超輕度混合動(dòng)力汽車整車控制策略仿真

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1、混合動(dòng)力汽車課程論文超輕度混合動(dòng)力汽車控制策略仿真姓名：趙江靈單位：機(jī)械學(xué)院專業(yè)：機(jī)械電子工程學(xué)號(hào)：201007021012011年6月22日摘要：建立整車仿真模型，以驗(yàn)證所制定的控制策略，進(jìn)行性能仿真。由于超輕度混合動(dòng)力汽車是由發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、變速器和電池等機(jī)電液系統(tǒng)組成的復(fù)雜體系，精確建模較為復(fù)雜。為達(dá)到模擬整車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性的目的又能方便建模，采用理論建模與數(shù)值建模相結(jié)合的方法，即整車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)采用理論建模；通過臺(tái)架試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和電池的數(shù)值模型，應(yīng)用模糊邏輯控制原理建立駕駛員模型（

2、輸出節(jié)氣門開度和制動(dòng)力）和變速器速比控制模型。關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車，控制策略，仿真1.概述1.1超輕度混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn)所謂的超輕度混合動(dòng)力汽車是以孫冬野教授所提出的新型回流式無級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)為基礎(chǔ)，充分利用回流式無級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng)超大速比變化范圍、低速時(shí)傳動(dòng)效率高于純無級(jí)變速傳動(dòng)和承載能力大的特點(diǎn)，采用比ISG型輕度混合動(dòng)力汽車更小功率的電機(jī)作為汽車的第二動(dòng)力源的汽車，如圖1所示。圖1超輕度混合動(dòng)力汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)布局在功能方面，除具有輕度混合動(dòng)力汽車電機(jī)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)怠速起停和能量回收的特性外，還利用

3、回流式無級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)超大速比的特點(diǎn)，在交通擁擠或進(jìn)出車庫汽車爬行時(shí)采用電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)；利用回流式無級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)可連續(xù)實(shí)現(xiàn)正、反向傳動(dòng)的特點(diǎn)，在低速倒車時(shí)采用純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，從而達(dá)到節(jié)省燃油和減少排放的目的。與普通汽車相比，超輕度混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能和廢氣排放性能將會(huì)得到明顯改善，符合我國當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需要。同時(shí)，與目前國際上現(xiàn)有的混合動(dòng)力汽車相比，價(jià)格更低，對(duì)國內(nèi)汽車企業(yè)具有更好的生產(chǎn)可行性和市場(chǎng)銷售前景。1.2主要工作模式超輕度混合動(dòng)力汽車采用小功率電機(jī)作為輔助動(dòng)力源，就決定了其工作

4、模式與普通混合動(dòng)力汽車不同，按照汽車行駛的不同工況確定具體工作模式。傳統(tǒng)汽車起步工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗量大，排放惡劣，并且給傳動(dòng)系統(tǒng)帶來沖擊。超輕度混合動(dòng)力汽車在汽車起步工況下，采用怠速起停起步控制，從而避免發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在起步和怠速等惡劣工況下。在駕駛員給出起步命令后，控制系統(tǒng)發(fā)出起動(dòng)電機(jī)指令，電機(jī)在很短時(shí)間內(nèi)（如0.4s）將發(fā)動(dòng)機(jī)加速至怠速轉(zhuǎn)速（如800r?min-1）。達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速后，發(fā)動(dòng)機(jī)才開始噴油點(diǎn)火，同時(shí)關(guān)閉電機(jī)，接合起步離合器，實(shí)現(xiàn)汽車起步。在城市繁忙道路上，交通擁擠和堵車經(jīng)常發(fā)生。汽車走走停

5、停，節(jié)氣門開度很小，車速低，汽車需要的驅(qū)動(dòng)功率不大。這種工況下發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率低，運(yùn)行在低轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的高油耗高排放區(qū)。借助回流式無級(jí)自動(dòng)變速系統(tǒng)具有的超大速比范圍的特點(diǎn)，小功率電機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行在這種低速爬行工況下，達(dá)到消除發(fā)動(dòng)機(jī)油耗和排放的目的。另外汽車倒車時(shí)一般功率需求不大，也可以采用電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的方式。汽車實(shí)際行駛中，經(jīng)常需要進(jìn)行減速制動(dòng)?；旌蟿?dòng)力汽車可以利用電機(jī)運(yùn)行在發(fā)電機(jī)狀態(tài)下，回收制動(dòng)能量，通過逆變器將能量儲(chǔ)存于電池中。當(dāng)汽車長時(shí)間沒有運(yùn)行或者電池過度放電時(shí)，電池的能量不足以驅(qū)動(dòng)電

6、機(jī)運(yùn)行。除了采取外部充電來解決電池電荷過低外，進(jìn)行車載充電也是設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的，即通過發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電來給電池充電，使混合動(dòng)力系統(tǒng)得以正常運(yùn)作。2.整車控制策略超輕度混合動(dòng)力汽車我們采用以發(fā)動(dòng)機(jī)功率跟隨控制模式為主，并結(jié)合恒溫器控制模式的控制策略。其目的是充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的高效區(qū)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的功率輸出跟隨整車的功率需求而變化，使其達(dá)到整體效率最高。在具體實(shí)現(xiàn)上，依據(jù)汽車的工作模式特點(diǎn)確定相應(yīng)的控制目標(biāo)。在起步工況下，通過綜合控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電流、發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度和起步離合器的接合速度來實(shí)現(xiàn)汽車的

7、快速平穩(wěn)起步，并實(shí)現(xiàn)起步過程中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速波動(dòng)小，工作穩(wěn)定，降低起步排放和噪音。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)（包括發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)工況和電池低SOC充電工況），控制目標(biāo)就是把發(fā)動(dòng)機(jī)限制在最優(yōu)工作曲線附近工作，并限制發(fā)動(dòng)機(jī)功率瞬時(shí)變化的速度和幅度，使在滿足駕駛員動(dòng)力需求的前提下油耗少、排放小。這種工況下，把發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在優(yōu)化工作線上的目標(biāo)轉(zhuǎn)速作為回流式無級(jí)自動(dòng)變速系統(tǒng)的速比調(diào)節(jié)的輸入量，通過調(diào)節(jié)速比使發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在目標(biāo)區(qū)域。同時(shí)通過控制節(jié)氣門開度和限定節(jié)氣門開度的變化率實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)功率瞬時(shí)變化的控制。當(dāng)電機(jī)單獨(dú)運(yùn)行時(shí)（包括爬行

8、起步、超低速行駛工況、再生制動(dòng)和正常倒車工況），控制目標(biāo)就是把電機(jī)限制在最高效率曲線附近工作。這種工況下，把電機(jī)運(yùn)行在優(yōu)化工作線上的目標(biāo)轉(zhuǎn)速作為速比調(diào)節(jié)的輸入量，通過調(diào)節(jié)速比使電機(jī)運(yùn)行在目標(biāo)區(qū)域，同時(shí)調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電流（或占空比）實(shí)現(xiàn)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩的控制以滿足工況需求。并考慮電池組充放電的效率和使用壽命，把電池的SOC值范圍限制在一個(gè)充放電內(nèi)阻都比較低的區(qū)間內(nèi)（0.3～0.8之間）。3.混合動(dòng)力汽車整車控制策略仿真超輕度混合動(dòng)力汽車整車控制策略仿