超輕度混合動力汽車整車控制策略仿真

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1、混合動力汽車課程論文超輕度混合動力汽車控制策略仿真姓名：趙江靈單位：機械學(xué)院專業(yè)：機械電子工程學(xué)號：201007021012011年6月22日摘要：建立整車仿真模型，以驗證所制定的控制策略，進(jìn)行性能仿真。由于超輕度混合動力汽車是由發(fā)動機、電機、變速器和電池等機電液系統(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，即整車動力傳動系統(tǒng)采用理論建模；通過臺架試驗數(shù)據(jù)建立發(fā)動機、電機和電池的數(shù)值模型，應(yīng)用模糊邏輯控制原理建立駕駛員模型（輸出節(jié)氣

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

3、速傳動超大速比的特點，在交通擁擠或進(jìn)出車庫汽車爬行時采用電機單獨驅(qū)動；利用回流式無級自動變速傳動可連續(xù)實現(xiàn)正、反向傳動的特點，在低速倒車時采用純電動驅(qū)動，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，超輕度混合動力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能和廢氣排放性能將會得到明顯改善，符合我國當(dāng)前國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的實際需要。同時，與目前國際上現(xiàn)有的混合動力汽車相比，價格更低，對國內(nèi)汽車企業(yè)具有更好的生產(chǎn)可行性和市場銷售前景。1.2主要工作模式超輕度混合動力汽車采用小功率電機作為輔助動力源，就決定了其工作模式與普通混合動力汽車不

4、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)動機燃油消耗量大，排放惡劣，并且給傳動系統(tǒng)帶來沖擊。超輕度混合動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)動機運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)出起動電機指令，電機在很短時間內(nèi)（如0.4s）將發(fā)動機加速至怠速轉(zhuǎn)速（如800r?min-1）。達(dá)到怠速轉(zhuǎn)速后，發(fā)動機才開始噴油點火，同時關(guān)閉電機，接合起步離合器，實現(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。汽車走走停停，節(jié)氣門開度很小，車速低，汽車

5、需要的驅(qū)動功率不大。這種工況下發(fā)動機負(fù)荷率低，運行在低轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的高油耗高排放區(qū)。借助回流式無級自動變速系統(tǒng)具有的超大速比范圍的特點，小功率電機可以實現(xiàn)電機單獨驅(qū)動汽車運行在這種低速爬行工況下，達(dá)到消除發(fā)動機油耗和排放的目的。另外汽車倒車時一般功率需求不大，也可以采用電機單獨驅(qū)動的方式。汽車實際行駛中，經(jīng)常需要進(jìn)行減速制動?；旌蟿恿ζ嚳梢岳秒姍C運行在發(fā)電機狀態(tài)下，回收制動能量，通過逆變器將能量儲存于電池中。當(dāng)汽車長時間沒有運行或者電池過度放電時，電池的能量不足以驅(qū)動電機運行。除了采取外部充電來解決電池電荷過

6、低外，進(jìn)行車載充電也是設(shè)計時必須考慮的，即通過發(fā)動機驅(qū)動電機發(fā)電來給電池充電，使混合動力系統(tǒng)得以正常運作。2.整車控制策略超輕度混合動力汽車我們采用以發(fā)動機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)動機和電池的高效區(qū)，控制發(fā)動機和電機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。在具體實現(xiàn)上，依據(jù)汽車的工作模式特點確定相應(yīng)的控制目標(biāo)。在起步工況下，通過綜合控制電機驅(qū)動電流、發(fā)動機節(jié)氣門開度和起步離合器的接合速度來實現(xiàn)汽車的快速平穩(wěn)起步，并實現(xiàn)起步過程中發(fā)動機轉(zhuǎn)速波動小，

7、工作穩(wěn)定，降低起步排放和噪音。在發(fā)動機工作時（包括發(fā)動機單獨驅(qū)動工況和電池低SOC充電工況），控制目標(biāo)就是把發(fā)動機限制在最優(yōu)工作曲線附近工作，并限制發(fā)動機功率瞬時變化的速度和幅度，使在滿足駕駛員動力需求的前提下油耗少、排放小。這種工況下，把發(fā)動機運行在優(yōu)化工作線上的目標(biāo)轉(zhuǎn)速作為回流式無級自動變速系統(tǒng)的速比調(diào)節(jié)的輸入量，通過調(diào)節(jié)速比使發(fā)動機運行在目標(biāo)區(qū)域。同時通過控制節(jié)氣門開度和限定節(jié)氣門開度的變化率實現(xiàn)對發(fā)動機功率瞬時變化的控制。當(dāng)電機單獨運行時（包括爬行起步、超低速行駛工況、再生制動和正常倒車工況），控制目標(biāo)

8、就是把電機限制在最高效率曲線附近工作。這種工況下，把電機運行在優(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)速比使電機運行在目標(biāo)區(qū)域，同時調(diào)節(jié)驅(qū)動電流（或占空比）實現(xiàn)電機的輸出轉(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.混合動力汽車整車控制策略仿真超輕度混合動力汽車整車控制策略仿