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1、第27卷第4期桂林工学院学报Vol127No142007年11月JournalofGuilinUniversityofTechnologyNov12007文章编号:1006-544X(2007)04-0579-05混合动力电动客车驱动系统控制策略及仿真1221吴彤峰,郑毅,韩继龙,范健文(11广西工学院汽车工程系,广西柳州545006;21广西大学机械工程学院,南宁530004)摘要:为改善公交客车的燃油经济性与车辆尾气排放,提出了一种并联式混合动力公交客车驱动系统方案及工作模式,针对两种运行工况,在满足车辆动力要求并保证发动机最高燃油效率的前提下,以实现蓄电池充放平衡为目标设计了该驱动系统的
2、控制策略,应用以MATLAB为平台的ADVISOR2002软件建立该驱动系统的仿真模型.仿真结果表明,其在动力性能、燃油经济性和排放指标三方面均优于传统内燃机动力客车,每百千米的节油率在2种典型循环中分别达到4516%和3315%.仿真模型和控制策略能满足混合动力公交客车驱动系统设计要求.关键词:混合动力电动客车;驱动系统;控制策略;建模仿真中图分类号:U469172文献标志码:A并联式混合动力电动汽车(parallelhybride2111驱动控制系统的组成lectricvehicle,PHEV)驱动系统由发动机、牵引建立一种新型的并联混合动力驱动系统,其电机、发电机以及电池等关键部件组成,
3、通过一并联式转速偶合布置方案如图1所示.采用图2[1]定的控制策略使内燃机动力源和电力动力源协调,所示两自由度的行星齿轮机构作变速器.这种驱实现最佳能量分配、协调驱动系统各部件工作状动系统不仅具有并联混合动力系统的特点,而且态是满足动力要求的前提下提高PHEV经济性、具有串联混合动力系统发动机能工作于最小油耗改善车辆尾气排放的关键.PHEV的发动机和电动区的优点.机在不同的路面、行驶工况时,既可以共同驱动112驱动系统的工作模式又可以单独驱动,因此在功率分配上比传统车辆车辆在市区正常行驶时,电动机提供车辆所具有更大的灵活性.为提高整车性能的可靠性,需的主要动力,发动机工作于最小油耗状态,并对驱
4、动系统进行建模和仿真研究是非常必要的.通过两自由度的行星齿轮机构合成动力;当节气门全开时,发动机和电动机同时提供车辆所需动1驱动控制系统组成及工作模式力;车辆制动或减速时,电机工作于发电机模式,PHEV混合动力驱动系统有很多类型.但无论它的类型及其衍生结构如何变化,从系统本质分析,它都属于多能源动力系统的范畴.由于PHEV混合动力驱动系统由机械动力源与电动力源组成.所以要实现二者相互协调工作,就需要有良好的能量管理策略,对两动力源的工作状况和动力输出(功率、转矩)进行控制.图1混合动力客车驱动系统Fig11Hybridelectricbusdrivingsystem收稿日期:2007-04-1
5、0基金项目:广西自然科学基金资助项目(桂科自0481010)作者简介:吴彤峰(1944-),男,教授,汽车专业,E2mail:wootf820@1631com.580桂林工学院学报2007年图2行星齿轮装置原理图3发动机模型结构Fig12PlanetarygearingkeydiagramFig13Fuelconvertingmodelstructurechart通过功率转换器给车载电池充电.车辆在市郊行Tacc=Pacc/ωfc.(2)驶时,只有发动机工作,电动机关闭,行星齿轮式中:Tfc_a为发动机产生的总转矩,Tacc为附加阻转机构的齿圈被锁死,这时行星齿轮机构的自由度矩,Pacc为附加
6、功率,Jfc为发动机的转动惯量.发动[4]减少到1个.机产生的总转矩Tfc_a=max(Tcf_th,min(Tfc_out_r,Tfc_max)).(3)2驱动系统关键部件仿真模型式中:Tcf_th为发动机节气门关闭时的转矩,Tfc_max为ADVISOR采用后向和正向相结合的混合建模发动机可提供最大转矩.则发动机总期望转矩[2]方法,以后向建模为主,即设定驱动循环以评dωfcTfc_r=Tfc_out_r+Tacc+Jfc.(4)价整车性能,同时附加了一些简单的正向建模计dt算,保证仿真结果的合理性.在仿真过程中,需发动机输出转速[3]要遵循以下两个假设:min(ωfc_out_r,ωfc
7、_max);ωfc_out_a=(5)1)传动系统中任何部件从与其直接连接的上ωfc_spin.游获得的能量等于它所需要的能量.如驱动车轮式中:ωfc_max为发动机最大转速,ωfc_spin为离合器分需要电机提供30kW的功率,那么从电池所获得离时发动机转速,的功率就是30kW,蓄电池不会给电机提供大于ωfc_spin=max(ωfc_idle,ωth_cls).(6)30kW的功率.式中:ωf
