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混合动力城市客车整车控制系统的开发胡斐;赵治国;孙泽昌【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.%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 operation 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 software of hybrid control unit ( HCU) is developed using automatic code generation technology. The results of real vehicle 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.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2012(036)004【总页数】5页(P283-287)【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【作者】胡斐;赵治国;孙泽昌【作者单位】同济大学汽车学院,新能源汽车工程中心,上海201804;同济大学汽车学院,新能源汽车工程中心,上海201804;同济大学汽车学院,新能源汽车工程中心,上海201804【正文语种】中文前言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。
毕业设计(论文)开题报告题目：四驱越野车主传动装置结构设计参考文献[1] 杨立成,刘广森.全时四驱越野车新型传动系统[J].百科之窗,2011(7):24-25.[2] 孟文阁.四轮驱动汽车的工作特性研究[J].科技与经济,2006,36(4):57-58.[3] 杨立成,刘广森.淇林全时四驱系统—新型全时四驱技术[J].百科之窗,2011(9):25.[4] 赵治国,顾君,余卓平.四轮驱动混合动力轿车驱动防滑控制研究[J].机械工程学报,2011,47(14):83-98.[5] 本刊编辑部.莫让浮云遮望眼—越野车四驱技术[J].汽车与安全,2011(4):29-31.[6] 关大勇.四轮驱动汽车的机构特点及合理使用[J].农机使用与维修,2012(1):66.[7] 杨立贵,周毅.四轮驱动汽车新型动力传动技术[J].百科之窗,2011(6):24-25.[8] 胡建军,王银,秦大同等.基于轴间转矩分配的四轮驱动汽车牵引力控制[J].华南理工大学学报,2010,38(1):108-112.[9] 李明成.四轮驱动胸的结构特点及故障检修[J].汽车维修与保养,2013,(10):57-59.[10] 戚烈.车辆四轮驱动系统研究及仿真分析[D].辽宁:西北农林科技大学,2011.[11] 吴乙万,付苗苗,陈广.菱形四轮驱动汽车动力传动系统的设计与研究[J].计算机仿真,2010,27(2)：286-289.[12] 叶斌,王洪军,王丹.齿形链传动在汽车变速箱及分动箱中的应用[J].机械传动,2012,(1):14-16.[13]蒋振江.四轮独立驱动电动汽车驱动控制策略的研究[D].重庆:重庆理工大学,2012,4.[14] 赵治国,何宁,朱阳等.四轮驱动混合动力轿车驱动模式切换控制[J].机械工程学报 ,2011,47(4):100-109.[15] 王贵明,王金懿.四轮驱动四轮转向的汽车电子差速转向控制[J].变频器世界,2011,(2):48-51.[16]QIZh-i quan,MA Yue-feng, LIU Zhao-du. Estimation of Vehicle Speed Based on WheelSpeeds from ASR System in Four-Wheel Drive Vehicles[J].Journal of Beijing Institute ofTechnology,2010,19(2):153-157[17]CHEN S-i zhong,SHU Jin, Y ANG Lin. Research on Vehicle Control Technology usingFour-Wheel Independent Steering System[J].Journal of Beijing Instiute of Technology,2006,15(1):22-26.[18] CHEN Ning,CHEN Nan, CHEN Yan-dong.On fractional control method for four-wheel-steering vehicle[J]. Science in China(Series E:Technological Sciences),2009,52(3):603-609.。
混合动力汽车动力系统集成控制及变速技术
赵治国
【期刊名称】《汽车制造业》
【年(卷),期】2014(000)009
【摘要】面对交通能源短缺与环境污染问题的巨大挑战，以能源多元化、排放洁净化及燃料节约化为主要特征的节能与新能源汽车迅速发展，相互竞争，并引发了汽车动力的电控化和电气化两大技术变革，促进了汽车能源及动力的快速转型。
混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）可最大限度地发挥内燃机车辆和纯电动汽车的双重优点，达到节能和环保的目的。
被业界认为是目前最现实可行的节能环保方案。
在过去约10年里，随着高功率电力电子技术、
【总页数】1页(P10-10)
【作者】赵治国
【作者单位】同济大学新能源汽车工程中心
【正文语种】中文
【中图分类】U469.72
【相关文献】
1.混合动力及电动汽车动力系统的未来博格华纳eGearDrive(R)变速系统+电机综合解决方案 [J], 忻文
2.基于信息融合技术的混合动力汽车动力系统控制策略的研究 [J], 邹德伟;韩以伦
3.混合动力变速器自动升级换代Toyota混合动力系统——SUV变速器的技术革新 [J], Kevin;Jost;王翔（翻译）;王永康（校对）
4.混合动力汽车动力系统电力电子技术集成探究 [J], 张续文
5.博格华纳eGearDrive~变速系统+电机的综合解决方案——混合动力及电动汽车动力系统的未来 [J],
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四轮驱动混合动力汽车模式切换协调控制
李天景;王琨;陆从相;刘鸿远;林兆擎
【期刊名称】《车用发动机》
【年(卷),期】2023()1
【摘要】混合动力汽车通过发动机和电机两种动力源实现多种驱动模式,不同动力源的切换对整车动力性能和驾驶性能有着重要影响。
在四轮驱动混合动力汽车的基础上,针对模式切换过程中不同动力源响应性差异造成驾驶性能变差的问题,以纯电动向混合驱动模式切换过程为研究对象,提出了以离合器、电机和发动机为控制对象的协调控制策略,通过控制离合器接合压力并结合电机定转矩补偿控制,同时对发动机转速进行PID闭环控制。
台架和实车试验结果表明:该控制策略能够快速平稳地实现驱动模式切换,提高了整车驾驶性能。
【总页数】6页(P78-83)
【作者】李天景;王琨;陆从相;刘鸿远;林兆擎
【作者单位】盐城工业职业技术学院汽车与交通学院;南京工业大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U463.4
【相关文献】
1.混合动力汽车模式切换协调控制
2.应用模型预测控制的混合动力汽车模式切换动态协调控制
3.基于P2.5构型的混合动力汽车模式切换动态协调控制策略
4.强混合
动力汽车驱动模式切换扭矩协调控制策略5.插电式P2混合动力汽车模式切换转矩协调控制策略
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四驱混合动力轿车串联式电液复合制动仿真
赵治国;彭玉钢
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2012(24)2
【摘要】针对自主开发的四轮驱动混合动力轿车,设计了串联式制动能量回收系统。
基于制动安全性和最大化回收制动能量的原则,提出了ABS液压制动与再生制动协调控制的电液复合制动控制策略。
该策略先根据驾驶员的操作实时计算制动强度和总需求制动力矩,然后依据制动强度大小对总需求制动力矩进行分配,并且实时检测
车轮滑移率以判断是否切换到ABS独立工作模式。
并在Simulink软件平台上建立了样车动力传动、制动系统及控制策略模型,分别在轻度、中度和紧急制动三种制
动工况下仿真了串联式制动能量回收系统的性能。
仿真结果表明:所提出的电液复
合制动控制策略能有效地提高制动能量的回收效率,且在紧急制动时能保证车辆的
制动稳定性能。
【总页数】8页(P448-455)
【作者】赵治国;彭玉钢
【作者单位】同济大学汽车学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.纯电动轿车电液复合制动控制策略仿真
2.插电式四驱混合动力轿车控制策略研究
3.串联式油电混合动力微型商用汽车动力系统匹配及仿真
4.液驱混合动力车辆制动过程能量损耗仿真研究
5.串联式电液复合制动系统及其液压力控制
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![一种功率分流混合动力系统模式切换方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/09120955c77da26924c5b0c5.png)
专利名称：一种功率分流混合动力系统模式切换方法专利类型：发明专利
发明人：赵治国,李蒙娜
申请号：CN201710437764.0
申请日：20170612
公开号：CN107351837A
公开日：
20171117
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种功率分流混合动力系统模式切换方法，用以实现纯电动至混合动力模式的平稳切换，包括以下步骤：1)采用离散动态规划的方法分别离线获取动力模式切换过程中，以整车平顺性为优化目标，在不同的设定条件下对应的多条发动机起动曲线；2)根据实际的运行条件和离线发动机起动曲线进行插值求解，得出实际运行时对应的最优发动机起动曲线，以及该曲线每个时刻对应的电机MG1、电机MG2的转矩和制动器B2的转矩控制值；3)对实际运行时对应的最优发动机起动曲线根据输出端转矩波动最小进行补偿，最终得到动力模式切换过程中对应的转矩控制值。
与现有技术相比，本发明具有提升驾驶平顺性、兼顾切换时间和能量消耗等优点。
申请人：同济大学
地址：200092 上海市杨浦区四平路1239号
国籍：CN
代理机构：上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：赵志远
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复合功率分流混合电动轿车驱动模式切换的协调控制
赵治国;代显军;王晨;张彤;袁喜悦
【期刊名称】《汽车工程》
【年(卷),期】2015(000)003
【摘要】为对带双行星排复合功率分流的混合动力轿车驱动模式切换过程中的转矩进行协调控制，采用基于转矩解耦的控制方法来求解不同切换阶段动力源的目标转矩。
在此基础上，针对切换过程中输出端转矩波动和发动机实际转矩难以精确确定等问题，提出了基于发动机转矩估计和电机转矩补偿的模式切换协调控制策略，并在Matlab/Simulink软件平台下进行仿真验证。
结果表明，该协调控制策略能有效降低切换过程中输出端的转矩波动和整车的冲击度。
【总页数】7页(P260-265,259)
【作者】赵治国;代显军;王晨;张彤;袁喜悦
【作者单位】同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804;同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804;同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804; 上海华普汽车有限公司，上海 201501;上海华普汽车有限公司，上海 201501;同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804
【正文语种】中文
【相关文献】
1.并联混合动力汽车驱动模式切换协调控制研究综述 [J], 张胜根;李军
2.基于参考模型的复合功率分流系统模式切换中的转矩协调控制 [J], 赵治国;蒋蓝星;李蒙娜;王茂垚
3.HEV驱动模式切换过程动力协调控制研究现状 [J], 王宝森;高继东;杨建军;于镒隆;高海洋
4.强混合动力汽车驱动模式切换扭矩协调控制策略 [J], 王银磊
5.双电机混合动力车辆串并联驱动模式切换控制方法 [J], 祝浩;张天强;刘元治;徐家良
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THS-III纯电动模式下的发动机转速控制赵治国;代显军;王晨;张彤;袁喜悦【摘要】利用杠杆法对THS-III混合动力系统的纯电动加速过程进行了动态分析，通过仿真比较了不同驱动需求转矩、发动机静态阻力转矩和扭转减振器阻尼对发动机转速波动的影响。
结果表明，纯电动模式下若仅对驱动电机实施转矩控制，可能会直接导致发动机被起动并产生转速波动，从而严重影响车辆行驶的平稳性。
为此，设计了纯电动模式发动机转速补偿控制策略，并合理地选择控制器采样时间。
经Matlab平台仿真验证，所采取的措施明显降低了发动机转速波动，在满足驾驶员转矩需求的情况下，改善了车辆行驶的平稳性。
%A dynamic analysis is conducted on the acceleration process of Toyota’s THS-III hybrid systemin its pure electric drive mode by using lever analogy technique. The effects of required drive torque, the static resist-ance torque of engine and the damping of torsional vibration damper on the fluctuations of engine speed are compara-tively analyzed by simulation. The results show that in pure electric drive mode, the sole torque control over driving motor may lead to engine being started unintentionally with speed fluctuation, severely affecting the ride comfort of vehicle. Accordingly, a compensation control strategy for engine speed in pure electric drive mode is devised with the sampling time of controller properly chosen. The final simulation with Matlab verifies that the measures taken ap-parently reduce the fluctuation of engine speed and improve the ride comfort of vehicle while meeting the torque re-quirement of driver.【期刊名称】《汽车工程》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】6页(P1345-1350)【关键词】混合动力汽车;THS-III;杠杆法;纯电动模式;发动机转速补偿控制【作者】赵治国;代显军;王晨;张彤;袁喜悦【作者单位】同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804;同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804;同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804; 浙江吉利罗佑发动机有限公司，宁波 315300;浙江吉利罗佑发动机有限公司，宁波 315300;同济大学新能源汽车工程中心，上海 201804【正文语种】中文前言丰田Prius混合动力汽车最新搭载的THS-III(Toyota hybrid system)系统采用独特的双行星排动力分配和双电机结构，具有纯电动和混合动力两种运行模式。
机 械 工 程 学 报JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 第47卷第4期 2011年2月Vol.47 No.4 Feb. 2011DOI ：10.3901/JME.2011.04.100四轮驱动混合动力轿车驱动模式切换控制*赵治国 何 宁 朱 阳 余卓平(同济大学汽车学院 上海 201804)摘要：混合动力汽车存在多种驱动模式，模式切换过程中相关动力源输出转矩的协调控制对车辆动力性及驾驶性能有重要影响。
以四轮驱动混合动力轿车为研究对象，针对其在驱动过程中的模式切换可能导致的驾驶性能变差问题，重点考察纯电动向四轮混合驱动模式的切换过程，考虑动力耦合过程发动机和轮毂电机间动态特性的差异，设计出无扰动模式切换控制策略。
在Matlab/Simulink/SimDriveline 软件平台上建立四轮驱动混合动力轿车前向仿真模型，对模式切换控制策略的性能进行模拟。
仿真和实车试验结果表明：所设计的模式切换控制策略可保证模式切换过程中的动力传递平稳性，有效地抑制了因动力耦合所造成的纵向冲击，在满足驾驶员需求转矩的前提下，提高了四轮驱动混合动力轿车的驾驶性能。
关键词：四轮驱动 混合动力轿车 模式切换控制 实车道路试验 驾驶性能 中图分类号：U463Mode Transition Control for Four Wheel Drive Hybrid Electric CarZHAO Zhiguo HE Ning ZHU Yang YU Zhuoping(School of Automotive Studies, Tongji University, Shanghai 201804)Abstract ：There are many driving modes existing in the hybrid electric vehicle (HEV), the torque coordination problem of related power sources during the transition of different modes is essential to vehicle’s power and drivability performance. Based on the four wheel drive hybrid electric car, focusing on the switching from pure electric mode to hybrid four wheel drive mode as well as considering the difference of dynamic characteristics between ICE and in-wheel motors, bumpless mode switching control strategy is designed in order to solve drivability issues caused by propulsion mode’s change during the vehicle running process. Forward simulation model of four wheel drive HEV is built on Matlab/Simulink/SimDriveline platform, simulation and real vehicle road test of mode switching control strategy are carried out. Results show that the designed control strategy can ensure a smooth power transfer during the mode switching process, and can effectively suppress the longitudinal impact caused by power coupling. Finally an enhanced drivability is achieved on condition of satisfying driver’s requirement on torque.Key words ：F our wheel drive Hybrid electric car Mode switching control Real vehicle road test Drivability performance0 前言混合动力汽车配备了多个动力源，为提高动力系统的能量转换效率，可根据行车需要选择动力源间的不同组合，便形成了不同的驱动工作模式。
工作模式间的切换常伴随不同动力源输出转矩的大幅变化或突变，从而导致动力输出的不平稳，影响了整车驾驶性能。
如何在保证混合动力汽车节能减排的同时通过模式切换控制提高其驾驶性能，正受∗ 国家高技术研究发展计划资助项目(863计划，2006AA11A130)。
20100430收到初稿，20101025收到修改稿到越来越多的关注。
模式切换控制在满足驾驶员对驱动转矩需求的前提下，通过控制发动机和电动机协调有序工作，以抑制变速箱输出轴转矩的较大波动。
考虑到电动机较发动机具有更快的响应速度和控制精度，目前混合动力模式切换控制研究中，多采用电动机转矩的快速补偿来克服发动机动态特性不足的思路。
童毅等[1]论述了动态协调控制问题的产生原因及控制必要性，在转矩管理策略的基础上，提出了面向动态协调问题的“发动机转矩开环+发动机动态转矩估计+电动机转矩补偿”的控制算法体系结构。
ROY 等[2]建立了发动机转矩状态观测器，实时2011年2月赵治国等：四轮驱动混合动力轿车驱动模式切换控制101计算了发动机转矩波动，并通过电动机输出相应的补偿转矩，以抵消发动机转矩脉动。
丰田THS(Toyota hybrid system，THS)系统[3-4]采用行星齿轮机构通过可测的发电机转矩直接计算发动机转矩，利用电动机转矩对发动机转矩进行动态调整，解决了不同动力源间的动态协调控制问题。
混合动力汽车模式切换本质为混杂系统的切换问题，KOROWAIS等[5]将模式划分为不同子域并设计了相应控制器，探讨了混杂系统的切换控制问题，并基于仿真研究了并联混合动力系统模式切换问题。
以自主开发的四轮驱动混合动力轿车为研究对象，针对其在驱动过程中的模式切换可能导致的驾驶性能变差问题，重点考察了纯电动向四轮混合驱动模式的切换过程，以混杂系统切换为理论依据，借鉴无扰动切换控制[6]的基本思路，设计了无扰动模式切换控制策略并进行了实车试验。
保证了模式切换过程动力传递的平稳性，有效地抑制了因动力耦合所造成的纵向冲击，在满足驾驶员需求转矩的前提下，提高了四轮驱动混合动力轿车的驾驶性能。
1 整车模型四轮驱动混合动力轿车动力总成包括：发动机、集成起动发电一体机(Integrated starter generator， ISG)、轮毂电机、动力蓄电池组以及机械式自动变速器(Automated mechanical transmission，AMT)等，如图1所示。
该车ISG电机与发动机同轴，可作为起动电机快速起动发动机，轮毂电机输出转矩直接作用于车轮，可在低速时单独驱动车辆行驶。
同时，ISG电机和轮毂电机均既可作为电动机对整车助力，又可作为发电机发电或回收再生制动能量。
图1 四轮驱动混合动力轿车动力系统结构考虑到模型参数获取的难易程度和控制精度的要求，采用稳态模型加动态修正的方法对主要动力元件建模。
1.1 发动机模型由于稳态情况下发动机输出转矩是其转速和节气门开度的函数，故可利用发动机试验数据，采用多项式拟合的方法建立发动机的数值模型。
同时，考虑到车辆在起动、变速情况下，油门开度变化迅速，发动机达到稳态需要历经一个动态过程，故以一阶惯性环节对发动机的转矩进行修正，以表征其态特性。
e ee1(,)1T fsωατ=+(1) 式中e T——发动机输出转矩eω——发动机转速α——节气门开度eτ——发动机转矩响应时间常数f——发动机转矩特性函数1.2电动机模型ISG电机和轮毂电机均为永磁同步电动机，根据试验获得的电动机效率特性数据建立了电动机模型，采用一阶惯性环节对电动机转矩进行动态修正mr dismax e mrmmmr chmax e mrmmin(,())01min(,())01T T TsTT T Tsγωτγωτ⎧>⎪+⎪=⎨⎪>⎪+⎩(2)式中m T——电动机输出转矩mrT——电动机请求转矩γ——电油门开度mτ——电动机时间常数dismax e()Tω——转速eω下电动机最大输出转矩chmax e()Tω——转速eω下电动机最小转矩(即作为发电机工作时的最大转矩)1.3动力蓄电池模型样车配备了标称容量6.5 A·h，额定电压312V的镍氢蓄电池组。
考虑到主要研究整车在模式切换过程中的驾驶性能，对电池模型的精度不作过高要求。
为研究方便，此处忽略温度对蓄电池组的影响，以等效内阻模型为基础建模[7]。
其中，蓄电池荷电状态(State of charge，SOC)的计算采用安时累计算法，则蓄电池荷电状态值cap usedCcap100%Q QSQ−=×(3) 式中capQ——电池安时容量usedQ——电池已消耗电量机 械 工 程 学 报 第47卷第4期102 ess usedess d 0d 0I t I Q I t I ηη⎧⎪≥⎪=⎨⎪<⎪⎩∫∫(4) 式中，ess η是电池充放电效率，也是电池内阻int R 和开路电压oc U 的函数 1.4 传动系模型 传动系由离合器、变速器和驱动桥组成。
其中，变速器和驱动桥模型均采用对应的传动比关系来描述。
离合器模型根据其分离、滑磨、结合3种状态来建立。
在分离状态下，动力传递为零；在结合状态下，动力等值传递；在滑磨状态下，传递的转矩计算如下。
c c c c c sgn()T z A p µ∆= (5) 式中 c T ——离合器传递的转矩Z ——离合器摩擦片数c µ ——摩擦面间的动摩擦因数c A ——摩擦片有效面积c p ——离合器接合压力c ∆ ——离合器主、从动端转速差1.5 车辆纵向动力学模型根据研究需要，建立的车辆模型只涉及纵向动力学，不考虑垂向振动和操纵稳定性。
由汽车行驶动力学方程[8]可得2D t cos sin 21.15C AF mgf u mg mu ααδ=+++ (6)式中 F t ——驱动力m ——汽车总质量 F ——滚动阻力系数α ——坡度角A ——汽车迎风面积 C D ——空气阻力系数 u ——车速δ ——汽车旋转质量换算系数 2 控制策略 2.1 四轮驱动混合动力轿车驱动模式划分及切换 采用基于转矩分配的整车能量管理策略，以发动机稳态效率特性图为基础，将转矩作为最主要的控制变量，对发动机和电机动力输出进行合理分配，一方面通过电动机助力和ISG 主动充电来调整发动机负荷，同时取消了发动机怠速运行工况，在低速、低负荷时由轮毂电机驱动车辆，使得发动机工作在最佳效率区，提高整车的燃油经济性；另一方面，对电动机助力、行车主动充电和减速/制动时被动充电进行合理控制，使蓄电池SOC 处于充放电内阻相对较低的区域，以减少电池的充放电损失，提高能量转换效率。
