英语原文共 11 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
混合电动车控制：一般概念以及实例介绍
摘要：
本文主要阐述混合电动车（HEV）控制的一般概念以及相关分析。各个系统，组件和概念将被详细的介绍，以说明本研究目前在行业中的重要地位。HEV的混合控制策略被分为好多类，目前的研究是为了预测此领域的未来趋势。本文还将提供一个真实的例子，说明HEV的关键概念。
1引言：
混合电动汽车的出现（REV s）在汽车研究领域开辟了新的一页，其中的一些技术与其他领域息息相关。 由于REV控制技术具有广泛的应用范围，所以我们开发出了各种各样的概念，难以给出所有这些概念的一般解释。
然而，本文阐述了REV控制优化中当前涉及的一般概念。与当前科技相关的一些通识参数将会被讨论来明确其优劣性。 还将提供一种新颖的混合控制的方法; 目的是展示在未来的REV控制策略中可以需要考虑的参数。
作者所属的集团内已经开展了一项与城市混合动力汽车的优化效率，乘客便利性，车辆能源消耗的相关项目，该项目是使用收集的数据，如速度和乘客信息，以优化燃油效率，并减少公交车的排气量。
本文分为两个主要部分。考虑所涉及的相关要素和可能的策略，第一部分将会对REV的控制进行介绍。 第二部分将介绍一个说明HEV控制（CHOICE）概念的实际项目。
2 HEV中的控制
基于特定输入通常可以预测到实验系统的输出结果，如果结果与预测值不符，则必须实施一种控制方法以提供必要的校正和调整。 主要电气设备（如REV）中的控制系统基于运行期间的实际事件实时运行。
除了REV控制系统对正常的控制系统（如安全问题）的处理任务外，仍还有其他方法以及某些操作值得注意。 Tbe HE V策略是最有趣的，因为它需要确定在驾驶汽车时需要使用哪些能源，以及在制动时恢复能量的程度。本文中的REV控制将主要集中在对当前平行REV配置的分析。为了覆盖这一领域，着重要介绍以下概念：
2.1控制器
例如涉及到REV控制的雷达控制系统，图1示出了其与功能相联系的一般互连方案。 车辆管理单元（VMU）被认为是控制系统的关键，因为它提供了对所有其他系统组件的管理。 每个系统对于各自的功能是负责任的，这意味着例如分别存在相应的管理配置来监视发动机，离合器，电动机和电池系统;这些将在以下小节中进一步解释。 事件或请求的响应被报告给VMU，VMU反过来做出操作决定。 系统和VMU之间的通信通常通过CAN总线来实现
2.1.1车辆管理单元（VMU）
车辆管理单位（VMU）被认为是车辆的大脑。 VMU从其他系统（包括电池管理）系统（BMS），电机管理系统（MMS）和引擎管理系统（EMS）收集和处理必要的数据，以确定每个单独事件的最佳响应。 当VMU做出决定时，它将与最终执行负责的必要系统进行通信。 因此，VMU在REV内部实现控制，通过外围设备向VMU提供数据并执行其命令。
基本上，VMU负责以下任务：
如图1所示，VMU必须检测驾驶员的基本意图。 换句话说，它必须检测加速，减速和制动要求，以便对其进行调节。VMU控制系统必须调节各系统在进程中的同步性。在并联REV中，尽管图1中未示出，但VMU负责牵引驱动。这要依靠监视系统来监控驱动组件的安全操作，例如抽取电池。 对于这项技术，现代发展及可靠性技术能够保证其得以实现。如上所述，VMU必须实施REV策略。这种策略控制电动机，内燃机（ICE）和其中的相关组合，具体取决于系统的输入和处理的数据量。
结论:VMU通过相关的嵌入式软件，协调车辆中所有系统的操作对其进行合理的组合来达到最好的运行结果。
a）BMS功能
电池管理系统（BMS）是增加电池寿命的子程序或系统，防止电池面临严重危险。此外，BMS功能包括对电池状态的估计。因此，BMS功能的主要功能是：
1)保护电池或使电池免受损坏。
2)延长电池电量。
3)保持电池稳定，可满足规定的应用的功能要求。
4)在容量和老化方面估算电池单元状态。
因此，我们引入某些概念，来描述电池状态，其中介绍的概念有：
1) 电池剩余电量百分比（SOC）：SOC是电池的剩余容量，它代表能做有用输出的剩余能量水平。 SOC是电池的当前容量和初始（额定容量）值之间的比例，这个值以百分比表示。
2)健康状况（SOH）：SOH是电池的现状。可以根据电池的初始（额定）寿命确定剩余寿命或降解百分比。
3)功能状态（SOF）：SOF是一种电池状态的测量方法以此为依据执行整车功能，例如起动发动机。 SOF由SOH和SOC的两个值确定，SOF从一方面展现了电池的能力。 SOF可以提供当前所需电流和时间之间的关系，同时考虑相关的电池健康问题。考虑到这些因素，VMU可以确定预定多长时间的电流。显然，如果现在的需求很高，时间会很低，反之亦然。由于其综合能力，SOF关系正在越来越广泛地应用于汽车行业。
基本上，VMU能够从可能采样的各种参数中估计电池状态（SOC，SOH和SOF）。这个状态将进一步得到讨论，根据实际情况判断能量需求或电池充电状况。
图二BMS功能框图
图2显示了BMS的工作系统的框图。 每次重新启动子程序时，BMS将初始化为其原始设置。 捕获并观察最后一个参数的先前装载; 以确保系统作为两个子任务运行。BMS的重要操作如下所示。
l）采样
通过CAN总线实现BMS和VMU之间的连接，VMU接收到开路电压或电流的采样。电池系统中的电流是一个常见的参数，而捕获电压是为了预测SOC和SOR。另一个参数是温度，为了保护电池，也需要采样。 CAN接口的操作由BMS控制，并在以下部分中介绍。
2）预计SOC和SOR
采样的电压和电流值是估算SOC和SOR的关键过程;这可以通过某些技术来实现。这样的控制算法包括神经网络或模糊逻辑等等，两者目前正在吸引大量研究，以获得适当的知识库来实现这些方法。这两种方法都提供了相对的灵活性，包括容易预测未来成果的能力;然而，他们目前的弱点在测试领域[。这些控制方法是静态的，它们非常依赖在实验室环境中记录的数据;对各种不同的循环测试需要应用不同的模拟实验条件。因此，我们可以根据这些实验产生的开路电压与电流之间的关系特性，来预计出SOC和SOR 。
为了确定SOC，必须首先集成电流，以便测量电池运行中的电流变化。使用当前积分器技术来估计SOC的基本方程是：
这里，ts是采样时间，测量从开始到结束之间的电流量的和。其变化代表了总的电池容量在周期内的变化。 SOH参数经常被监测，以评估电池逐渐耗尽电荷容量的能力。该评估也需要采样温度。 相比之下，电压和电流是可以单独估计SOC的值，也可以组合使用来估计。
图三：MMS功能框图
- 电池平衡
在诸如CD播放器或数码相机之类的电气设备的使用过程中，建议不要新旧电池混合使用（100％SOC）（例如20％SOC），因为这将缩短新电池的使用寿命。 HEV应用程序也必须解决这个问题，方法则是由BMS系统控制。
获得每个单元的SOC的估计，采集每个电池的取样电压。 然后可以根据它们的电荷来匹配电池。 虽然这种做法的好处显而易见，但是在实际操作中仍存在与费用有关的问题。
b）MMS和EMS功能
MMS和EMS的功能是控制电动机和内燃机（ICE）的功率和能量需求。 这种操作由VMU根据诸如加速或制动信号的输入以及来自诸如电池的SOC，SOH和SOF等其他系统的数据进行判断的。 一般来说，VMU目的在于以最高的效率运行ICE，从而最大限度地提高了HEV的优势。
EMS和MMS都可以向VMU报告任何特殊事件，例如异常操作，以保持正常的工作状态。 如前所述，在系统（MMS或EMS）和VMU利用如CAN总线进行通信.
2.1.2电池管理系统（BMS）
电池管理系统（BMS）在HEV控制系统的框架内作为类似VMU功能存在。如先前所述，对于VMU中的BMS功能，BMS将支持必要的电子设备来监视参数。BMS将要估计不同类型的数据，例如对电压，电流，温度的实时采样，以达到估计SOH的目的。
有很多可以对电压和电流进行采样的器件，但是由于所测量电流的动态范围是很大的，所以只有很少的选择才能对大范围的电流和电压电平进行测量。例如：效应传感器通常用于捕获电流，而基于电子的光耦合器是估计每个电池开路电压的绝佳选择。光耦合器的优点是能帮助器件提供高增益的电流传输能力。
有很多专家认为BMS也应该提供条件去防止电压下降或记忆效应，要针对电池充放电和深度放电的过程采取不同的方式,以免恢复能力下降，从而保持健康的电池平衡。
2.1.3发动机管理系统（EMS）
发动机管理系统（EMS）（如果安装）对于燃油喷射，点火以及对常规发动机的涡轮增压是非常重要的。 ICE的控制是其主要任务，显然在其工作过程需要与VMU产生联系，以报告必要相应事件。并且VMU必须能够回传驾驶员的需求，例如加速和制动信息。
VMU会明确司机对电动机和I CE所需的加速需求，这些信息对EMS来说是必要的。
2.1.4电机管理系统（MMS）
电机管理系统（MMS）的目标是帮助VMU进行所需的电动机控制，并监督控制的性能。 控制方式是由电动机的类型确定的，通常控制的对象是永磁同步电动机（AC），对其控制的操作效果可能更加稳定。
图3显示了MMS的功能任务，下面会进一步描述。 CAN系统负责在MMS和VMU之间进行通信。 基本上，由VMU把电动机需求的功率转换为r（t）信号，当有任何异常事件发生时，VMU都与控制模块进行通信接触。
电动机的转矩速度是汽车实际的控制量，为实现控制，我们需要必要的三个控制信号。我们可以在电源中放大了功率驱动器。首先将三个控制信号（yl0，y10和y / o）转换为y（t），以在反馈过程中提高信号的精度。第二点，与监控模块在安全问题上要时刻保持联系。
换句话说，MMS对正在运行的电动机进行控制。 实现这一目标的方式超出了本出版物的范围; 不过仍可以作为参考。
2.2.HEV控制策略
REV的能源选择由车辆的REV控制策略决定。通过采取适当的策略，HEV将会获得最大的收益，且不会降低性能。电池状态需要电池监控和控制的模块。保持电池处于非常健康的状态是至关重要的，以保护整个系统免受过早的损坏，从而保证有效的工作寿命。因此，精心设计的算法可以优化流程，并有助于提高REV应用的优势。
驾驶员在过程中提供相应的信号输入，例如，如果汽车加速，VMU应该充分利用电池能量。相反，如果车辆制动，则VMU应该使用这种能量为电池充电。在这两种情况下，对电池状态的估计是确定充电或放电程度的关键，是增加其寿命的关键点。
本文研究所侧重的三个重点如下：
智能控制技术的使用：例如模糊逻辑和神经网络是这一研究领域的两个重要算法。
使用静态优化方法：在能源成本方面，电力能量像燃料一样被处理。这个方法最优化了两种能量之间的传递过程。由于这个过程的优化需要相对较少的计算量，所以在更大程度上减少了算法运算。
使用动态优化方法：一般来说，这些方法使用系统的动态性质，以实现优化，这种技术比以前的静态法更为准确。
2.2.1新的发展趋势
新的趋势已经开始使用在电子设备当中，如GPS（全球定位系统），来尝试改进REV策略。 事实上，在作者小组曾开发过的项目提到过这一想法。例如，项目的出发点是开发混合动力总线（REB），因为它可以为优化REV运输系统和其他车辆系统提供了有效的调节工具。 在这些巴士的REV策略中，考虑到天气，速度，乘客分配和最显着的全球定位等因素，来实施不同的策略以达到最优。
3真实的例子：
此项目是一个由多个合作伙伴组成的合作项目。总体目标是指定，设计，建造，测试并评估柴油车混合动力总线（REB）。
车辆的能源使用（效率和排放）将通过先进的发动机和电池控制技术来进行选择，这种技术将投入使用。 此外，本届展会将展示当前和未来的远程信息处理技术，从而有助于提高效率。 项目的主要目标：
1）增强交通系统信息交换能力，包括路线指导等。
2）减排量（排气）达到欧4（或更低）立法限制（2006年）。
3）燃料消耗和二氧化碳排放量减少至少30％。
所以这个项目应该可以用于预测HEV技术未来趋势的案例研究。
3.1。实现细节
REV策略控制的理想输入是精确的功率预测值。 如果这个参数预测不准确，REV控制可能无法有效地利用资源达到优化效果。
此项目通过收集必要的数据并对其进行统计处理评估分析。这是可能的，因为每一条路线都有很高的相关度，因为每个独特的路线，都会有一定程度的相似性，如路面和平均速度等等。
<p
全文共7650字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料</p
资料编号：[143782]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
