超轻度混合动力汽车整车控制策略仿真

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1、混合动力汽车课程论文超轻度混合动力汽车控制策略仿真姓名：赵江灵单位：机械学院专业：机械电子工程学号：201007021012011年6月22日摘要：建立整车仿真模型，以验证所制定的控制策略，进行性能仿真。由于超轻度混合动力汽车是由发动机、电机、变速器和电池等机电液系统组成的复杂体系，精确建模较为复杂。为达到模拟整车动力性和燃油经济性的目的又能方便建模，采用理论建模与数值建模相结合的方法，即整车动力传动系统采用理论建模；通过台架试验数据建立发动机、电机和电池的数值模型，应用模糊逻辑控制原理建立驾驶员模型（输出节气

2、门开度和制动力）和变速器速比控制模型。关键词：混合动力汽车，控制策略，仿真1.概述1.1超轻度混合动力汽车的特点所谓的超轻度混合动力汽车是以孙冬野教授所提出的新型回流式无级自动变速传动为基础，充分利用回流式无级自动变速传动系统超大速比变化范围、低速时传动效率高于纯无级变速传动和承载能力大的特点，采用比ISG型轻度混合动力汽车更小功率的电机作为汽车的第二动力源的汽车，如图1所示。图1超轻度混合动力汽车动力传动系统布局在功能方面，除具有轻度混合动力汽车电机辅助发动机怠速起停和能量回收的特性外，还利用回流式无级自动变

3、速传动超大速比的特点，在交通拥挤或进出车库汽车爬行时采用电机单独驱动；利用回流式无级自动变速传动可连续实现正、反向传动的特点，在低速倒车时采用纯电动驱动，从而达到节省燃油和减少排放的目的。与普通汽车相比，超轻度混合动力汽车的燃油经济性能和废气排放性能将会得到明显改善，符合我国当前国民经济和社会发展的实际需要。同时，与目前国际上现有的混合动力汽车相比，价格更低，对国内汽车企业具有更好的生产可行性和市场销售前景。1.2主要工作模式超轻度混合动力汽车采用小功率电机作为辅助动力源，就决定了其工作模式与普通混合动力汽车不

4、同，按照汽车行驶的不同工况确定具体工作模式。传统汽车起步工况下，发动机燃油消耗量大，排放恶劣，并且给传动系统带来冲击。超轻度混合动力汽车在汽车起步工况下，采用怠速起停起步控制，从而避免发动机运行在起步和怠速等恶劣工况下。在驾驶员给出起步命令后，控制系统发出起动电机指令，电机在很短时间内（如0.4s）将发动机加速至怠速转速（如800r∙min-1）。达到怠速转速后，发动机才开始喷油点火，同时关闭电机，接合起步离合器，实现汽车起步。在城市繁忙道路上，交通拥挤和堵车经常发生。汽车走走停停，节气门开度很小，车速低，汽车

5、需要的驱动功率不大。这种工况下发动机负荷率低，运行在低转速低转矩的高油耗高排放区。借助回流式无级自动变速系统具有的超大速比范围的特点，小功率电机可以实现电机单独驱动汽车运行在这种低速爬行工况下，达到消除发动机油耗和排放的目的。另外汽车倒车时一般功率需求不大，也可以采用电机单独驱动的方式。汽车实际行驶中，经常需要进行减速制动。混合动力汽车可以利用电机运行在发电机状态下，回收制动能量，通过逆变器将能量储存于电池中。当汽车长时间没有运行或者电池过度放电时，电池的能量不足以驱动电机运行。除了采取外部充电来解决电池电荷过

6、低外，进行车载充电也是设计时必须考虑的，即通过发动机驱动电机发电来给电池充电，使混合动力系统得以正常运作。2.整车控制策略超轻度混合动力汽车我们采用以发动机功率跟随控制模式为主，并结合恒温器控制模式的控制策略。其目的是充分利用发动机和电池的高效区，控制发动机和电机的功率输出跟随整车的功率需求而变化，使其达到整体效率最高。在具体实现上，依据汽车的工作模式特点确定相应的控制目标。在起步工况下，通过综合控制电机驱动电流、发动机节气门开度和起步离合器的接合速度来实现汽车的快速平稳起步，并实现起步过程中发动机转速波动小，

7、工作稳定，降低起步排放和噪音。在发动机工作时（包括发动机单独驱动工况和电池低SOC充电工况），控制目标就是把发动机限制在最优工作曲线附近工作，并限制发动机功率瞬时变化的速度和幅度，使在满足驾驶员动力需求的前提下油耗少、排放小。这种工况下，把发动机运行在优化工作线上的目标转速作为回流式无级自动变速系统的速比调节的输入量，通过调节速比使发动机运行在目标区域。同时通过控制节气门开度和限定节气门开度的变化率实现对发动机功率瞬时变化的控制。当电机单独运行时（包括爬行起步、超低速行驶工况、再生制动和正常倒车工况），控制目标

8、就是把电机限制在最高效率曲线附近工作。这种工况下，把电机运行在优化工作线上的目标转速作为速比调节的输入量，通过调节速比使电机运行在目标区域，同时调节驱动电流（或占空比）实现电机的输出转矩的控制以满足工况需求。并考虑电池组充放电的效率和使用寿命，把电池的SOC值范围限制在一个充放电内阻都比较低的区间内（0.3～0.8之间）。3.混合动力汽车整车控制策略仿真超轻度混合动力汽车整车控制策略仿