題-1_100_100.jpg)
基本信息
- 項目名稱：
- 并聯(lián)混合動力轎車多能源管理控制器產(chǎn)業(yè)化自主研發(fā)
- 小類：
- 信息技術(shù)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本文在基于超級電容的并聯(lián)混合動力整車性能仿真模型方面，根據(jù)大量的試驗數(shù)據(jù)和理論公式，利用Matlab/Simulink建立了各個零部件的數(shù)學(xué)建模，研究了不同的混合動力道路循環(huán)工況下原型整車和混合動力整車的燃油經(jīng)濟性和動力性，同時分析混合動力各個零部件參數(shù)對混合動力整車性能的影響。 為了解決發(fā)動機電控單元(ECU)和混合動力整車電控單元(HCU)的控制策略及匹配試驗這一制約混合動力汽車性能充分發(fā)揮的瓶頸問題，開發(fā)了國內(nèi)第一款集成式混合動力多能源電控單元，設(shè)計了多能源電控單元硬件和軟件模塊，實現(xiàn)了發(fā)動機和混合動力控制策略的集成化和模塊化。 為了從整體上對混合動力電控系統(tǒng)進行監(jiān)控與標(biāo)定，采用LabVIEW 8.2開發(fā)了基于CAN總線的混合動力集成標(biāo)定軟件。此軟件可以對發(fā)動機、ISG電機、電控前離合器等零部件的運行狀態(tài)參數(shù)進行實時監(jiān)控，同時對CAN總線上的數(shù)據(jù)、故障碼進行安全分析，有效解決了混合動力標(biāo)定測試的難題。 因此本文的研究旨在建立一整套混合動力整車測試系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評估體系，加強對整車動力系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件和整車集成控制的標(biāo)定試驗評估。 關(guān)鍵詞：混合動力，超級電容，模型，電控單元，控制策略，標(biāo)定試驗
- 詳細(xì)介紹：
- 本項目在基于超級電容的單軸并聯(lián)混合動力轎車方案制定，混合動力發(fā)動機、ISG(Integrated Starter Generator)電機、超級電容、變速箱、電控雙驅(qū)動空調(diào)、電控剎車裝置等關(guān)鍵零部件研發(fā)、參數(shù)選型與匹配計算、控制策略、標(biāo)定試驗、多能源管理控制器開發(fā)等方面開展了工作，并開發(fā)出國內(nèi)第一款并聯(lián)混合動力轎車集成式多能源管理控制器。 在基于超級電容的并聯(lián)混合動力整車性能仿真模型方面，根據(jù)大量的試驗數(shù)據(jù)和理論公式，建立了各個零部件的數(shù)學(xué)建模，研究了不同的混合動力道路循環(huán)工況下原型整車和混合動力整車的燃油經(jīng)濟性和動力性，特別對城市道路循環(huán)工況下混合動力整車的燃油經(jīng)濟性特征進行了詳細(xì)的闡述，同時分析混合動力各個零部件參數(shù)對混合動力整車性能的影響。 為了解決發(fā)動機電控單元(ECU)和混合動力整車電控單元(HCU)的控制策略及匹配試驗這一制約混合動力汽車性能充分發(fā)揮的瓶頸問題，開發(fā)了國內(nèi)第一款集成式混合動力多能源電控單元，設(shè)計了多能源電控單元硬件和軟件模塊，實現(xiàn)了發(fā)動機和混合動力控制策略的集成化和模塊化。分析了混合動力各個工況下的功能流程圖，建立基于扭矩管理的整車控制策略，實現(xiàn)了混合動力起動優(yōu)化、怠速停機、加速助力、運行充電、制動能量回收等功能。 建立混合動力整車標(biāo)定匹配流程，首先對原型車進行了專門的標(biāo)定試驗，完成了發(fā)動機臺架標(biāo)定試驗、整車轉(zhuǎn)鼓排放標(biāo)定試驗、整車低溫艙冷起動標(biāo)定試驗、整車駕駛性標(biāo)定試驗、整車高寒、高原和高溫的“三高”標(biāo)定試驗。從而使混合動力原型車達到了國家各項檢測指標(biāo)，為實現(xiàn)混合動力整車節(jié)省燃油消耗、降低污染物排放、提高動力性積累了大量有效數(shù)據(jù)。通過標(biāo)定試驗，改善了原型機的高油耗、高排放區(qū)，從而為提高混合動力汽車的整車經(jīng)濟性、排放性指標(biāo)提供了依據(jù)。 搭建了混合動力總成試驗臺架，建立了混合動力主要零部件、電控單元、傳感器、執(zhí)行器的試驗測試平臺。在混合動力總成試驗臺架上，對混合動力主要零部件的機械可靠性、性能指標(biāo)進行了大量的試驗。同時對混合動力控制系統(tǒng)的起動工況、怠速停機、加速助力、運行充電、制動能量回收工況進行了標(biāo)定匹配試驗研究，優(yōu)化了混合動力車系統(tǒng)性能，驗證了混合動力控制策略和程序流程。在混合動力整車平臺上，進行了大量的混合動力整車性能的道路試驗，對混合動力整車的各項性能指標(biāo)進行了評估，同時反饋給機械系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，分別從機械和電控角度，對混合動力整車的機械可靠性、標(biāo)定數(shù)據(jù)的一致性、電控單元的穩(wěn)定性、性能的完善性、功能指標(biāo)的優(yōu)化性進行全面分析，形成一套混合動力產(chǎn)品的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。 為了從整體上對混合動力電控系統(tǒng)進行監(jiān)控與標(biāo)定，采用LabVIEW 8.2開發(fā)了基于CAN總線的混合動力集成標(biāo)定軟件。此軟件可以對發(fā)動機、ISG電機、電控前離合器等零部件的運行狀態(tài)參數(shù)進行實時監(jiān)控，同時對CAN總線上的數(shù)據(jù)、故障碼進行安全分析，有效解決了混合動力標(biāo)定測試的難題。 混合動力轎車的產(chǎn)業(yè)化是涉及到各個方面的工作的有效配合，包括國家的產(chǎn)業(yè)政策、混合動力技術(shù)的成熟度、企業(yè)混合動力生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)條件的建設(shè)、建立整套混合動力轎車產(chǎn)品開發(fā)規(guī)范和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)等方面。因此本項目的研究旨在建立一整套混合動力整車測試系統(tǒng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評估體系，加強對整車動力系統(tǒng)的關(guān)鍵零部件和整車集成控制的標(biāo)定試驗評估。同時要不斷提高混合動力轎車的研發(fā)深度，從產(chǎn)業(yè)化角度出發(fā)，加強混合動力各種資源的整合，形成符合國情的完整技術(shù)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)體系，加快混合動力產(chǎn)業(yè)化進程。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、目的——本作品旨在推進我國汽車行業(yè)自主研發(fā)水平，實現(xiàn)混合動力多能源管理及機電耦合動力總成裝置的產(chǎn)業(yè)化、市場化，提高整個民族汽車技術(shù)的自主創(chuàng)新能力。 二、基本思路 1.建立混合動力系統(tǒng)能量管理控制模型，對系統(tǒng)參數(shù)進行優(yōu)化仿真；2.基于混合動力工況的發(fā)動機管理系統(tǒng)的控制策略修改與優(yōu)化；3.發(fā)動機管理系統(tǒng)及整車管理系統(tǒng)的匹配與標(biāo)定 三、創(chuàng)新點 1.混合動力專用發(fā)動機電控單元。掌握混合動力發(fā)動機電控管理系統(tǒng)核心技術(shù)，進行發(fā)動機電控單元在混合動力中的優(yōu)化策略研究，并進行大量的標(biāo)定匹配。 2.獨立開發(fā)新型混合動力系統(tǒng)的多能源管理控制模型。建立多能源管理控制模型，并進行動力性、經(jīng)濟性和排放性數(shù)學(xué)仿真，為混合動力轎車開發(fā)提供理論依據(jù)。 3.混合動力整車控制器和控制策略。研究基于超級電容的整車優(yōu)化控制策略、發(fā)動機和電機的匹配策略。需要對整車控制策略進行優(yōu)化研究，提高原車的經(jīng)濟性和降低污染物排放。 四、技術(shù)關(guān)鍵 1.集成式多能源控制器的硬件設(shè)計?？刂破鞑捎媚ν辛_拉16位單片機。首先實現(xiàn)了對發(fā)動機各個傳感器和執(zhí)行器的信號采集和驅(qū)動，實現(xiàn)了基于電子節(jié)氣門的扭矩管理控制策略，實現(xiàn)了硬件功能集成。 2.集成式控制器軟件設(shè)計。多能源管理電控管理系統(tǒng)的軟件部分包括發(fā)動機管理系統(tǒng)軟件和混合動力功能軟件。開發(fā)功能軟件，實現(xiàn)了怠速停車及快速起動、加速助力、運行發(fā)電、制動能量回收等功能。
科學(xué)性、先進性
- 1.國內(nèi)首次實現(xiàn)了發(fā)動機功能控制和混合動力功能控制的硬件和軟件一體化。重點解決在混合動力中發(fā)動機的不同工況下的控制策略優(yōu)化問題，提高燃油的經(jīng)濟性，降低污染物排放。 2.國內(nèi)首次實現(xiàn)混合動力發(fā)動機管理系統(tǒng)的優(yōu)化標(biāo)定試驗，在本作品中，主要對具有自主產(chǎn)權(quán)的混合動力發(fā)動機管理系統(tǒng)的控制策略進行全新規(guī)劃和匹配標(biāo)定，從而適應(yīng)混合動力系統(tǒng)的運行工況，達到節(jié)能和降排效果。 3.采用模塊化設(shè)計的方法，將發(fā)動機管理系統(tǒng)與整車管理系統(tǒng)進行硬件集成。主要包括：控制器硬件集成化、工程化設(shè)計，底層協(xié)議的開發(fā)，應(yīng)用層軟件的模塊化設(shè)計，開發(fā)通用的整車標(biāo)定匹配軟件，整車控制策略的研究及控制軟件的開發(fā)，故障診斷技術(shù)的研究，建立基于產(chǎn)業(yè)化的硬件和軟件系統(tǒng)開發(fā)平臺。 4.國內(nèi)首次對混合動力整車起動/停機工況下的污染物排放進行理論機理和工程問題開發(fā)，對混合動力轎車專用三元催化轉(zhuǎn)換器、發(fā)動機控制策略、混合動力整車控制策略進行全面的優(yōu)化[7]，從而解決混合動力整車排放難題。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 預(yù)產(chǎn)業(yè)化階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品，現(xiàn)場演示，圖片
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 一、使用說明。根據(jù)混合動力整車控制策略規(guī)劃，制定了混合動力各工況的控制策略流程圖，實現(xiàn)了混合動力控制代碼的軟件在環(huán)調(diào)試，為下一步的混合動力總成的臺架和整車調(diào)試打下良好的基礎(chǔ)。 二、技術(shù)特點及優(yōu)勢 1.多能源控制器硬件設(shè)計。將傳統(tǒng)機械式節(jié)氣門改裝為電子節(jié)氣門，實現(xiàn)混合動力車對發(fā)動機的扭矩管理控制，并實現(xiàn)了集成控制器對ISG電機控制器和前離合器控制器的CAN通訊，技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先，國外先進。2．多能源控制器軟件設(shè)計。開發(fā)了集成式多能源管理控制器控制策略軟件部分，實現(xiàn)混合動力整車控制策略的綜合優(yōu)化，制定了混合動力各個工況的控制策略流程圖，實現(xiàn)了混合動力控制代碼的軟件在環(huán)調(diào)試。 三、應(yīng)用前景 1.市場分析。將虛擬儀器技術(shù)無縫連接至多能源控制器開發(fā)的整個進程之中。搭建的試驗測控模塊逐一運用于混合動力整車開發(fā)的多個試驗項目之中，大量的試驗數(shù)據(jù)為本測控系統(tǒng)的調(diào)試與優(yōu)化提供豐富的資源。2.經(jīng)濟效益預(yù)測。本測控系統(tǒng)經(jīng)大量的試驗驗證，以優(yōu)異的性價比獲得國內(nèi)汽車生產(chǎn)廠商的青睞。
同類課題研究水平概述
- 一、國外現(xiàn)狀 發(fā)動機管理的核心技術(shù)基本由國外公司掌握，發(fā)動機管理系統(tǒng)的市場也由國外公司壟斷。國內(nèi)市場70%被博世、德爾福和日本電裝三家公司占有，剩下30%也被西門子VDO、摩托羅拉和瑪瑞利等國外廠商所瓜分。 國外廠商在發(fā)動機管理系統(tǒng)的開發(fā)上，相關(guān)的輔助開發(fā)和測試手段非常的完備，開發(fā)水平較高。國外的廠商分工明確，形成了比較完善的產(chǎn)業(yè)鏈條：如Freescale、英飛凌、ST等半導(dǎo)體公司生產(chǎn)汽車電子元件；Bosch、delphi等公司基于已有的元件和開發(fā)平臺進行ECU和發(fā)動機管理中高壓共軌、缸內(nèi)直噴等關(guān)鍵技術(shù)的研究。 在發(fā)動機管理上，國外的廠商綜合應(yīng)用各種發(fā)動機管理技術(shù)，最大限度的提高發(fā)動機的動力性能，同時減少排放并提升發(fā)動機的經(jīng)濟性。 在ECU硬件技術(shù)上，國外廠商微控制器和微處理器的應(yīng)用、傳感器信號處理方式和執(zhí)行器的驅(qū)動方式非常成熟，為了減小ECU的體積并提高系統(tǒng)的可靠性，國外廠商開發(fā)了專用的轉(zhuǎn)速、爆震等傳感器信號處理的專用集成電路，如Bosch公司的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器CY30、爆震傳感器信號調(diào)理芯片CC195等。 二、國內(nèi)現(xiàn)狀 混合動力轎車的開發(fā)起步較晚，2001年才將混合動力轎車的研發(fā)列為“十五”期間863計劃電動汽車重大專項加以研究。 1.硬件方面，清華大學(xué)研制了電控泵—管—閥—嘴柴油噴射系統(tǒng)(PPvl)，設(shè)計實現(xiàn)了大量ECU硬件，對電磁兼容等問題進行了深入研究；上海交通大學(xué)研制了MICSI.O型汽油機電控單元，適用于中小型車用汽油機的電子控制系統(tǒng)，設(shè)計了車用控制器ECU標(biāo)定系統(tǒng)通訊模塊，研制了GD—1高壓共軌系統(tǒng)及其EMS；成都威特電噴有限責(zé)任公司也在EMS方面取得了很多成果，除成功研制出了國產(chǎn)單體泵外，也提供配套的EMS系統(tǒng)，主要針對功率較大的柴油機系統(tǒng)。 2.軟件方面，天津大學(xué)實現(xiàn)了共軌柴油機ECU的軟件分層模型及實時多任務(wù)機制；哈爾濱工程大學(xué)研究了雙燃料汽車ECU的控制參數(shù)在線調(diào)試技術(shù)；北京理工大學(xué)對柴油機各缸供油量不均勻進行了ECU硬件在環(huán)仿真。 3.標(biāo)定試驗方面，清華大學(xué)在汽油發(fā)動機管理系統(tǒng)的標(biāo)定中總結(jié)出工況分析法試驗，開發(fā)了發(fā)動機自動化性能試驗及標(biāo)定試驗系統(tǒng)，進行了柴油機可變預(yù)行程泵電控系統(tǒng)的匹配標(biāo)定并獲取了供油量和供油提前角脈譜，為成都威特電噴有限公司開發(fā)了標(biāo)定軟件系統(tǒng)，把CCP協(xié)議用于HEV。
