基于CVT的四輪驅(qū)動混合動力汽車傳動控制策略研究.pdf

1、近年來，隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，資源短缺與環(huán)境污染日益嚴(yán)重，由于純電動汽車短時(shí)間內(nèi)在其長壽命、大容量電池等關(guān)鍵技術(shù)上難以突破，混合動力電動汽車將在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)發(fā)揮其獨(dú)特優(yōu)勢。為了改善輕型SUV(Sport UtilityVehicle)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性和動力性能，本文提出了一種基于無級變速器(CVT)的四輪驅(qū)動混聯(lián)式混合動力汽車系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案，對四驅(qū)混合電動汽車整車傳動控制策略相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了深入分析和研究。 首先通過計(jì)算分析，確定

2、了包括驅(qū)動和能源部件的參數(shù)設(shè)計(jì)和選型、關(guān)鍵零部件的選擇及設(shè)計(jì)，以及所有部件在整車中的安裝布置。同時(shí)基于Matlab/Simulink平臺系統(tǒng)，采取理論建模為輔，試驗(yàn)建模為主的方法建立起CVT混聯(lián)式四驅(qū)混合動力整車傳動系統(tǒng)正向仿真模型，該模型既可以用駕駛員的轉(zhuǎn)矩或功率需求作輸入，也可將循環(huán)工況轉(zhuǎn)化為駕駛員需求，所建模型可用于分析評價(jià)不同的設(shè)計(jì)方案和控制策略的優(yōu)化，也可為實(shí)車控制策略的開發(fā)建立仿真分析平臺。 在分析了傳統(tǒng)混合動力典型

3、運(yùn)行模式基礎(chǔ)上，根據(jù)CVT混聯(lián)式四驅(qū)混合動力整車動力總成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對包括駐車發(fā)電、電力變矩、純電動、混合驅(qū)動等多種運(yùn)行模式進(jìn)行分類并分別進(jìn)行詳細(xì)的動力學(xué)分析，建立起各個(gè)運(yùn)行模式下轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速在傳動過程中的變化規(guī)律和實(shí)現(xiàn)模式切換的發(fā)動機(jī)、電機(jī)及離合器控制規(guī)則。 根據(jù)動力總成控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以發(fā)動機(jī)、電機(jī)穩(wěn)態(tài)效率圖和電池充放電效率曲線為依據(jù)，并基于發(fā)動機(jī)效率曲線和等功率及等轉(zhuǎn)矩曲線，求得發(fā)動機(jī)高效工作區(qū)的功率門限Pe_min、P

4、e_max以及轉(zhuǎn)矩門限Te_min、Te_max。然后根據(jù)駕駛員對施加在車輪上的驅(qū)動需求(其中低速以驅(qū)動轉(zhuǎn)矩為參考量，高速以驅(qū)動功率為參考量)、車速、電池SOC等，通過不同的邏輯門限參數(shù)區(qū)分混合動力系統(tǒng)在不同模式間切換的規(guī)律，通過離合器和電機(jī)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制，提出了保證模式切換的平順性的控制方法。并以混合動力系統(tǒng)綜合效率最大化為原則確定了不同運(yùn)行模式下的最佳工作曲線，以及前后電機(jī)、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩及CVT速比及夾緊力在不同模式下的控制方法?；贛

5、atlab/Simulink平臺的仿真研究表明，這種根據(jù)整車運(yùn)行工況并綜合了轉(zhuǎn)矩及功率需求為控制變量的多參量邏輯門限能量管理策略，能實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式的合理切換，在不降低車輛動力性能的前提條件下，非常有效的降低混合動力汽車的燃油消耗，并保持電池SOC的基本穩(wěn)定。 以瞬時(shí)優(yōu)化理論為基礎(chǔ)，從等效燃油消耗量的思想出發(fā)，建立了四驅(qū)混聯(lián)電動汽車在充/放電模式下的等效模型。在控制發(fā)動機(jī)工作于最佳燃油經(jīng)濟(jì)區(qū)的基礎(chǔ)上，以有效燃油消耗率為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，

6、尋求出整車燃油消耗量最小時(shí)的理想操作線，理想操作線決定了發(fā)動機(jī)和各個(gè)電機(jī)的最佳控制值。并以此優(yōu)化計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，制定了模糊控制規(guī)則，仿真結(jié)果表明：基于瞬時(shí)優(yōu)化的模糊控制策略能有效提高混聯(lián)式混合動力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性。 針對基于CVT的四驅(qū)混聯(lián)式電動汽車的模式切換問題進(jìn)行了較深入的研究。通過發(fā)動機(jī)、電機(jī)和離合器的協(xié)調(diào)控制，提出可使系統(tǒng)快速響應(yīng)以及在模式切換時(shí)平穩(wěn)的控制要點(diǎn)。 同時(shí)開發(fā)了基于CAN總線的多能源動力總成控制硬件系統(tǒng)