混合电动汽车模糊控制策略仿真分析

ISG混合动力汽车控制策略研究及仿真
王峰;袁银南;王忠
【期刊名称】《机械设计与制造》
【年(卷),期】2009(000)001
【摘要】混合动力汽车在节能减排方面体现了巨大的优势,成为当前的研究热点.对于混合动力汽车而言,制定合适的控制策略是实现整车良好性能的关键.介绍了用于ISG型并联混合动力汽车的几种控制策略,详细分析了各种控制策略的控制思想,并通过仿真对各种控制策略下汽车的性能进行了对比研究.
【总页数】3页(P203-205)
【作者】王峰;袁银南;王忠
【作者单位】江苏大学,汽车与交通工程学院,镇江,212013;江苏大学,汽车与交通工程学院,镇江,212013;江苏大学,汽车与交通工程学院,镇江,212013
【正文语种】中文
【中图分类】TH16;U469.7
【相关文献】
1.ISG混合动力汽车模型预测控制策略研究 [J], 赵韩;吴迪
2.ISG混合动力汽车控制规则优化与转矩分配策略研究 [J], 周奇勋;曹世宏;季新杰
3.ISG混合动力汽车制动力动态协调控制策略研究 [J], 李清纯;颜景斌;王旭东
4.串联式混合动力汽车能量控制策略研究与仿真分析 [J], 张丹;李治国;陈标
5.ISG型混合动力汽车模糊控制策略及仿真 [J], 胡洪祥;秦大同;舒红;杨亚联;丁李辉
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新能源汽车A版太阳能混合动力电动汽车驱动系统及模糊控制祁俊荣　钟绍华　(武汉理工大学)【摘要】　能源危机和环境污染是当今世界面临的两大问题,太阳能电动车将对解决面临的能源危机和环境污染具有重大意义。

受技术和天气因素的影响,需要将其和传统的发动机结合成混合动力电动汽车。

文章对太阳能动力电动汽车驱动系统进行简要设计,并对其控制策略进行简要分析,提出了一种变结构模糊控制系统。

【主题词】　电动汽车　混合动力　驱动系统 20世纪90年代以来,全球性的石油危机及大气污染使汽车的节能和环保性能日益得到重视。

特别对于汽车密集、交通拥挤的大城市而言,汽车频繁起停造成的内燃机变工况(特别是低速怠速)运行是造成尾气排放严重、耗油高的主要原因。

环境保护呼声的高涨和石油储量日益短缺的压力,迫使人们重新考虑未来汽车问题,清洁、环保、节能和可再生的新能源汽车已成为世界汽车工业发展的热点。

相对于石油、天然气等不可再生能源而言,太阳能是一种取之不尽、用之不竭的“绿色”可再生能源。

因此,本文设计了太阳能电机和内燃发动机混合驱动的太阳能混合电动汽车驱动系统,并对其控制系统进行了分析。

1　驱动系统构成及工作原理太阳能混合动力电动汽车驱动系统的结构如图1图1　太阳能混合动力驱动系统结构图 延,使车市流通业态有了一个很平稳的过渡,厂家和商家均有充足的时间双向选择。

2005年轿车市场的上述积极变化,为2006年轿车市场继续保持平稳增长打下了较好的基础;同时,下面的一些因素也将有利于汽车市场的健康发展:2006年是“十一五”规划的第1年,国家将继续保持宏观经济政策的连续性和稳定性,继续实施稳健的财政政策和货币政策,政策环境总体向好;国家继续执行“鼓励汽车进入家庭”的政策,私车市场将继续发展。

国家综合管理部门的收稿日期:2006-03-06智囊机构建议,2006年将实施“稳房促车”的消费政策;2006年我国的整车关税将降至25%,零部件平均关税降到10%;同时,还取消外资进入我国服务贸易领域的限制。

基于ADVISOR二次开发的Plug-in HEV模糊控制研究谭德荣;孙静霞;王兴伟【摘要】Based on the characteristics of plug-in hybrid electric vehicle, PHEV optimal fuzzy control was proposed. The engine operating points were controlled on optimal fuel consumption curve. On the basis of the power request and SOC, the fuzzy controller could distribute the engine given power and the condition of SOC drop with insufficient of energy recovery was improved to realize constant SOC control. Furthermore, ADVISOR was developed by fuzzy control model embedding and simulated under different driving cycle. The study proved that PHEV optimal fuzzy control could realize the constant SOC control under road conditions, so that it has good robustness.%针对插电式混合动力电动汽车(PHEV)运行特点,提出了PHEV最优模糊控制策略.模糊控制器将发动机的工作点控制在发动机最小燃油消耗的高效率区间内,使发动机具有较好的燃油经济性.根据路况功率需求和蓄电池SOC,调节发动机给定功率,并对能量回收不足SOC下降的情况进行改进,实现电池SOC平衡控制.将建立的模糊控制模型嵌入ADVISOR仿真软件,进行二次开发,在不同工况下进行仿真实验.结果表明:PHEV最优模糊逻辑控制具有较好的鲁棒性,在能量回收不足工况下实现电池SOC平衡,且具有较好的燃油经济性.【期刊名称】《重庆交通大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(030)005【总页数】5页(P1054-1058)【关键词】插电式混合动力电动汽车;仿真;控制策略;模糊控制【作者】谭德荣;孙静霞;王兴伟【作者单位】山东理工大学交通与车辆工程学院,山东淄博255049;山东理工大学交通与车辆工程学院,山东淄博255049;山东理工大学交通与车辆工程学院,山东淄博255049【正文语种】中文【中图分类】U469.72随着社会的进步、科技的发展，面对传统汽车亟待解决的一系列问题，具有改善油耗、降低排放等优势的混合动力电动汽车(HEV)开始大范围的推广。

基于模糊控制的ISG-FHEV等效燃油消耗最小策略付主木;刘晓真;周祥【摘要】针对ISG重度混合动力汽车,设计了一种基于模糊控制的等效燃油消耗最小策略,以提高发动机和电机驱动系统效率以及整车的燃油经济性.通过对整车等效燃油消耗的分析,构建了整车等效燃油消耗最小目标函数;引入模糊控制对等效因子进行调整,加强等效因子对行驶工况的适应性和对电池荷电状态的偏差控制.仿真结果表明,所设计的控制策略与常规ECMS相比,发动机效率提高8.3 %,电机驱动效率提高11.1 %,百公里耗油量降低8.4%.%In order to improve the driving efficiency of the engine and motor and the vehicle fuel economy further,an Equivalent Consumption Minimization Strategy(ECMS)based on fuzzy control is designed for a Full Hybrid Electric Vehicle assisted by an Integrated Starter Generator(ISG-FHEV). Firstly,based on the analysis of the equivalent fuel consumption of the vehicle,the equivalent fuel consumption minimization objective function is constructed. Secondly,the equivalent factor is adjusted by the introduction of fuzzy control to enhance the adaptability to the driving cycle and the deviation control of battery state of charge(SOC). The simulation results show that compared with the ECMS, the engine efficiency increases 8.3 %,motor driving efficiency increases 11.1 %,fuel consumption to travel 100 km decreases 8.4 %.【期刊名称】《火力与指挥控制》【年(卷),期】2017(042)010【总页数】6页(P103-108)【关键词】混合动力汽车;燃油经济性;等效因子;等效燃油消耗最小策略;模糊控制【作者】付主木;刘晓真;周祥【作者单位】河南科技大学信息工程学院,河南洛阳471023;河南省机器人与智能系统重点实验室,河南洛阳471023;河南科技大学信息工程学院,河南洛阳471023;河南科技大学电气工程学院,河南洛阳471023【正文语种】中文【中图分类】TP391.9作为轻中度混合动力汽车的组合，拥有ISG电机和主电机的ISG重度混合动力汽车（Full Hybrid Electric Vehicle assisted by an Integrated Starter Generator，ISG-FHEV），同时具有轻中度结构的特性和优点，不仅为发动机提供更多的电机助力，而且在行车充电和再生制动情况下均有较高的发电效率，对于提高发动机和电机驱动系统以及整车效率有着很大的潜力［1-2］。

混合动力汽车的能量控制策略能量管理策略的控制目标是根据驾驶人的操作，如对加速踏板、制动踏板等的操作，判断驾驶人的意图，在满足车辆动力性能的前提下，最优地分配电机、发动机、动力电池等部件的功率输出，实现能量的最优分配，提高车辆的燃油经济性和排放性能。

由于混合动力汽车中的动力电池不需要外部充电，能量管理策略还应考虑动力电池的荷电状态（SOC）平衡，以延长其使用寿命，降低车辆维护成本。

混合动力汽车的能量管理系统十分复杂，并且因系统组成不同而存在很大差别。

下面简单介绍3种混合动力汽车的能量管理策略。

1、串联式混合动力汽车能量管理控制策略由于串联混合动力汽车的发动机与汽车行驶工况没有直接联系，因此能量管理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。

为优化能量分配整体效率，还应考虑传动系统的动力电池、发动机、电动机和发电机等部件。

串联式混合动力汽车有3种基本的能量管理策略。

（1）恒温器策略当动力电池SOC低于设定的低门限值时，起动发动机，在最低油耗或排放点按恒功率模式输出，一部分功率用于满足车轮驱动功率要求，另一部分功率给动力电池充电。

而当动力电池SOC上升到所设定的高门限值时，发动机关闭，由电机驱动车辆。

其优点是发动机效率高、排放低，缺点是动力电池充放电频繁。

加上发动机开关时的动态损耗，使系统总体损失功率变大，能量转换效率较低。

（2）功率跟踪式策略由发动机全程跟踪车辆功率需求，只在动力电池SOC大于设定上限，且仅由动力电池提供的功率能满足车辆需求时，发动机才停机或怠速运行。

由于动力电池容量小，其充放电次数减少，使系统内部损失减少。

但是发动机必须在从低到高的较大负荷区内运行，这使发动机的效率和排放不如恒温器策略。

（3）基本规则型策略该策略综合了恒温器策略与功率跟踪式策略的优点，根据发动机负荷特性图设定高效率工作区，根据动力电池的充放电特性设定动力电池高效率的SOC范围。

同时设定一组控制规则，根据需求功率和SOC进行控制，以充分利用发动机和动力电池的高效率区，使两者达到整体效率最高。

混合动力汽车模糊逻辑控制策略的建模和仿真
沈明星;杨农林
【期刊名称】《上海汽车》
【年(卷),期】2006(000)008
【摘要】并联混合动力汽车(PHEV)中内燃机和电机之间存在动力的耦合和分离过程,能量管理策略比较复杂.文章提出了基于模糊逻辑控制扭矩分配策略,建立了各功能组件模型,并利用ADVIS0R2002的仿真环境,完成了该模糊逻辑扭矩控制策略和电气辅助控制策略仿真比较.结果表明,文章提出的模糊逻辑控制策略对提高混合动力汽车的动力性、燃油经济性和改善排放有明显的作用.
【总页数】4页(P3-6)
【作者】沈明星;杨农林
【作者单位】交通科学与工程学院;交通科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】U46
【相关文献】
1.并联式混合动力汽车模糊逻辑控制策略的研究 [J], 蒋洪平;过磊
2.并联混合动力汽车模糊逻辑控制策略的建模和仿真 [J], 沈明星;杨农林
3.并联混合动力汽车模糊逻辑控制策略仿真研究 [J], 刘汉如
4.基于模糊逻辑并联混合动力汽车控制策略研究 [J], 张志文;张硕;李天宇
5.混合动力汽车模糊逻辑控制策略研究 [J], 钟彦雄
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并联式混合动力汽车模糊控制策略优化黄禀通，朱建军，周忠伟，陈登攀（太原理工大学机械与运载工程学院，山西太原030024）来稿日期：2020-02-06基金项目：山西省应用基础研究项目（201701D121125）作者简介：黄禀通，（1996-），男，山西人，硕士研究生，主要研究方向：混合动力汽车能量管理策略；朱建军，（1974-），男，山西人，博士研究生，副教授，主要研究方向：新能源汽车1引言并联式混合动力电动汽车可应对不同运行工况的需求，调配整车各动力源之间的能量流分布[1]。

如何实现综合优化的经济和排放性能的能量管理策略是针对并联式驱动系统的研究热点。

在实际问题中，并联式驱动系统结构及控制形式较为复杂，存在大量的复杂因素，难以用数学模型精确描述。

模糊控制具有较强的鲁棒性及实时性[2]，将模糊控制与并联式驱动策略相结合，可以有效提升整车性能[3]。

模糊控制器隶属度及模糊规则的制定主要依赖于操作者的经验，具有一定局限性，因此需要对模糊控制进行优化以保证控制效果。

作为高效的全局性搜索算法，遗传算法被广泛应用于复杂非线性系统。

文献[4-6]分别以装备超级电容的分离轴式、双轴并联式、单轴并联式混动汽车为原型，将遗传算法应用于模糊隶属度的优化之中并在ECE 及NEDC 工况下进行验证，得出优化后的模糊控制可以进一步提升驱动系统性能，改善整车燃油经济性及动力性。

文献[7-8]分别以并联式PHEV 和差速耦合混动汽车为模型优化模糊规则，并于UDDS 工况下验证了优化后模糊控制器的有效性。

上述文献均采用遗传算法对并联式混动汽车隶属度函数或模糊规则进行优化，未曾考虑动力系统参数对并联式整车性能的影响。

为进一步提升模糊控制能量管理策略性能，以某并联式混合动力汽车为原型，在MATLAB/Simulink 平台建立了一种三输入单输出的模糊驱动控制器，并利用遗传算法实现模糊规则及整车动力性参数的优化，最后在HIL （Hardware-in-the-loop ）测试平台下验证了优化策略的有效性。

ＣＲＵＩＳＥ软件及其在电动汽车仿真中的应用对一些特性复杂的模块（如电动机），可以在参数设置窗口通过编辑图表曲线建立曲线图（如速度一转矩特性曲线）来实现参数设置。

图２ＣＲＵＩＳＥ中实现的电动汽车为了在ＣＲＵＩＳＥ中实现能量管理控制策略，充分发挥电池加超级电容能量存储结构的优势，可以通过ＣＲＵＩＳＥ提供的ＭａｔｌａｂＤＬＬ、ＭａｔｌａｂＡＰＩ模块将在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立的控制策略加入至ＵＣＲＵＩＳＥ中。

也可以利用ＣＲＵＩＳＥ中的ＢｌａｃｋＢｏｘ模块将用户编写的Ｃ、ＦＯＲＴＲＡＮ语言的控制策略嵌入在ＣＲＵＩＳＥ中。

这里采用ＭａｔｌａｂＡＰＩ模块的形式实现控制策略的仿真。

控制逻辑如下Ｈ。

：１）汽车平稳行驶时，由电池给电动机供电，并根据超级电容的ＳＯＣ值决定是否向超级电容充电；２）汽车启动或爬坡时，由电池和超级电容同时提供驱动能量；３）刹车或下坡时，电动机向电池和超级电容回馈能量；在Ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立的控制模型如图３所示。

模型的输入来自ＣＲＵＩＳＥ的电机负载信号、车速、超级电容容量、刹车压力信号等，主要通过模糊逻辑控制器将包括电机负载信号，刹车压力、ＤＣ／ＤＣ控制信号作为输出信号返回至ＵＣＲＵＩＳＥ中。

图３控制策略模型图３４９CRUISE软件及其在电动汽车仿真中的应用作者：吴剑， 张承慧， 崔纳新， 李珂作者单位：山东大学,控制科学和工程学院,济南,2500611.学位论文石庆升纯电动汽车能量管理关键技术问题的研究2009面对日趋严重的能源短缺与环境恶化问题，新型车辆的开发利用愈来愈受到各国政府和工业界的高度重视。

在这种背景下，清洁无污染、零排放的纯电动汽车成为当今最有发展前途的交通工具之一。

纯电动汽车作为一种有限能量电源供电系统，其能量优化和控制，即能量管理问题的研究意义十分显著，正成为电动汽车领域研究的热点问题。

随着电力电子技术和计算机技术在汽车领域中的推广和应用，纯电动汽车的能量管理系统不断完善。

混合储能控制策略混合储能控制策略是指通过将多种储能技术结合应用，实现能量的高效转换和利用的一种控制策略。

随着能源需求的不断增长和可再生能源的快速发展，混合储能系统被广泛研究和应用，为解决能源供需平衡、提高能源利用效率和降低能源消耗等方面提供了新的解决方案。

混合储能控制策略主要包括能量管理和功率管理两个方面。

能量管理是指根据能源的供需情况，合理调配和管理储能系统中的能量，实现能量的高效转换和利用。

功率管理是指根据负荷需求的变化，控制储能系统的输出功率，使其在最佳工作状态下运行，提高系统的效率和稳定性。

在混合储能系统中，常见的储能技术包括电池储能、超级电容储能和压缩空气储能等。

这些储能技术具有各自的特点和优势，通过合理的组合和调配，可以实现能源的灵活调度和优化利用。

例如，在电力系统中，可以通过混合储能系统将风电和太阳能等不稳定的可再生能源平稳地注入电网，提高电力系统的可靠性和稳定性。

在交通领域，混合储能系统可以应用于电动汽车和混合动力汽车中，提供持续的动力输出和较长的续航里程。

混合储能控制策略的关键是合理的控制算法和策略设计。

通过对混合储能系统进行建模和仿真分析，可以确定最优的控制策略和参数配置。

常见的控制算法包括模糊控制、最优控制、预测控制等。

这些算法可以根据不同的应用场景和需求，实现对混合储能系统的精确控制和优化调度。

混合储能控制策略还需要考虑到系统的安全性和可靠性。

通过合理的系统设计和故障保护机制，可以提高混合储能系统的运行安全性和可靠性。

例如，在电池储能系统中，需要考虑电池的充放电保护、温度控制和容量衰减等问题，以确保系统的长期稳定运行。

混合储能控制策略是一种有效的能量管理和功率管理方法，可以实现能源的高效转换和利用。

通过合理的储能技术组合和控制算法设计，可以优化混合储能系统的性能和经济效益，为能源转型和可持续发展提供支持。

混合储能控制策略的研究和应用将在未来的能源领域发挥重要作用，推动能源技术的创新和进步。

摘要迫于能源危机和环境保护两大压力，混合动力电动汽车在全世界范围内得到大力发展。

混合动力电动汽车(HEV)可以视为是传统燃油汽车向纯电池电动汽车的转变时期，由电动机和内燃机结合使用的一种过渡车型。

它虽然没有实现零排放，但在电动汽车的储能部件—电池没有根本性突破以前，其所能达到的动力性、经济性和排放指标是缓解汽车需求与环境污染及石油短缺矛盾日益尖锐的理想途径之一。

控制策略是混合动力汽车运行的核心。

混合电动汽车是一种准环保型的车辆，其能源装置通常由发动机，电池和电机组合而成。

它能根据不同的行驶工况，实现单能源或多能源联合驱动方式，达到减少油耗和排放的最终目的。

因此，在整车配置确定的前提下，如何实现多种动力源的协调工作，是混合电动汽车能源管理核心之一。

本课题由于内容十分宽广，再加上本人本科阶段学习理论水平有限，故将本课题研究内容适当缩小。

故本课题通过现今主流的控制策略分析，对同一车型在ADVISOR软件内置不同控制策略的比较仿真，寻找城市路况下比较可行的控制策略。

关键词；汽车混合动力，控制策略，仿真，ADVISORABSTRACTForced the two pressure of Energy crisis and environmental protection，Hybrid electric vehicles are actively developed in the world. Hybrid electric vehicle (HEV) can be regarded as the period of change from a traditional fuel cell cars to pure electric，and it is a transitional model that combined with electric motors and internal combustion engine. Although it does not achieve zero emissions，before the energy storage components in electric cars - Battery had no fundamental breakthrough，What power，economy and emission targets can be achieved is one of the increasingly acute and good way through mitigation of environmental pollution and automobile demand and conflict between the oil shortage.Control strategy is the core operation of hybrid vehicles. Hybrid electric vehicle is a standards of environmental protection mode vehicles，the energy unit is usually combinde with the engine，batteries and motor. According to different driving conditions，It can realize single-energy or energy co-driven approach to reducing fuel consumption and emissions of the ultimate goal. Therefore，before determining the vehicle configurations ，How to achieve the coordination of a variety of power sources，hybrid electric vehicle energy management is one of the core.As the content of this topic is very broad，together with my undergraduate level of learning theory is limited，the contents of this paper of the appropriate reduced.Therefore，this paper builds the same simulation model to get comparison of different control strategies by ADVISOR，based on the current popular control strategy . To find control strategy in the urban operation condition.Key words：hybrid control strategy，simulation，ADVISOR目录1 绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------11.1混合动力汽车研究背景-----------------------------------------------------------------------------------11.2国内外混合动力发展状况-------------------------------------------------------------------------------21.3混合动力汽车控制策略的研究现状------------------------------------------------------------------2 1.4 本文主要研究内容------------------------------------------------------------------------------4 2混合动力系统分类与选择--------------------------------------------------------------------------------52.1混合动力汽车的类型及特点---------------------------------------------------------------------------52.1.1 串联式混合动力结构与性能特点-----------------------------------------------------------52.1.2 并联式混合动力结构与性能特点-----------------------------------------------------------52.1.3 混联式混合动力结构与性能特点-----------------------------------------------------------62.2 混合动力汽车混合度-----------------------------------------------------------------------------------82.3电池的能量存储及电池管理系统-------------------------------------------------------------------8 3混合动力汽车控制策略研究-------------------------------------------------------------------------103.1混合动力汽车控制策略的设计要求--------------------------------------------------------------103.2混合动力汽车控制策略-------------------------------------------------------------------------------103.2.1串联型混合动力汽车的控制策略---------------------------------------------------------103.2.2并联型混合动力汽车的控制策略---------------------------------------------------------113.2.3混联型混合动力汽车的控制策略---------------------------------------------------------13 4基于ADVISOR的仿真及分析--------------------------------------------------------------------------154.1 ADVISOR仿真软件简介-------------------------------------------------------------------------------154.2混合动力汽车仿真方法-------------------------------------------------------------------------------164.2.1前向仿真法----------------------------------------------------------------------------------------164.2.2 后向仿真法---------------------------------------------------------------------------------------164.3 ADVISOR中混合动力汽车主要部件的建模实现---------------------------------------------174.3.1仿真模型选择-------------------------------------------------------------------------------------174.3.2仿真模型主要部件选择-----------------------------------------------------------------------174.4仿真结果对比---------------------------------------------------------------------------------------------194.4.1 Prius车辆和Conventional车辆动力性对比-------------------------------------194.4.2 Prius车辆和Conventional车辆排放性对比-------------------------------------214.4.3 Prius车辆和Conventional车辆燃油经济性对比------------------------------225 ADVISOR中控制策略对比仿真------------------------------------------------------------------------245.1 并联控制策略------------------------------------------------------------------------------------------245.2 电辅助控制---------------------------------------------------------------------------------------------245.3 模糊控制策略------------------------------------------------------------------------------------------255.4 不同策略仿真对比-----------------------------------------------------------------------------------265.4.1 建模和部件参数选择-------------------------------------------------------------------------265.4.2 策略性能仿真-----------------------------------------------------------------------------------275.5 小结------------------------------------------------------------------------------------------------------306 总结----------------------------------------------------------------------------------------------------------------31参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------------------32致谢----------------------------------------------------------------------------------------------------------------331 绪论1.1混合动力汽车研究背景迫于能源危机和环境保护两大压力，混合动力电动汽车在全世界范围内得到大力发展。