混合動(dòng)力電動(dòng)客車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略及仿真.pdf

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1、第27卷第4期桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)Vol127No142007年11月JournalofGuilinUniversityofTechnologyNov12007文章編號(hào):1006-544X(2007)04-0579-05混合動(dòng)力電動(dòng)客車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制策略及仿真1221吳彤峰,鄭毅,韓繼龍,范健文(11廣西工學(xué)院汽車工程系,廣西柳州545006;21廣西大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,南寧530004)摘要:為改善公交客車的燃油經(jīng)濟(jì)性與車輛尾氣排放,提出了一種并聯(lián)式混合動(dòng)力公交客車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)方案及工作模式,針對(duì)兩種運(yùn)行工況,在滿足車輛動(dòng)力要求并保證發(fā)動(dòng)機(jī)最高燃油效率的前提下,以實(shí)現(xiàn)蓄電池充放平衡為目標(biāo)設(shè)計(jì)了該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的

2、控制策略,應(yīng)用以MATLAB為平臺(tái)的ADVISOR2002軟件建立該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型.仿真結(jié)果表明,其在動(dòng)力性能、燃油經(jīng)濟(jì)性和排放指標(biāo)三方面均優(yōu)于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力客車,每百千米的節(jié)油率在2種典型循環(huán)中分別達(dá)到4516%和3315%.仿真模型和控制策略能滿足混合動(dòng)力公交客車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求.關(guān)鍵詞:混合動(dòng)力電動(dòng)客車;驅(qū)動(dòng)系統(tǒng);控制策略;建模仿真中圖分類號(hào):U469172文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(parallelhybride2111驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)的組成lectricvehicle,PHEV)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)、牽引建立一種新型的并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),其電機(jī)、發(fā)電機(jī)以及電池等關(guān)鍵部件組成,

3、通過一并聯(lián)式轉(zhuǎn)速偶合布置方案如圖1所示.采用圖2[1]定的控制策略使內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力源和電力動(dòng)力源協(xié)調(diào),所示兩自由度的行星齒輪機(jī)構(gòu)作變速器.這種驅(qū)實(shí)現(xiàn)最佳能量分配、協(xié)調(diào)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各部件工作狀動(dòng)系統(tǒng)不僅具有并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn),而且態(tài)是滿足動(dòng)力要求的前提下提高PHEV經(jīng)濟(jì)性、具有串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)能工作于最小油耗改善車輛尾氣排放的關(guān)鍵.PHEV的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)區(qū)的優(yōu)點(diǎn).機(jī)在不同的路面、行駛工況時(shí),既可以共同驅(qū)動(dòng)112驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的工作模式又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng),因此在功率分配上比傳統(tǒng)車輛車輛在市區(qū)正常行駛時(shí),電動(dòng)機(jī)提供車輛所具有更大的靈活性.為提高整車性能的可靠性,需的主要?jiǎng)恿?發(fā)動(dòng)機(jī)工作于最小油耗狀態(tài),并對(duì)驅(qū)

4、動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行建模和仿真研究是非常必要的.通過兩自由度的行星齒輪機(jī)構(gòu)合成動(dòng)力;當(dāng)節(jié)氣門全開時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)同時(shí)提供車輛所需動(dòng)1驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)組成及工作模式力;車輛制動(dòng)或減速時(shí),電機(jī)工作于發(fā)電機(jī)模式,PHEV混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有很多類型.但無論它的類型及其衍生結(jié)構(gòu)如何變化,從系統(tǒng)本質(zhì)分析,它都屬于多能源動(dòng)力系統(tǒng)的范疇.由于PHEV混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由機(jī)械動(dòng)力源與電動(dòng)力源組成.所以要實(shí)現(xiàn)二者相互協(xié)調(diào)工作,就需要有良好的能量管理策略,對(duì)兩動(dòng)力源的工作狀況和動(dòng)力輸出(功率、轉(zhuǎn)矩)進(jìn)行控制.圖1混合動(dòng)力客車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)Fig11Hybridelectricbusdrivingsystem收稿日期:2007-04-1

5、0基金項(xiàng)目:廣西自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(桂科自0481010)作者簡(jiǎn)介:吳彤峰(1944-),男,教授,汽車專業(yè),E2mail:wootf820@1631com.580桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)2007年圖2行星齒輪裝置原理圖3發(fā)動(dòng)機(jī)模型結(jié)構(gòu)Fig12PlanetarygearingkeydiagramFig13Fuelconvertingmodelstructurechart通過功率轉(zhuǎn)換器給車載電池充電.車輛在市郊行Tacc=Pacc/ωfc.(2)駛時(shí),只有發(fā)動(dòng)機(jī)工作,電動(dòng)機(jī)關(guān)閉,行星齒輪式中:Tfc_a為發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩,Tacc為附加阻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的齒圈被鎖死,這時(shí)行星齒輪機(jī)構(gòu)的自由度矩,Pacc為附加

6、功率,Jfc為發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量.發(fā)動(dòng)[4]減少到1個(gè).機(jī)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩Tfc_a=max(Tcf_th,min(Tfc_out_r,Tfc_max)).(3)2驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件仿真模型式中:Tcf_th為發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門關(guān)閉時(shí)的轉(zhuǎn)矩,Tfc_max為ADVISOR采用后向和正向相結(jié)合的混合建模發(fā)動(dòng)機(jī)可提供最大轉(zhuǎn)矩.則發(fā)動(dòng)機(jī)總期望轉(zhuǎn)矩[2]方法,以后向建模為主,即設(shè)定驅(qū)動(dòng)循環(huán)以評(píng)dωfcTfc_r=Tfc_out_r+Tacc+Jfc.(4)價(jià)整車性能,同時(shí)附加了一些簡(jiǎn)單的正向建模計(jì)dt算,保證仿真結(jié)果的合理性.在仿真過程中,需發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)速[3]要遵循以下兩個(gè)假設(shè):min(ωfc_out_r,ωfc

7、_max);ωfc_out_a=(5)1)傳動(dòng)系統(tǒng)中任何部件從與其直接連接的上ωfc_spin.游獲得的能量等于它所需要的能量.如驅(qū)動(dòng)車輪式中:ωfc_max為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速,ωfc_spin為離合器分需要電機(jī)提供30kW的功率,那么從電池所獲得離時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,的功率就是30kW,蓄電池不會(huì)給電機(jī)提供大于ωfc_spin=max(ωfc_idle,ωth_cls).(6)30kW的功率.式中:ωf