雙離合isg混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略

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1、雙離合ISG混合動(dòng)力汽車(chē)控制策暁摘要：對(duì)雙離合ISG混合動(dòng)力汽車(chē)的結(jié)構(gòu)和工作要求進(jìn)行分析，針對(duì)雙離合ISG混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)提出了動(dòng)態(tài)、靜態(tài)相結(jié)合的邏輯門(mén)限控制策略。根據(jù)設(shè)定的靜態(tài)邏輯門(mén)限值判斷整車(chē)所處的工作模式，在確定的工作模式下查找最佳工作點(diǎn)以控制發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩?；贛atlab/Simulink仿真軟件建立動(dòng)力系統(tǒng)仿真模型，并進(jìn)行仿真分析。仿真結(jié)果表明，所采用的控制策略能夠滿足整車(chē)動(dòng)力性要求，燃油經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)汽車(chē)提高了19%,能有效降低混合動(dòng)力汽車(chē)的尾氣排放。關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)；ISG；邏輯門(mén)

2、限控制策略；建模仿真中圖分類(lèi)號(hào)：U469.72文獻(xiàn)標(biāo)文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文獻(xiàn)標(biāo)DOI:10.3969/j.issn.2095-1469.2013.01.04混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)結(jié)合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)良好的動(dòng)力性、續(xù)駛里程和純電動(dòng)汽車(chē)低排放的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)前最具可行性的環(huán)保節(jié)能汽車(chē)［1］?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)和混合比存在很大差異，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的工作狀況和工作要求也有很大區(qū)別［2］。ISG混合動(dòng)力汽車(chē)是并聯(lián)式的一種，以發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為主，以ISG電機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)。混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略是整車(chē)控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)TSG混合動(dòng)力汽車(chē)節(jié)能減排的

3、基礎(chǔ)。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略大體分為4類(lèi)：邏輯門(mén)限控制策略、瞬時(shí)最優(yōu)控制策略、全局最優(yōu)控制策略、智能控制策略［3］。邏輯門(mén)限控制策略是通過(guò)一組門(mén)限參數(shù)，規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域，并依據(jù)預(yù)先設(shè)定規(guī)則進(jìn)行判斷和選擇混合動(dòng)力汽車(chē)的工作模式。此種控制策略結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用性較強(qiáng)，具冇很好的魯棒性。瞬時(shí)最優(yōu)控制策略是實(shí)時(shí)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)在不同轉(zhuǎn)矩或功率分配組合以及不同工作點(diǎn)處的瞬時(shí)燃油消耗量和排放量，然后確定出最佳的混合動(dòng)力汽車(chē)的工作模式和工作點(diǎn)［4］o此種策略需要實(shí)時(shí)采集并跟蹤大量的發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)很困難且成本較

4、高。全局最優(yōu)控制策略是運(yùn)用最優(yōu)計(jì)算方法和最優(yōu)控制理論來(lái)分配能量的。此策略適用于給定的已知的循環(huán)工況，然而實(shí)際汽車(chē)的道路行程既是未知的又是無(wú)法預(yù)知的。因此，全局最優(yōu)控制策略一般只用于評(píng)估混合動(dòng)力汽車(chē)的實(shí)時(shí)燃油消耗量，不宜用于實(shí)時(shí)控制［5］。智能控制策略是模仿人工智能，根據(jù)復(fù)雜的被控動(dòng)態(tài)過(guò)程的定性、定量信息進(jìn)行綜合集成推理決策，以實(shí)現(xiàn)對(duì)難以建模的復(fù)雜非線性不確泄系統(tǒng)的有效控制［6］。本文研究的雙離合ISG混合動(dòng)力汽車(chē)釆用了動(dòng)態(tài)、靜態(tài)相結(jié)合的邏輯門(mén)限控制策略：根據(jù)設(shè)定的邏輯門(mén)限值判斷整車(chē)的工作模式，在確定的工作模式下，確定動(dòng)力

5、系統(tǒng)的最佳工作點(diǎn)以動(dòng)態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)和ISG電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩。1雙離合ISG混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本文所研究的雙離合ISG混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式如圖1所示。動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器I、ISG電機(jī)、離合器II、機(jī)械式自動(dòng)變速器AMT和傳動(dòng)系統(tǒng)。ISG電機(jī)布置在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸動(dòng)力輸出端通過(guò)離合器I與ISG電機(jī)轉(zhuǎn)子相聯(lián)，ISG電機(jī)轉(zhuǎn)子通過(guò)離合器II與變速器輸入端相聯(lián)⑵。TSG電機(jī)兼具發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)雙重職能，同時(shí)TSG電機(jī)也能工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩［7］。該系統(tǒng)突出的特點(diǎn)是具有兩個(gè)離合器，在控

6、制器的作用下，可以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)快速啟停、純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、功率輔助和再生制動(dòng)能量回收等功能。這些功能使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效率區(qū)，提高了混合動(dòng)力車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。2控制策略的制定ISG混合動(dòng)力系統(tǒng)控制策略的制定必須符合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，滿足其功能要求［2］。動(dòng)態(tài)、靜態(tài)相結(jié)合的邏輯門(mén)限控制策略的思想是：判斷整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩、當(dāng)前車(chē)速、當(dāng)前電池SOC值等與設(shè)泄的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、車(chē)速、電池SOC值等邏輯門(mén)限參數(shù)關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)工作模式間的合理切換，使電池SOC值控制在合理范圍。然后，在確定的工作模式下，根據(jù)實(shí)時(shí)工況中不同的轉(zhuǎn)矩需求，基于

7、發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)在該模式下各自最佳工作曲線實(shí)時(shí)查找最佳工作點(diǎn)以動(dòng)態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力系統(tǒng)的高效率。2.1整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩的確定整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩用于發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)間的轉(zhuǎn)矩分配。在車(chē)輛行駛過(guò)程中，整車(chē)需求轉(zhuǎn)矩主要是通過(guò)駕駛員的加速指令和制動(dòng)指令識(shí)別出來(lái)的，由驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩構(gòu)成。駕駛員的操作指令是由一個(gè)PID控制器模擬駕駛員的操作特性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。比較輸入的理想車(chē)速與實(shí)際車(chē)速的大小，計(jì)算兩者的差值并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榧铀偬ぐ寤蛘咧苿?dòng)踏板的指令輸出。駕駛員模型原理如圖2所示［8］。2.2整車(chē)工作模式的劃分和切換如圖3

8、所示，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的萬(wàn)有特性曲線將發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)，曲線a是發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)區(qū)的最高轉(zhuǎn)矩曲線，曲線b是發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)區(qū)的最低轉(zhuǎn)矩曲線。A區(qū)為發(fā)動(dòng)機(jī)的大轉(zhuǎn)矩區(qū)，B區(qū)為發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)區(qū),C區(qū)為發(fā)動(dòng)機(jī)的小轉(zhuǎn)矩區(qū)［9］。整車(chē)運(yùn)行模式可分為啟停模式、行駛模式、制動(dòng)模式、駐車(chē)模式等。圖4為整車(chē)運(yùn)行模式遷移圖，A?J為不同運(yùn)行