量管理系统应具备如下功能： 2.1 对能量的检测功能 电动汽车在行车过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最终给出该电池箱内电池模块剩余的电池能量值，并通过剩余能量计将数据显示出来，使驾驶人员知道车辆的续驶里程,以便决定如何行驶.在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。 2.2 对电池工作状态的监测与控制功能 电池能量管理系统按电池箱内安装的传感器提供的信号对电池进行管理。一般情况下，电池箱内有温度传感器及电压、电流和内阻的测量值。由于温度的变化对其他参数都有影响，所以一般都以电池模块的温度来做为控制的指令信号，将测得的温度值与事先设定的温度值进行比较，决定对电池冷却与否。 电动汽车能源是很宝贵的，应尽量采用节能元件，所以电池箱内的冷却风扇一般都是采用分级参与工作。这样能做到在保证电池性能的条件下尽量使用小排量的风扇。当第一级风扇工
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１００福建工程学院学报第６卷 电扭矩和电池系统的充电状态来决定。当制动回收充电力，机械制动系统开始工作，以确矩不能满足要求时保车辆的制动安全性。当车速低于设定值或者电机转速低于设定值时，此时电机充电效率较低，能量回收系统不启动，直接采用机械制动，其基本控制策略如下： ａ．Ｍｂ＞帆，若ＳＤＣ＜Ｓ０ｃ一，则帆＝膨。；若舳ｃ≥ｓＯＣ一，则电机停止工作肘ｂ＝Ｍ。。 ｂ．帆＞肘。，若ＳＤＣ＜ｓ０Ｃ一，则帆＝＾ｆ。＋肘。；若ＳＤＣ≥ＳＤｃ一，则电机停止工作肘ｈ＝Ｍ。。式中，帆为整车需求的制动转距；肘。为机械摩擦制动转距。 ３．２．４故障工况 当电机分总成出现故障时，采用纯发动机模式驱动；当发动机出现故障时，采用纯电动模式运行。３．３模型仿真简介 利用美国Ａ呻ｎｅ国家实验室为响应美国政府的新—代车辆合作计划而开发的电动汽车仿真软件ＰｓＡＴ，根据需要对肘函数和Ｓｉ枷１ｉｎｋ模块进行修改，可建立自己需要的整车仿真模型［４３（图６）。 图６混联式肛Ｖ仿真结构模型 矾ｇ．６Ｓｉｍｌｌｌｉｎｋ舳ｍｃｔｕ弛ｍｏｄｅｌｆｏｒｓ盯ｉａｌ－ｐａｒａＩｌｅｌＩ皿ＶｓｙｓｔｅＩｍ 从仿真性能及结果可以看出，在基础起步阶段混合动力汽车混联式与串联式和混联式相比，由于都由电机驱动，因此性能相近；在高速行驶时，由于串联式只是依靠电机驱动，动力性不如混联式，且油耗方面混联车也优于串联车。同时，串联车发电机的发电功率与驱动电机的驱动功率必须相当，才能保证整车的动力性；混联车可以避免这种情况，可选用更小的发电机与驱动电机，但是在机械与功率控制实现方面要复杂得多，实现多个能源的最优匹配难度更大。 ４混合汽车应用前景和需要解决的问题 ４．１混合汽车应用前景 串联式动力总成要求选择发动机的功率大，并且对电池要求很高，容量大，增加了电池和汽车的制造成本及重量，电机是唯一的动力源，能量转换效率低，所以比较适合大型公交车。并联式动力总成由发动机和电机２部分组成。因为发动机的变化受到车子工况变化的影响大，所以排放性较差，使用的范围较小，仅限于小型汽车，更适合在高速公路上行驶。混联式发动机功率选择较小，排放性能较好，对电池依赖比较小，基本上不需外来充电系统，发动机工作不受车辆行驶工况的影响，不要求像传统发动机那样具有良好的响应特性及宽广的转速运行范围。另外，可以充分利用串联式和并联式的优点，确保发动机和电动机基本上工作在经济区，大大提高了车辆的经济性。并且动力源传递效率高，使用车型范围广。但结构和控制复杂，从而成本也较高，目前主要应用于轿车。 ４．２需要解决的关键技术问题 混合动力汽车要进入实用化，需要具备高比能量和高比功率的能量存储装置，低成本、高效率的功率电子设备和燃料经济性高、排放低的发动机，所面临的关键性技术和需要解决的问题包括以下几个方面： １）内燃机与电机藕合功率分配比的最优控制。混合动力汽车发动机和电动机要相互配合工作，而根据运行工况控制它们适时启动和关闭，并使发动机始终工作在低油耗区的整个控制过程十分复杂，因此需要用成熟可靠的动力藕合装置以及先进的检测系统和控制策略实现功率的合理分配，以达到低油耗和良好的动力性目标。因此，可发展多种动力耦合装置，有传统的行星齿轮耦合器等，也可尝试集离合、动力合成、变速功能于一体的双离合自动变速动力偶合器等［５。；在控制策略上，可建立更优的模型，比如瞬时优化算法与逻辑门限判断相结合的白适应控制策略阳］。 ２）能量存储装置（电池）要具有较高的比功率，以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要。 电池还要具有快速充电能力，以保证制动时能量 万方数据
汽车的能量管理 对于能量管理策略问题很多传统的解决方案是基于规则的。文献提出的并联电机辅助控制策略，是基于发动机最优工作曲线得到的，而没有考虑电机的工作区间问题，使得总体控制效率偏低。文献提出的逻辑门限控制策略，它是根据发动机和电机工作的高效区对两动力源进行优化分配，但其规则固定，优化效率不高，从而并没有实现能量消耗最小。文献研究了模糊控制，控制规律是由设计者凭借经验或通过反复试验得到的，使其对工况及参数漂移的适应能力较差。总之，基于规则的能量管理策略虽然算法简单，但是它不依赖数学模型，并且其规则或控制规律固定，从而使得系统的动态性能和控制效率较低。文献提出的基于模型的动态优化算法，系统动态性能得到了一定的改进，但没有考虑发动机频繁启停和变速器换挡等驾驶性能对油耗和驾驶效果的影响，使其缺乏实用性。 结合动态规则和驾驶性能，提出一种多步实施的能量管理策略，用严谨的数学模型和直观效率因子来权衡燃油经济性和驾驶性能之间的重要性。 能量管理策略主要包扩 关闭供电总线端
关闭用电器 调节电器辅助加热器的功率大小 蓄电池充电电压规定值 授权蓄电池放电 提高怠速转速 识别蓄电池状态 车辆编程 工具ADVISOR ADVISOR(Advanced VehIcle SimulatOR,高级车辆仿真器)是由美国可再生能源实验室NREL(National RenewableEnergy Laboratory)在MATLAB和SIMULINK软件环境下开发的高级车辆仿真软件。 该软件从1994年11月份开始开发和使用,最初是用来帮助美国能源部 DOE(DepartmentofEnergy)开发某混合动力汽车的动力系统,随后功能逐渐扩展,可以对传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的各种性能作快速分析,是世界上能在网站上免费下载和用户数量最多的汽车仿真软件。目前最新的免费版本是ADVISOR2002，付费版本为ADVISOR2004，由于该软件通过大量的实践被证实具有较好的实用性,现在世界上许多生产企业、研究机构和高校都在使用该软件做汽车仿真方面的研究。 2003年被其竞争对手年奥地利国李斯特内燃机及测试设备公司AVL 收购了版权，自此，AVL公司停止了对Advisor的研发更新，全心研发和销售其Cruise软件。 ADVISOR是MATLAB和SIMULINK软件环境下的一系列模型、数据和脚本文件,它在给定的道路循环条件下利用车辆各部分参数,能快速地分析传统汽车、纯电动汽车和混合动力汽车的燃油经济性、动力性以及排放性等各种性能。此外,该软件的开放性也允许对用户自定义的汽车模型和仿真策略做仿真分析。它主要有以下特点: (1)仿真模型采用模块化的思想设计。ADVISOR软件分模块建立了发动机、离合器、变速器、主减速器、车轮和车轴等部件的仿真模型,各个模块都有标准的数据输入/输出端口,便于模块间进行数据传递,而且各总成模块都很容易扩充和修改,各模块也可以随意地组合使用,用户可以在现有模型的基础上根据需要对一些模块进行修改,然后重新组装需要的汽车模型,这样会大大节省建模时间,提高建模效率。 (2)仿真模型和源代码全部开放。ADVISOR2002的仿真模型和源代码在全球范围内完全公开,可以在网站上免费下载。用户可以方便地研究ADVISOR的仿真模型及其工作原理,在此基础上根据需要修改或重建部分仿真模型、调整或重新设计控制策略,使之更接近于实际情形,得出的仿真结果也会更合理。 (3)采用了独特的混合仿真方法。现在的汽车仿真方法主要有前向仿真和后向仿真两种,仿真软件也多采用其中的一种方法,使两种方法优劣不能互补,而ADVISOR采用了以后向仿真为主、前向仿真为辅的混合仿真方法,这样便较好地集成了两种方法的优点,即使仿真计算量较小,运算速度较快,同时又保证了仿真结果的精度。 (4)在MATLAB和SIMULINK软件环境下开发研制。MATLAB是世界上顶尖的可视化科学计算与数学应用软件,其语法结构简单、数值计算高效、图形功能完备,集成了诸多专业
新能源电动汽车能量管理系统课程教学设计 一、任务引入 （时间： 5分钟） 【知识回顾】 1、开关磁阻电机和普通电机有何区别？ 2、开关磁阻电机主要应用于哪些地方？ 3、轮毂电机的功能和特点？ 【任务分析】 本次课学习内容包括纯电动汽车和混合动力汽车能量管理系统的功能和管理模式。 【目标要求】 1.掌握电池管理系统的主要功能 2.掌握纯电动汽车电池管理系统的组成及工作模式 3.掌握混合动力汽车能量管理策略与工作模式 【教学活动设计】 教师活动：创设情境，展示教具；学生活动：体会场景，感知实物。 二、知识准备 （时间：30 分钟） 【相关知识】
1.导入新课 能量管理系统在电动汽车中非常重要，它由硬件系统和软件系统组成，如P178图5.2所示。能量管理系统具有从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控电池的状态、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等功能。能量管理系统中最主要的是电池管理系统。下面我们一起进入电动汽车能量管理系统的学习。 2.讲授新知识 引导问题 1：能量管理系统的组成和功用？ 教学开展：通过观看小视频结合教材引导学生得出知识点。 一、能量管理系统概述 1、概念：是电动车上电能调度系统的总称，它由硬件系统和软件系统组成。 2、主要功能：从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控电池的状态、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等功能。能量管理系
统中最主要的是电池管理系统。 3、电池管理系统主要功能： （1）实时采集电池系统运行状态参数。 （2）确定电池的SOC。 （3）故障诊断与报警。 （4）电池组的热平衡管理。 （5）一致性补偿。 （6）通过总线实现各检测模块和中央处理单元的通讯。 引导问题 2：纯电动汽车能量管理系统？ 教学开展：设置问题引导学生自学，并答疑提问和学生一起总结。 二、纯电动汽车能量管理系统 1、纯电动汽车能量管理系统的组成 主要由电池输入控制器、车辆运行状态参数、车辆操纵状态、能源管理系统ECU、电池输出控制器、电机发电机系统控制等组成。 2、各部分功能简介
混合动力汽车控制策略的分析 摘要：混合动力汽车的动力系统基本可分为串联式、并联式和混联式3种，对并联型和串联型混合动力汽车控制策略研究现状进行分析。混联式混合动力系统结合了串联式和并联式两种结构的优点，使得能量流动的控制和能量消耗的优化具有更大的灵活性和可能性，并对混联式结构的几种控制方案进行了分析。指出混合动力汽车的控制策略不十分完善，需要进一优化。控制策略不仅仅要实现整车最佳的燃油经济性，而且还要兼顾发动机排放、蓄电池寿命、驾驶性能、各部件可靠性及整车成本等多方面要求，并针对混合动力汽车各部件的特性和汽车的运行工况，使发动机、电动机、蓄电池和传动系统实现最佳匹配。 关键词：混合动力汽车结构控制策略 1、混合动力汽车的研究背景 混合动力汽车是兼顾了电动汽车和传统汽车优点的新一代汽车结构型式，因其具有低油耗低排放的潜力，其动力性接近于传统汽车，而生产成本低于纯电动汽车，因此，最近几年来对混合动力汽车的研究开发成为世界上各大汽车公司、研究机构和大学的一个热点。以相信，在电动汽车的储能部件—电池没有根本性突破以前，使用混合动力电动汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。 混合动力电动汽车与传统的内燃机汽车和电动汽车不同，它一般至少有两种车载能量源，其中一种为具有高功率密度的能量源。利用两种能量源的特性互补，实现整车系统性能的改善和提高。要实现两者之间相互协调工作，这就需要有良好的控制策略。控制策略是混合动力汽车的灵魂，它根据汽车行驶过程中对动力系统的能量要求，动态分配发动机和电动机系统的输出功率。采用不同的控制策略是为了达到最优的设计目标，其主要目标为：最佳的燃油经济性、最低的排放、最低的系统成本、最佳的驱动性能。 当前开发研制的混合动力汽车可以分为三类：串联式、并联式、混联式混合动力电动汽车。在各部件的选型确定以后，采用合适的控制策略是实现最佳燃油经济性，降低排放的关键。目前提出的混合动力汽车控制策略还不成熟，实用性不强，只有基于工程经验进行设计的逻辑门限控制策略在实际商品化混合动力汽车中得到了应用。开发一种成熟实用的控制策略仍然是目前亟待解决的难题。随着对混合动力系统控制策略研究的深入，诸如自适应控制、模糊逻辑控制等方法也有运用。自适应控制策略，实际上是一种实时控制策略，它同时考虑了发动机的燃油消耗和排放。由于实时控制策略能够保证在任一时刻都是由效率最优的部件工作，因此其燃油经济性要优于模糊逻辑控制策略。但是实时控制策略过分依
新能源汽车控制策略 汽车与交通工程学院 交通运输081 阎俊儒 081202004 新能源汽车在全球刚刚起步。代表着汽车产业未来的发展方向。当前，各国在新能源汽车领域研发的重点是：混合动力汽车。通过对纯电动汽车和燃料电池汽车的认识，我们能清晰地看到当前各种新能源汽车的基本情况。 新能源汽车虽然拥有广阔的市场前景，但其大面积推广尚需时日。从当前的发展情况看，新能源汽车的发展面临着三个急需解决或突破的核心问题。核心问题之一：关键技术，如电池、电控等技术，其产业化过程还未实现。核心问题之二：成本过高．包括新能源汽车自身生产成本和用户使用成本。核心问题之三：国家对整个新能源汽车产业链的政策支持力度和深度。 在经济全球化趋势之下。新能源汽车作为一个广受各国关注的新兴产业，未来必将面临国际市场的激烈竞争格局。这就决定了新能源汽车企业的发展不但与其自身形成的竞争优劣势相关。而且与其所属国家相关产业的优劣势息息相关。因此，新能源汽车的竞争战略不仅仅涉及技术层面、行业企业层面，更涉及到国家产业层面。 为了打造低碳经济发展模式。美国、日本、法国、德国等发达国家纷纷制定了新能源汽车产业发展政策。在企业研发、生产、销售和使用等各个环节都给予政策支持。用以扶持本国新能源汽车产业的发展。与传统汽车相比。新能源汽车为我国汽车业缩短与世界汽车业的差距带来了难得的历史发展机遇。在传统汽车行业里，我国落后于世界领先水平几十年。而在新能源汽车发展方面，我国在关键技术、研发、资金和政策等产业发展平台上与发达国家几乎处于同一起跑线。在新能源汽车技术发展初期，国务院就鼓励发展清洁汽车。
面对历史机遇，我们要创造竞争优势。提升我国在新能源汽车领域的话语权。依据迈克尔·波特的国家竞争优势理论：国家是企业最基本的竞争优势。国家扶持新能源汽车的产业政策与发展策略的核心是建立国家竞争优势。我们要发挥社会主义的优越性，集中力量办大事。 (1)国家抓新能源汽车的基础技术的研究、开发；企业负责应用技术的研究、开发。 (2)国家及各级政府支持拥有关键技术的中小型科技企业，向拥有自主知识产权、民族品牌的企业注入资本金，使这些企业能够建立竞争优势，成为在专有技术、特色零部件或系统方面的重点核心企业。给予企业在市场准入、政府采购、销售推广、人才引进、税收等方面的支持，优先发展民族品牌的新能源汽车。 (3)组织、协调我国新能源汽车的官、产、学、研、用等单位，实现链接，形成总体研发体系，降低研发成本。共享技术成果，推进新能源汽车的产业化。汽车生产企业要掌握新能源汽车的关键技术，通过股权、技术等多种方式与电池、电机、电控等关键零部件企业组成紧密的产业联盟。 (4)整车关键零部件、原材料的合资合作，中方拥有控股权。合资企业在我国设立研发中心，尤其要使用非外资方的产品品牌。 (5)鼓励民族品牌的企业上市，增加融资功能，优先增发新股、发行债券、定向增发等融资政策。 (6)制定新能源产品标准、规范，建立第三方检测机构。引导新能源汽车市场化及整个产业链。 (7)加强基础设施建设，如充电网络、专用停车场、加气站建设等方面，充分发挥国家的调控优势。 解决全球气候变暖及能源短缺的主要途径是发展可循环的低碳能源。中国沿着低碳经济的道路和平崛起，将为人类社会特别是广大发展中国家提供一个全新的发展模式。在交通和汽车领域的解决方案就是发展低排放的新能源汽车。在后危机时代，世界各国极力通过发展新能源
学习任务3 纯电动汽车的控制策略 任务目标 任务目标 能够正确的认识纯电动汽车的控制策略的功用和设计思路。 能够掌握对加速转矩控制策略、制动能回馈控制策略、驱动转矩的功率限制策略的分析方法 学习重点 对纯电动汽车控制策略的分析和设计。 知识准备 一、电动车控制系统概述 1整车控制单元. 汽车整车控制单元（VCU）是纯电动汽车整车控制系统的核心部件。纯电动汽车的正常行驶、安全性、再生能量回馈、网络管理、故障诊断与处理以及车辆状态监测等方面都需要VCU 的参与。对于加速度踏板、制动踏板、电子换挡杆等传感器数据和驾驶员操作指令的数据，控制指令将其发送至整车控制单元，整车控制单元按照既定的整车控制策略进行数据处理，将处理结果发送给电机控制器、电池控制单元等，并实时监控车辆运行状态。在纯电动汽车制动过程中，为了提高纯电动汽车的行驶里程，整车控制单元进行制动能量反馈控制。整车控制单元直接或通过CAN 总线和其他电子控制单元传送数据和控制指令。下图是纯电动汽车控制单元的示意图。 2.整车控制系统可以根据驾驶员的意图发出各种指令，电机控制器可实时响应并调节驱动电机的输出，实现怠速、前进、倒车、停车、能量回收和停车等功能。整车控制系统通过采集加速踏板信号、制动踏板信号和档位开关等信息，一同接收CAN 总线上的电机控制器信号和电池管理系统发送的信号，并通过车辆控制策略对接收
到的数据信息进行分析判断，获取驾驶员的驾驶意图和车辆行驶状态，最后利用CAN 总线发出指令，控制各部件控制器的工作，从而保证车辆正常行驶 3、整车控制策略的功用 纯电动汽车驱动系统中主要有电机驱动装置，传动系统，动力电池等。必须有一个性能优越、安全可靠的整车控制策略，从各个环节上合理控制车辆的运行状态、能源分配和协调功能，以充分协调和发挥各部分的优势，使汽车整体获得最佳运行状态。整车控制策略主要包括: (一) 汽车驱动控制。根据司机的驾驶要求、车辆状态、道路及环境状况，经分析和处理，向电机控制器发出相应指令，满足驾驶要求。 (二) 制动能量回馈控制。根据制动踏板和加速踏板信息、车辆行驶状态信息、蓄电池状态信息，计算再生制动力矩，向电机控制器发出指令。 (三) 整车能量优化管理。通过对车载能源动力系统的管理，提高整车能量利用效率，延长纯电动汽车的续驶里程。 (四) 车辆状态显示。对车辆某些信号进行采集和转换，由主控制器通过综合数字仪表显示出来。 二、纯电动汽车整车控制策略 车辆需要在满足驾驶员意图，汽车的动力性、平顺性和其他基本技术性能以及成本控制等要求的前提下选择合适的控制策略。针对各部件的特性及汽车的运行工况，控制策略要实现能量在电机、电池之间的合理而有效分配、使整车系统效率达到最高，获得整车最大的经济性以及平稳的驾驶性能。在设计纯电动汽车的时候，首先要在保证汽车基本性能的前提下降低汽车的能量消耗，提高车辆的续驶里程。同时还要兼顾电池的寿命，并充分考虑驾驶员的驾驶意图、汽车的平顺性以及安全性。 基于上述原则，制定控制策略的思路为: 实时考虑行驶工况，电池SOC值等影响因素，根据规则将转矩合理地分配给电机。同时限定电机的工作区域和SOC值的范围，确保电机和动力电池能够长时间保持高效的状态。若出现问题，系统可根据预先设定的规则对纯电动车辆系统的工作模式进行判断和选择。最终，在整车控制器与电机控制器中形成一个实时控制的闭环系统。这样既能保证驾驶员驾驶意图能够得到充分满足，也能够对车辆状态进行控制，保证安全性和舒适性。 1、驾驶员意图解析 对于纯电动汽车，驾驶员最简单的意图分析是加速踏板与驱动电机的期望输出功率之间的开度曲线关系。以加速踏板开度平衡曲线为基准，判断驾驶员的操作意图，当电动车辆在直道上匀速行驶时，电动汽车的运动状态点落在油门踏板的开度平衡曲线上，如图