混合动力电动汽车(HEV)P2参考应用程序代表一个完整的HEV模型,包括内燃机、变速箱、蓄电池、电机和相关的动力传动系统控制算法。将参考应用程序用于HEV P2混合动力车的硬件在环(HIL)测试、权衡分析和控制参数优化。要创建并打开引用应用程序项目的工作副本,请输入GYDF4y2Ba
默认情况下,HEV P2参考应用程序配置为:GYDF4y2Ba锂离子电池组GYDF4y2Ba
映射的电动马达GYDF4y2Ba
映射火花点火(SI)发动机GYDF4y2Ba
此图显示了动力传动系统配置。GYDF4y2Ba
此表描述了参考应用程序中的块和子系统,指出了哪些子系统包含变量。为了实现模型变量,参考应用程序使用变量子系统。GYDF4y2Ba
参考应用程序元素GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba | 变体GYDF4y2Ba |
---|---|---|
分析功率和能量GYDF4y2Ba |
双击GYDF4y2Ba分析功率和能量GYDF4y2Ba要打开实时脚本,请运行脚本以评估和报告组件和系统级别的功耗和能耗。有关实时脚本的更多信息,请参阅GYDF4y2Ba分析功率和能量GYDF4y2Ba.GYDF4y2Ba |
NAGYDF4y2Ba |
驱动循环来源GYDF4y2Bablock - FTP75(2474秒)GYDF4y2Ba |
生成标准或用户指定的驱动周期速度与时间剖面。块输出是选定或指定车辆的纵向速度。GYDF4y2Ba |
✓GYDF4y2Ba |
环境GYDF4y2Ba 子系统GYDF4y2Ba |
创建环境变量,包括道路坡度、风速以及大气温度和压力。GYDF4y2Ba |
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纵向驱动程序GYDF4y2Ba 子系统GYDF4y2Ba |
使用GYDF4y2Ba纵向驱动程序GYDF4y2Ba或开环变量,以生成标准化的加速和制动命令。GYDF4y2Ba
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✓GYDF4y2Ba |
控制器GYDF4y2Ba 子系统GYDF4y2Ba |
执行包含P2混合动力控制模块(HCM)、发动机控制模块(ECM)和变速器控制模块(TCM)的动力传动系统控制模块(PCM)。GYDF4y2Ba |
✓GYDF4y2Ba |
乘用车GYDF4y2Ba 子系统GYDF4y2Ba |
实施混合动力乘用车,包括传动系、发电厂和发动机子系统。GYDF4y2Ba |
✓GYDF4y2Ba |
形象化GYDF4y2Ba 子系统GYDF4y2Ba |
显示车辆级性能、蓄电池荷电状态(SOC)、燃油经济性和排放结果,这些结果对动力传动系统匹配和部件选择分析非常有用。GYDF4y2Ba |
双击GYDF4y2Ba分析功率和能量GYDF4y2Ba要打开实时脚本,请运行脚本以评估和报告组件和系统级别的功耗和能耗。有关实时脚本的更多信息,请参阅GYDF4y2Ba分析功率和能量GYDF4y2Ba.GYDF4y2Ba
该脚本提供:GYDF4y2Ba
您可以导出到Excel中的总体能源摘要GYDF4y2Ba®GYDF4y2Ba电子表格GYDF4y2Ba
发动机装置、电气装置和传动系装置效率,包括不同发动机装置效率下所用时间的发动机直方图。GYDF4y2Ba
数据记录,以便您可以使用仿真数据检查器来分析动力系统效率和能量传输信号。GYDF4y2Ba
有关实时脚本的详细信息,请参见GYDF4y2Ba分析功率和能量GYDF4y2Ba.GYDF4y2Ba
这个GYDF4y2Ba驱动循环来源GYDF4y2Ba
块生成选定或指定的驾驶周期的目标车辆速度。参考应用程序有这些选项。GYDF4y2Ba
时机GYDF4y2Ba | 变种GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba |
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输出采样时间GYDF4y2Ba |
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连续运算符命令GYDF4y2Ba |
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离散运算符命令GYDF4y2Ba |
这个GYDF4y2Ba纵向驱动程序GYDF4y2Ba
子系统生成标准化的加速和制动命令。参考应用程序具有这些变体。GYDF4y2Ba
块变体GYDF4y2Ba |
描述GYDF4y2Ba | ||
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纵向驱动(默认)GYDF4y2Ba |
控制GYDF4y2Ba |
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PI控制,跟踪结束和前馈增益是车速的函数。GYDF4y2Ba |
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最佳单点预览(前视)控制。GYDF4y2Ba |
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具有跟踪结束和前馈增益的比例积分(PI)控制。GYDF4y2Ba |
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低通滤波器(LPF)GYDF4y2Ba |
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使用LPF对目标速度误差进行平滑驾驶。GYDF4y2Ba |
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不要在速度误差上使用过滤器。GYDF4y2Ba |
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转移GYDF4y2Ba |
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状态流GYDF4y2Ba®GYDF4y2Ba图表模型倒档、空档和行驶档换档计划。GYDF4y2Ba |
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输入档位、车辆状态和速度反馈生成加速和制动指令,以跟踪车辆的前进和后退运动。GYDF4y2Ba |
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不传播。GYDF4y2Ba |
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状态流程图对倒档、空档、驻车档和N档换档计划进行建模。GYDF4y2Ba |
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开环GYDF4y2Ba |
开环控制子系统。在子系统中,您可以使用恒定或基于信号的输入配置加速、减速、档位和离合器命令。GYDF4y2Ba |
要在行驶循环开始时使发动机怠速运转,并在使用踏板指令移动车辆之前模拟催化剂点火,请使用纵向驾驶员车型。纵向驾驶员子系统包括点火开关信号模式,GYDF4y2BaIgSwGYDF4y2Ba
. 发动机控制器使用点火开关信号启动发动机和催化剂点火计时器。GYDF4y2Ba
当催化剂点火定时器计数时,催化剂点火定时器覆盖引擎停止-启动(ESS)停止功能控制。在模拟过程中,经过GYDF4y2BaIgSwGYDF4y2Ba
下沿时间达到催化剂起燃时间GYDF4y2BaCatLightOffTimeGYDF4y2Ba
, ESS恢复正常操作。如果在仿真到达之前没有扭矩命令GYDF4y2Ba停止时间GYDF4y2Ba
时,ESS关闭引擎。GYDF4y2Ba
控制ESS和催化剂点火:GYDF4y2Ba
在纵向驾驶员模型子系统中,设置点火开关配置文件GYDF4y2BaIgSwGYDF4y2Ba
“GYDF4y2Ba在…上GYDF4y2Ba
'.GYDF4y2Ba
在发动机控制器模型工作区中,设置以下校准参数:GYDF4y2Ba
EngStopStartEnableGYDF4y2Ba
-启用ESS。要禁用ESS,请将该值设置为false。GYDF4y2Ba
CatLightOffTimeGYDF4y2Ba
-从发动机起动到催化剂点火的发动机怠速时间。GYDF4y2Ba
停止时间GYDF4y2Ba
-驾驶员模型扭矩请求切断后ESS发动机运行时间。GYDF4y2Ba
这个GYDF4y2Ba控制器GYDF4y2Ba
子系统有一个包含ECM、HCM和TCM的PCM。控制器有这些变体。GYDF4y2Ba
控制器GYDF4y2Ba | 变种GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba | |
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ECMGYDF4y2Ba | 西门子控制器GYDF4y2Ba (默认)GYDF4y2Ba |
实现GYDF4y2BaSI控制器GYDF4y2Ba |
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发动机控制器GYDF4y2Ba |
实现GYDF4y2BaCI控制器GYDF4y2Ba |
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中医GYDF4y2Ba |
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实现传输控制器GYDF4y2Ba |
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HCMGYDF4y2Ba |
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能源管理系统GYDF4y2Ba |
实施等效的消耗最小化策略(ECM)GYDF4y2Ba2.GYDF4y2Ba在保持电池充电状态(SOC)的同时最小化能量消耗。GYDF4y2Ba 实现自适应或非自适应ECM。GYDF4y2Ba
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基于规则的控制GYDF4y2Ba |
P2监控GYDF4y2Ba |
实现一个动态监控控制器,用于确定发动机扭矩、电机扭矩、起动机、离合器和制动器压力命令。GYDF4y2Ba |
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回复制动控制GYDF4y2Ba |
在基于规则的控制期间实施并联或串联再生制动控制器。GYDF4y2Ba |
HCM实施一个动态监控控制器,用于确定发动机扭矩、电机扭矩、起动机、离合器和制动压力指令。具体而言,HCM:GYDF4y2Ba
将驾驶员油门踏板信号转换为车轮扭矩请求。为了计算车轮处的总动力总扭矩,该算法使用最大发动机扭矩和电机扭矩曲线以及变速箱和差速器齿轮比。GYDF4y2Ba
将驾驶员刹车踏板信号转换为刹车压力请求。该算法将制动踏板信号乘以最大制动压力。GYDF4y2Ba
为牵引电机实施再生制动算法,以从车辆中回收最大的动能。GYDF4y2Ba
HCM实现了一种ECMS算法GYDF4y2Ba2.GYDF4y2Ba这优化了发动机和电机之间的扭矩分配,以最大限度地降低能耗,同时保持蓄电池充电状态(SOC)。具体而言,ECM:GYDF4y2Ba
为电能指定成本,以便使用存储的电能等于消耗燃料能量。GYDF4y2Ba
电池模式GYDF4y2Ba | 等效电能GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba |
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卸货GYDF4y2Ba |
积极乐观的GYDF4y2Ba |
当电机使用时,蓄电池会释放储存的电能。GYDF4y2Ba |
充电GYDF4y2Ba |
消极的GYDF4y2Ba |
电池存储来自以下任一设备的电能:GYDF4y2Ba
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是软件在每个控制器时间步求解的瞬时最小化方法。它可以为已知的驱动循环提供接近最优的控制。为了在每个控制器时间步实施该策略,ECM:GYDF4y2Ba
创建一个控制扭矩矢量的驱动器扭矩命令和全电机扭矩范围。GYDF4y2Ba
检查执行器和蓄电池约束。确定控制扭矩向量中的任何元素是否不可行。GYDF4y2Ba
使用这些方程式计算并最小化等效消耗。GYDF4y2Ba
实施自适应或非自适应ECM方法。HEV体系结构是充电维持的,这意味着电池SOC必须保持在指定范围内,因为没有插件功能为电池充电。电池是一个能量缓冲器,如果SOC的变化在一个行驶循环中减至最小,则所有能量都来自燃油。至rge在指定的驾驶循环内保持,参考应用程序实现这些ECM方法中的任何一种。GYDF4y2Ba
ECMS方法GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba |
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非自适应ECM(默认)GYDF4y2Ba |
参考应用程序使用一个常量等效因子。GYDF4y2Ba
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自适应ECMGYDF4y2Ba |
参考应用程序根据PI控制器的输出调整等效因子。GYDF4y2Ba
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方程式使用这些变量。GYDF4y2Ba
PGYDF4y2Ba |
当量消耗GYDF4y2Ba |
PGYDF4y2Ba燃料GYDF4y2Ba |
基于燃油流量的发动机功率GYDF4y2Ba |
sGYDF4y2Ba |
等效因子GYDF4y2Ba |
点球GYDF4y2Ba |
辅助维持冲锋的乘法惩罚GYDF4y2Ba |
A.GYDF4y2Ba |
乘法罚形函数GYDF4y2Ba |
PGYDF4y2Ba与电有关的GYDF4y2Ba |
来自蓄电池电压和电流的电能GYDF4y2Ba |
PGYDF4y2Ba限制GYDF4y2Ba |
约束惩罚成本GYDF4y2Ba |
PGYDF4y2Baeng_power_changeGYDF4y2Ba |
发动机功率变化率成本GYDF4y2Ba |
SOCGYDF4y2Ba目标GYDF4y2Ba,GYDF4y2BaSOCGYDF4y2Ba最大值GYDF4y2Ba,GYDF4y2BaSOCGYDF4y2Ba闵GYDF4y2Ba |
分别为目标SOC、最大SOC和最小SOCGYDF4y2Ba |
TrqCmdGYDF4y2Ba |
扭矩指令GYDF4y2Ba |
MinMotTrqGYDF4y2Ba,GYDF4y2BaMaxMotTrqGYDF4y2Ba |
分别为最小电机扭矩和最大电机扭矩GYDF4y2Ba |
τGYDF4y2Ba促动器GYDF4y2Ba,GYDF4y2BaτGYDF4y2Ba促动素GYDF4y2Ba,GYDF4y2BaτGYDF4y2BaactuatormaxGYDF4y2Ba | 分别为执行器约束、最小执行器约束和最大执行器约束GYDF4y2Ba |
PGYDF4y2Ba巴特GYDF4y2Ba,GYDF4y2BaPGYDF4y2Ba炮弹GYDF4y2Ba,GYDF4y2BaPGYDF4y2Ba电池放电GYDF4y2Ba | 电池电量约束、电池电量放电约束和电池电量充电约束GYDF4y2Ba |
我GYDF4y2Ba巴特GYDF4y2Ba,GYDF4y2Ba我GYDF4y2Ba炮弹GYDF4y2Ba,GYDF4y2Ba我GYDF4y2Ba电池放电GYDF4y2Ba | 分别是电池电流约束、电池电流放电约束和电池电流充电约束GYDF4y2Ba |
HCM实施一个动态监控控制器,用于确定发动机扭矩、电机扭矩、起动机、离合器和制动压力指令。具体而言,HCM:GYDF4y2Ba
将驾驶员油门踏板信号转换为扭矩请求。该算法使用最佳发动机扭矩和最大电机扭矩曲线来计算总动力总扭矩。GYDF4y2Ba
将驾驶员刹车踏板信号转换为刹车压力请求。该算法将制动踏板信号乘以最大制动压力。GYDF4y2Ba
为牵引电机实施再生制动算法,以从车辆中回收最大的动能。GYDF4y2Ba
实现虚拟电池管理系统。该算法输出电池荷电状态函数的动态放电和充电功率限制。GYDF4y2Ba
HCM通过statflow中实现的一组规则和决策逻辑来确定车辆的操作模式。操作模式是电机速度和所需扭矩的函数。该算法利用计算出的功率请求、油门踏板、电池SOC和车辆速度规则,在电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)并行模式之间进行转换。GYDF4y2Ba
模式GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba |
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电动汽车GYDF4y2Ba |
牵引电机提供扭矩请求。GYDF4y2Ba |
并联混合动力汽车GYDF4y2Ba |
发动机和马达分配功率请求。基于目标蓄电池SOC和可用动能,HEV模式确定充电维持功率水平。并联HEV模式向发动机功率指令添加充电维持功率。为了提供所需的充电维持功率,牵引电机在需要充电时充当发电机,在需要放电时充当电机。如果功率请求大于发动机功率,牵引马达将提供剩余的功率请求。GYDF4y2Ba |
不动的GYDF4y2Ba |
当车辆处于静止状态时,如果电池SOC低于最低SOC值,发动机和发电机可以提供可选充电。GYDF4y2Ba |
HCM通过在Stateflow中实现的一组规则和决策逻辑来控制电机和发动机。GYDF4y2Ba
控制GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba |
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发动机GYDF4y2Ba |
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发动机GYDF4y2Ba |
基于规则的功率管理算法计算不超过动态功率限制的电机扭矩。GYDF4y2Ba |
要实现乘用车GYDF4y2Ba乘用车GYDF4y2Ba
子系统包括传动系、发电厂和发动机子系统。要为参考应用程序创建自己的引擎变体,请使用CI和SI引擎项目模板。参考应用程序具有这些变体。GYDF4y2Ba
传动系子系统GYDF4y2Ba | 变种GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba | |
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差异性和遵从性GYDF4y2Ba |
全轮驱动GYDF4y2Ba |
为全轮、前轮或后轮驱动配置传动系。对于全轮驱动车型,您可以配置联轴器扭矩的类型。GYDF4y2Ba |
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前轮驱动GYDF4y2Ba (默认)GYDF4y2Ba |
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后轮驱动GYDF4y2Ba |
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变矩器自动变速器GYDF4y2Ba |
理想固定齿轮传动GYDF4y2Ba |
使用1D或4D(默认)查找表配置锁定和解锁传输效率。GYDF4y2Ba |
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变矩器GYDF4y2Ba |
配置为外部,内部(默认),或没有锁定。GYDF4y2Ba |
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交通工具GYDF4y2Ba |
车身纵向1自由度GYDF4y2Ba |
配置为1个自由度GYDF4y2Ba |
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轮子和刹车GYDF4y2Ba |
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对于控制盘,您可以配置以下类型:GYDF4y2Ba
为确保性能和清晰度,为确定每个车轮的纵向力,各车型采用GYDF4y2Ba纵向轮GYDF4y2Ba块。以确定GYDF4y2Ba全部的GYDF4y2Ba所有车轮作用在轴上的纵向力,变型使用一个比例因子,将一个车轮的力乘以车轮在轴上的数量。通过使用这种方法来计算总力,变型假设相同的轮胎滑移和载荷在前后轴,这是常见的纵向动力系统研究。如果不是这样,例如当摩擦或负载在左右轴不同,使用独特的纵向轮块来计算独立力。然而,使用独特的块来建模每个轮子增加了模型的复杂性和计算成本。GYDF4y2Ba |
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电厂子系统GYDF4y2Ba | 变种GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba |
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电池GYDF4y2Ba |
第二营GYDF4y2Ba |
配置锂离子电池和DC-DC变换器GYDF4y2Ba |
低压起动系统GYDF4y2Ba |
起动器系统P2GYDF4y2Ba |
配置低压起动系统GYDF4y2Ba |
发动机GYDF4y2Ba |
MotMappedGYDF4y2Ba (默认)GYDF4y2Ba |
映射电机GYDF4y2Ba与隐式控制器GYDF4y2Ba |
MotDynamicGYDF4y2Ba |
带控制器的内部永磁同步电动机(PMSM)GYDF4y2Ba |
发动机子系统GYDF4y2Ba | 变种GYDF4y2Ba | 描述GYDF4y2Ba | |
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发动机GYDF4y2Ba |
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动态GYDF4y2Ba硅芯发动机GYDF4y2Ba带涡轮增压器GYDF4y2Ba |
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映射SI引擎GYDF4y2Ba带隐式涡轮增压器GYDF4y2Ba |
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深度学习SI引擎GYDF4y2Ba |
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动态GYDF4y2BaCI核心引擎GYDF4y2Ba带涡轮增压器GYDF4y2Ba |
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映射CI引擎GYDF4y2Ba带隐式涡轮增压器GYDF4y2Ba |
迈斯沃克GYDF4y2Ba®GYDF4y2Ba使用GYDF4y2Ba硅芯发动机GYDF4y2Ba和GYDF4y2BaSI控制器GYDF4y2Ba校准混合动力控制模块(HCM)。如果你使用GYDF4y2BaCI核心引擎GYDF4y2Ba和GYDF4y2BaCI控制器GYDF4y2Ba变,模拟可能会错误,因为HCM不使用校准的结果。GYDF4y2Ba
MathWorks感谢Simona Onori博士对本参考应用程序中实施的ECMS最优控制算法的贡献。Onori博士是斯坦福大学能源工程教授。她的研究兴趣包括电化学建模、用于汽车和电网级应用的储能装置的估算和优化、混合动力和电动汽车建模和控制、PDE建模以及排放缓解系统的模型降阶和估算。她是IEEE的资深成员GYDF4y2Ba®GYDF4y2Ba.GYDF4y2Ba
Balazs, A. Morra, E. and Pischinger, S.GYDF4y2Ba城市车辆电气化动力系统的优化GYDF4y2Ba. SAE技术文件2011-01-2451。宾夕法尼亚州沃伦代尔:SAE国际替代动力系统杂志,2012年。GYDF4y2Ba
[2] Onori,S.,Serrao,L.,和Rizzoni,G。,GYDF4y2Ba混合动力电动汽车能源管理系统GYDF4y2Ba纽约:斯普林格,2016年。GYDF4y2Ba
CI控制器GYDF4y2Ba|GYDF4y2BaCI核心引擎GYDF4y2Ba|GYDF4y2Ba驱动循环来源GYDF4y2Ba|GYDF4y2Ba纵向驱动程序GYDF4y2Ba|GYDF4y2Ba映射CI引擎GYDF4y2Ba|GYDF4y2Ba映射电机GYDF4y2Ba|GYDF4y2Ba映射SI引擎GYDF4y2Ba|GYDF4y2BaSI控制器GYDF4y2Ba|GYDF4y2Ba硅芯发动机GYDF4y2Ba