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时间:2019-11-22
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1、第三章混合动力总成控制算法的研究混合动力总成的核心是控制系统,包括软件和皱件。控制系统研制开发的技术关键是控制软件开发。木章以提高整车经济性和改善排放为口标,针对三种混合动力总成的基本构型,在研究混合动力总成的控制策略基础上,编制控制算法框图和控制程序,建立控制系统的离线仿真模型。为控制系统的产品开发奠定基础。3.1混合动力总成的控制策略确定混合动力总成的控制策略,首先要明确两个问题,一是控制目标,要明确提出控制策略耍达到的目标,二是控制方法,根据控制冃标以及对各种控制方法的分析比较,选择合适的控制方法。研究表明188~911,
2、混合动力总成的控制口标有两种,一是以整车油耗和排放最佳为目标,二是以电池的电量消耗最小为目标。通过综合分析和比较得出结论3~97】,以整车油耗和排放最佳为控制目标,可以充分发挥混合动力汽车的优势,同吋采取措施维持电池的电量状态,提高电池的循环寿命,保证足够的续驶里程,是产品市场的发展趋势。因此,本文研究的混合动力总成的控制目标是,在保证按照驾驶员意图实现动力输出调节的前提下,以整车燃油经济性能和排放性能最佳为目标。适合于混合动力总成的控制方法通常有四种[98~1°11,逻辑门限值控制、动态H适应控制、逻辑模糊控制和神经网络控制。
3、由于逻辑门限值控制方法快速简单、实用性较强,因此国外的样车和产品车型大部分都采用这种控制方法M02~105lo采用其他三种复杂的控制方法需要采集和运算的数据量非常大,特别是要实时采集大量的发动机运行数据计算发动机的最佳油耗点和最佳排放点,并在运行中实时跟踪两点数值的变化,使控制系统的软件和硬件都过于复朵。另外,三种复杂控制方法对目标的改善效果在很大程度上依赖于发动机的动态模型精度和运行数据的实时快速检测的精度,精度的偏差导致目标效果急剧恶化。因此,采用逻辑门限值控制方法对混合动力总成控制系统是合适的[106J07lo对于并联系统
4、(包扌舌单轴和双轴型式),以整车油耗和排放最佳为控制目标,釆用逻辑门限值控制方法,捉岀了两种门限值控制策略,一是限制发动机工作区间的控制策略,二是加权调节发动机工作区间的控制策略。二者都是通过设定门限值,将发动机和电池控制在高效率区运行,提供要求的扭矩;电机作为载荷调节装置,当需要大扭矩输出时参加驱动,当需要小扭矩输出时吸收发动机扭矩进行发电,并将电池组的电量状态维持在高效率区间内[108'110lo对于串联系统,以整车油耗和排放最佳为控制目标,采用逻辑门限值控制方法,提出了限制发动机工作区间的控制策略,通过设定门限值,将发动机
5、和电池的工作区间限制在高效率区间,联合或独立为电动机捉供电功率;电池作为电功率调节装置,当电动机需要人功率时输出电功率,当需要小功率时吸收电功率,将电量状态维持在一定范围内3.2混合动力总成的控制系统结构方案设计在控制策略研究结果的基础上,通过研究整车对控制系统的要求,完成控制系统的方案设计,包括控制系统的硬件方案设计和软件方案设计。3.2.1混合动力总成的控制系统硬件结构方案设计混合动力总成控制系统的功能要求硕件结构方案设计是以整车对混合动力总成控制系统的要求为基础的,因此首先提出整车对控制系统的耍求如下。(1).混合动力总成
6、必须按照驾驶员意图输出驱动或制动扭矩。当驾驶员踩下加速踏板或制动踏板,混合动力总成要输出一定的驱动扭矩或再生制动扭矩。踏板开度越大,混合动力总成的输岀扭矩越大。因此,控制系统耍接收踏板开度信号并转换为对混合动力总成的扭矩输出耍求。(2).混合动力总成的各个动力元件的动力输出必须可控。动力元件要根据控制指令作相应的动力输出或状态转换。因此控制系统中要包插动力元件的控制单元,接收控制指令信号,调节动力元件的动力输出和状态转换。(1).混合动力总成控制系统的中央处理器必须根据踏板开度信号和动力元件的反馈信号,按照编制的控制软件,计算各
7、个动力元件的工作状态和动力输出要求,输出控制指令给动力元件的控制单元。混合动力总成控制系统的硬件结构方案根据混合动力总成控制系统的功能要求,本文作者提出了并联和串联混合动力总成的控制系统的硬件结构方案,如图3-1和图3-2所示。图3-1.并联混合动力总成控制系统的硬件结构框图图3-2.串联混合动力总成控制系统的硬件结构框图对于并联方案,控制系统的中央处理器接收信号La和Ld以及n和SOC,根据输入信号和控制程序完成控制逻辑运算,向发动机控制单元发出指令Le和engine_on,控制发动机的开关和输出扭矩;向电机控制单元发出指令S
8、,控制电机的输岀扭矩;向离合器控制单元发岀指令cl_state,控制离合器的分离或接合,与发动机的开关状态同步;向机械制动控制单元发出指令Tf,控制机械制动系统的输出扭矩。对于并联方案,控制系统的中央处理器接收信号La和Ld以及n、SOC以及前一时刻的engin
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