混合动力汽车功率流分析和控制策略
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控制策略影响因素分析
课 堂 串联混合动力汽车控制策略 内 并联混合动力汽车控制策略 容 混联式混合动力汽车控制策略
混合动力汽车再生制动控制策略
混联混合动力汽车控制策略
发 动 采用发动机作为主要动力源, 电机和电 机 池通过提供附加转矩的形式进行功率调 恒 峰, 使系统获得足够的瞬时功率。由于 定 采用了行星齿轮机构使发动机转速可以 工 不随车速变化, 这样使发动机工作在最 作 优的工作点, 提供恒定的转矩输出, 而剩 点 余的转矩则由电机提供。这样电动机来 模 负责动态部分, 避免了发动机动态调节 式 带来的损失。而且与发动机相比, 电机
复合式混合动力汽车功率流 混合动力汽车能量管理基本类型
混合动力汽车能量管理基本类型
针对车载储能器
能 量 流 分 耗电型（Charge-depletion) 析
电量维持型（Charge-Sustaining)
混合动力电动汽车技术
混合动力电动汽车 控制策略设计
第五次课：第3学时
混合动力电动汽车控制策略分析
Functions:
Idle Stop
Regen
Energy Mg’mt
Launch assist
Conventional
Belt ISG 42V
Electric
VRLA, 30kg
Downsized
Downsized
Crank-ISG Crank-ISG
42V
150V
Electric
Electric
功 率 流 分 析
混联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混合动力电动汽车功率流和能量流分析
混合动力汽车功率控制基本类型
混合动力汽车控制策略举例分析
控 制 策 略
混合动力汽车控制策略举例分析
Prius
V
Veh Spd
Drive cycle
Electric
System
控
制
Engine
Engine
策
略
t, time
Accord Hybrid
混合动力汽车控制策略举例分析
控 制 策 略
混合动力汽车控制策略举例分析
• Hybrid functionality improves dramatically as M/G power increases to 50% of targeted peak power –
复合式混合动力汽车功率流 混合动力汽车能量管理基本类型
串联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
串联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
串联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
串联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混合动力电动汽车功率流和能量流分析
混合动力汽车功率控制基本类型
率和排放特性。
串联混合动力汽车控制策略
功 率 跟 踪 模 式
混合动力电动汽车控制策略分析
控制策略影响因素分析
课 堂 串联混合动力汽车控制策略 内 并联混合动力汽车控制策略 容 混联式混合动力汽车控制策略
混合动力汽车再生制动控制策略
并联混合动力汽车控制策略
基 于 当汽车速度低于某一设定值VMODE时， 车 电动驱动装置单独驱动汽车行驶，仅当 速 功率需求超过了电动驱动装置的最大功 的 率值时发动机接通；当汽车速度大于 发 VMODE时，发动机单独驱动汽车行驶， 动 在更高的速度，发动机功率不足以满足 机 汽车行驶的功率需求时，电动驱动装置 控 参与工作，而当发动机功率有富裕时， 制 可由控制系统决定是否向电池组充电。
NiMH, 20 kg NiMH, 40kg
Downsized
Offset ISG >300V
Electric
NiMH, 60kg
ZEV
%FE Benefit
3
7
10
30
35
<40
混合动力汽车控制策略举例分析
混合动力电动汽车控制策略分析
控制策略影响因素分析
课 堂 串联混合动力汽车控制策略 内 并联混合动力汽车控制策略 容 混联式混合动力汽车控制策略
发
优化发动机的工作曲线
动 优化发动机的工作区 机
最小的发动机动态波动
限制发动机最低转速 减少发动机的开关次数
控制策略影响因素分析
功
合适的蓄电池荷电状态
率 安全的蓄电池电压
均 安全的蓄电池电流
衡 装
合适的充放电效率
置 预充电和自放电特性
功率密度、容量和寿命
控制策略影响因素分析
课 堂 串联混合动力汽车控制策略 内 并联混合动力汽车控制策略 容 混联式混合动力汽车控制策略
混合动力汽车再生制动控制策略
控制策略影响因素分析
最佳的燃油经济性
控 制 最低的排放 目 最低的系统成本 标 最佳的驱动性能
控制策略影响因素分析
优化发动机的工作点
混合动力汽车再生制动控制策略
混合动力汽车再生制动控制策略
电 机 再 生 制 动 特 性
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
Brake Pedal
Brake Power
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
混合动力汽车功率控制基本类型
续驶里程延伸型（Range Extender)
功
率
当车辆主要运行要求接近EV（零排
控
放），而续驶里程又超出了纯电动 汽车范围时采用。
制
混合动力汽车功率控制基本类型
助力型 (Power Assist)
功
(Fueled Engine-Electric)
率
低排放
控
良好的燃油经济性
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混合动力电动汽车功率流和能量流分析
混合动力汽车功率控制基本类型
课 串联混合动力汽车的功率流 堂 并联混合动力汽车的功率流 内 容 混联式混合动力汽车的功率流
并联混合动力汽车控制策略
基 于 利用加速踏板位置来控制发动机的使用。 负 当加速踏板被踩下时，电动机扭矩随之 载 增加直到达到最大功率，然后利用发动 的 机输出来弥补为满足加速需求的功率空 发 缺，或者当加速踏板被踩下时，发动机 动 和电动机输出功率随之增加。 机 控 制
混合动力电动汽车控制策略分析
synergy with ICE
PowerTrain Conventional Conventional
Elect. M/G Belt ISG 14V
Belt ISG 42V
Ancillaries Conventional Conventional
Battery
Flooded Pb- VRLA, 30kg Acid, 25 kg
的控制也更为灵敏, 容易实现。
混联混合动力汽车控制策略
发 动 机 最 优 工 作 曲 线
混联混合动力汽车控制策略
在发动机最优工作曲线模式思想的基础上, 瞬 对混合动力车的在特定工况点下整个动力 时 系统的优化目标 (如效率损失、名义油耗) 优 进行优化, 便可得到瞬时最优工作点, 然后 化 基于系统的瞬时最优工作点, 对各个状态 控 变量进行动态再分配。 制
恒温器控制策略是根据电池的荷电状态 （SOC）进行控制的。恒温器控制策略 允许发动机发电机组在电池SOC高于某
器 一特定值之前按设定的值输出功率。然
模
后当达到设定值时，发动机发电机组关 闭，汽车零排放纯电动行驶。当SOC降
式 到低于最小SOC点时，发动机发电机组
再次启动输出恒定功率。
串联混合动力汽车控制策略
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
控制目标：名义油耗 控制算法：灵敏度分析
混联混合动力汽车控制策略
瞬 时 优 化 控 制
混联混合动力汽车控制策略
变分法、极小值原理和动态规划
全 局 优 化 控 制
贝尔曼(Bellman) 动态规划
混合动力汽车控制策略举例分析
高
效
率 TORQUE
区 域
b
a
界
定
C
控
c
制
A
B
A
D
SPEED
Prius
混合动力电动汽车技术
混合动力电动汽车的 功率流和能量流
高建平 博士
ห้องสมุดไป่ตู้
混合动力电动汽车的功率流和能量流
混合动力汽车功率控制基本类型
课 串联混合动力汽车的功率流 堂 并联混合动力汽车的功率流 内 容 混联式混合动力汽车的功率流
复合式混合动力汽车功率流 混合动力汽车能量管理基本类型
控制策略影响因素分析
工况统计
其 分工适当 他 地域选择
驾驶习惯
混合动力电动汽车控制策略分析
控制策略影响因素分析
课 堂 串联混合动力汽车控制策略 内 并联混合动力汽车控制策略 容 混联式混合动力汽车控制策略
混合动力汽车再生制动控制策略
串联混合动力汽车控制策略
恒 温
恒 温 器 模 式
串联混合动力汽车控制策略
功 发动机跟踪器控制策略强迫发动机在其 率 设计功率范围内跟随路面的负载要求，
跟 这样发动机就总是保持运转。使用这种
踪
策略，电池组循环次数减少，与充/放电 有关的损失相应就减少了。然而，由于
模 APU必须满足所有功率要求而且还要做
式 出快速响应，这些都会影响发动机的效
制
具有良好的节能潜力
混合动力汽车功率控制基本类型
双模式型 (Dual Mode)
功
可以EV模式行驶
率
可以ICEV模式长途行驶
控
需要安装两套适当能量源的驱动系
制
系统功率冗余量较大
混合动力电动汽车功率流和能量流分析
混合动力汽车功率控制基本类型
课 串联混合动力汽车的功率流 堂 并联混合动力汽车的功率流 内 容 混联式混合动力汽车的功率流
课 串联混合动力汽车的功率流 堂 并联混合动力汽车的功率流 内 容 混联式混合动力汽车的功率流
复合式混合动力汽车功率流 混合动力汽车能量管理基本类型
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
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功 率 流 分 析
并联混合动力汽车的功率流
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并联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
并联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
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混合动力汽车功率控制基本类型
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混合动力汽车再生制动控制策略
混联混合动力汽车控制策略
发 动 采用发动机作为主要动力源, 电机和电 机 池通过提供附加转矩的形式进行功率调 恒 峰, 使系统获得足够的瞬时功率。由于 定 采用了行星齿轮机构使发动机转速可以 工 不随车速变化, 这样使发动机工作在最 作 优的工作点, 提供恒定的转矩输出, 而剩 点 余的转矩则由电机提供。这样电动机来 模 负责动态部分, 避免了发动机动态调节 式 带来的损失。而且与发动机相比, 电机
复合式混合动力汽车功率流 混合动力汽车能量管理基本类型
混合动力汽车能量管理基本类型
针对车载储能器
能 量 流 分 耗电型（Charge-depletion) 析
电量维持型（Charge-Sustaining)
混合动力电动汽车技术
混合动力电动汽车 控制策略设计
第五次课：第3学时
混合动力电动汽车控制策略分析
Functions:
Idle Stop
Regen
Energy Mg’mt
Launch assist
Conventional
Belt ISG 42V
Electric
VRLA, 30kg
Downsized
Downsized
Crank-ISG Crank-ISG
42V
150V
Electric
Electric
功 率 流 分 析
混联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混联混合动力汽车的功率流
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混联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
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混合动力汽车功率控制基本类型
混合动力汽车控制策略举例分析
控 制 策 略
混合动力汽车控制策略举例分析
Prius
V
Veh Spd
Drive cycle
Electric
System
控
制
Engine
Engine
策
略
t, time
Accord Hybrid
混合动力汽车控制策略举例分析
控 制 策 略
混合动力汽车控制策略举例分析
• Hybrid functionality improves dramatically as M/G power increases to 50% of targeted peak power –
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串联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
串联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
串联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
串联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混合动力电动汽车功率流和能量流分析
混合动力汽车功率控制基本类型
率和排放特性。
串联混合动力汽车控制策略
功 率 跟 踪 模 式
混合动力电动汽车控制策略分析
控制策略影响因素分析
课 堂 串联混合动力汽车控制策略 内 并联混合动力汽车控制策略 容 混联式混合动力汽车控制策略
混合动力汽车再生制动控制策略
并联混合动力汽车控制策略
基 于 当汽车速度低于某一设定值VMODE时， 车 电动驱动装置单独驱动汽车行驶，仅当 速 功率需求超过了电动驱动装置的最大功 的 率值时发动机接通；当汽车速度大于 发 VMODE时，发动机单独驱动汽车行驶， 动 在更高的速度，发动机功率不足以满足 机 汽车行驶的功率需求时，电动驱动装置 控 参与工作，而当发动机功率有富裕时， 制 可由控制系统决定是否向电池组充电。
NiMH, 20 kg NiMH, 40kg
Downsized
Offset ISG >300V
Electric
NiMH, 60kg
ZEV
%FE Benefit
3
7
10
30
35
<40
混合动力汽车控制策略举例分析
混合动力电动汽车控制策略分析
控制策略影响因素分析
课 堂 串联混合动力汽车控制策略 内 并联混合动力汽车控制策略 容 混联式混合动力汽车控制策略
发
优化发动机的工作曲线
动 优化发动机的工作区 机
最小的发动机动态波动
限制发动机最低转速 减少发动机的开关次数
控制策略影响因素分析
功
合适的蓄电池荷电状态
率 安全的蓄电池电压
均 安全的蓄电池电流
衡 装
合适的充放电效率
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功率密度、容量和寿命
控制策略影响因素分析
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混合动力汽车再生制动控制策略
控制策略影响因素分析
最佳的燃油经济性
控 制 最低的排放 目 最低的系统成本 标 最佳的驱动性能
控制策略影响因素分析
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混合动力汽车再生制动控制策略
混合动力汽车再生制动控制策略
电 机 再 生 制 动 特 性
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
Brake Pedal
Brake Power
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
混合动力汽车功率控制基本类型
续驶里程延伸型（Range Extender)
功
率
当车辆主要运行要求接近EV（零排
控
放），而续驶里程又超出了纯电动 汽车范围时采用。
制
混合动力汽车功率控制基本类型
助力型 (Power Assist)
功
(Fueled Engine-Electric)
率
低排放
控
良好的燃油经济性
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混合动力电动汽车功率流和能量流分析
混合动力汽车功率控制基本类型
课 串联混合动力汽车的功率流 堂 并联混合动力汽车的功率流 内 容 混联式混合动力汽车的功率流
并联混合动力汽车控制策略
基 于 利用加速踏板位置来控制发动机的使用。 负 当加速踏板被踩下时，电动机扭矩随之 载 增加直到达到最大功率，然后利用发动 的 机输出来弥补为满足加速需求的功率空 发 缺，或者当加速踏板被踩下时，发动机 动 和电动机输出功率随之增加。 机 控 制
混合动力电动汽车控制策略分析
synergy with ICE
PowerTrain Conventional Conventional
Elect. M/G Belt ISG 14V
Belt ISG 42V
Ancillaries Conventional Conventional
Battery
Flooded Pb- VRLA, 30kg Acid, 25 kg
的控制也更为灵敏, 容易实现。
混联混合动力汽车控制策略
发 动 机 最 优 工 作 曲 线
混联混合动力汽车控制策略
在发动机最优工作曲线模式思想的基础上, 瞬 对混合动力车的在特定工况点下整个动力 时 系统的优化目标 (如效率损失、名义油耗) 优 进行优化, 便可得到瞬时最优工作点, 然后 化 基于系统的瞬时最优工作点, 对各个状态 控 变量进行动态再分配。 制
恒温器控制策略是根据电池的荷电状态 （SOC）进行控制的。恒温器控制策略 允许发动机发电机组在电池SOC高于某
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后当达到设定值时，发动机发电机组关 闭，汽车零排放纯电动行驶。当SOC降
式 到低于最小SOC点时，发动机发电机组
再次启动输出恒定功率。
串联混合动力汽车控制策略
混合动力汽车再生制动控制策略
控 制 策 略
控制目标：名义油耗 控制算法：灵敏度分析
混联混合动力汽车控制策略
瞬 时 优 化 控 制
混联混合动力汽车控制策略
变分法、极小值原理和动态规划
全 局 优 化 控 制
贝尔曼(Bellman) 动态规划
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效
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区 域
b
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A
B
A
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SPEED
Prius
混合动力电动汽车技术
混合动力电动汽车的 功率流和能量流
高建平 博士
ห้องสมุดไป่ตู้
混合动力电动汽车的功率流和能量流
混合动力汽车功率控制基本类型
课 串联混合动力汽车的功率流 堂 并联混合动力汽车的功率流 内 容 混联式混合动力汽车的功率流
复合式混合动力汽车功率流 混合动力汽车能量管理基本类型
控制策略影响因素分析
工况统计
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控制策略影响因素分析
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混合动力汽车再生制动控制策略
串联混合动力汽车控制策略
恒 温
恒 温 器 模 式
串联混合动力汽车控制策略
功 发动机跟踪器控制策略强迫发动机在其 率 设计功率范围内跟随路面的负载要求，
跟 这样发动机就总是保持运转。使用这种
踪
策略，电池组循环次数减少，与充/放电 有关的损失相应就减少了。然而，由于
模 APU必须满足所有功率要求而且还要做
式 出快速响应，这些都会影响发动机的效
制
具有良好的节能潜力
混合动力汽车功率控制基本类型
双模式型 (Dual Mode)
功
可以EV模式行驶
率
可以ICEV模式长途行驶
控
需要安装两套适当能量源的驱动系
制
系统功率冗余量较大
混合动力电动汽车功率流和能量流分析
混合动力汽车功率控制基本类型
课 串联混合动力汽车的功率流 堂 并联混合动力汽车的功率流 内 容 混联式混合动力汽车的功率流
课 串联混合动力汽车的功率流 堂 并联混合动力汽车的功率流 内 容 混联式混合动力汽车的功率流
复合式混合动力汽车功率流 混合动力汽车能量管理基本类型
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
复合式混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
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复合式混合动力汽车功率流 混合动力汽车能量管理基本类型
并联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
并联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
并联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
并联混合动力汽车的功率流
功 率 流 分 析
混合动力电动汽车功率流和能量流分析
混合动力汽车功率控制基本类型
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复合式混合动力汽车功率流 混合动力汽车能量管理基本类型
混联式混合动力汽车的功率流