联式混合动力汽车多能源动力总成控制单元研究与开发.pdf

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1、高技术通讯ussv1u"联式混合动力汽车多能源动力总成控制单元的研究与开发≠张欣李国岫宋建锋王大兴k北方交通大学机械工程学院北京tssswwl摘要根据并联式混合动力系统结构o研究了其运行模式以及动力源能量分配的控制策略∀研究了配置自动机械式变速器的换档要求o提出了控制系统切实可行的换档控制方案∀设计开发了动力总成控制单元o并利用自主开发的硬件在环仿真系统对其进行了测试和验证∀测试结果表明o开发的控制器满足设计要求o为进一步的台架试验工作奠定了基础∀关键词混合动力电动汽车o动力总成o控制系统o硬件

2、在环动轴等o其中变速器采用自动机械式变速装置∀s引言如何应对新世纪能源和环保压力o实现汽车工业可持续发展o是世界许多汽车工业发达国家面对的巨大挑战∀电动汽车k∞¯¨¦·µ¬¦∂¨«¬¦¯¨o∞∂l是实现汽车能源多元化与零排放汽车的最终选择∀但由于车用动力电池性能的影响o电动汽车的应用与发展都受到了很大的限制∀t

3、

4、x起o各汽车生产商把图1∞±ytts动力总成系统重点转向了可实施性强的混合动力电动汽车k¼2¥µ¬§∞¯¨¦·µ¬¦∂¨«¬¦¯¨¶o∞∂l的研究与开发上∀u多能源动力总成控制系统混合

5、动力电动汽车k∞∂l是指汽车动力系统根据运行要求o可以从两种或两种以上能量源中获动力总成的控制系统包括°≤!发动机电控单取驱动力的汽车∀我国十五期间/{yv计划0电动汽元k∞≤l!电机控制器!×控制器及动力电池管车重大专项中o混合动力电动汽车是主要研究开发理系统o其中°≤是并联式混合动力电动汽车整车内容之一∀运行传感和反应体系中的关键控制部件o其性能优劣将直接影响整车性能好坏∀在整车设计方案中ot混合动力总成系统构成°∞∂动力总成控制系统相互关系如图u所示∀动力系统按结构可以分为串联式!并联式和

6、混联式三类∀本文研究的混合动力电动汽车动力系统结构如图t所示o属于典型并联式结构∀该系统主要包括动力总成控制单元k°≤o图2°∞∂动力总成控制系统°²º¨µ·µ¤¬±≤²±·µ²¯±¬·lo作为动力源的发动机和开关磁阻电机o以及构成传动系统的离合器!扭矩耦合器!变速器!主传≠{yv计划编号资助项目∀女ot

7、x

8、年生o博士o教授~研究方向}混合动力电动汽车控制系统o联系人k收稿日期}ussu2tt2t{l)

9、u)张欣等}并联式混合动力汽车多能源动力总成控制单元的研究与开发211°∞∂的主动力源及运

10、行模式放性~并联式混合动力电动汽车动力总成具有两套相¶使电池的≥≤值维持在优化范围内o避免对独立的动力系统o是传统内燃机动力系统和电机地面充电o保证续驶里程∀动力系统的集成∀在两个动力源主从关系上有电机目前°∞∂的控制策略主要是电力辅助控制驱动为主和发动机驱动为主两种形式∀前者发动机策略o其已经用在现实的混合动力系统中o如本田主要用于提高汽车续驶里程和提供峰值功率o后者±¶¬ª«·和雪铁龙÷≥∀模糊逻辑控制策略则将发动机作为主驱动动力源o电机用作提供峰值kƒ≤≥oƒ∏½½¼²ª¬¦≤²±·µ²¯

11、≥·µ¤·¨ª¼l!自适应控制功率的辅助动力源o对发动机输出功率起/削峰填策略k≥≤≥o≥¨¯©2§¤³·¬√¨≤²±·µ²¯≥·µ¤·¨ª¼l也是谷0的作用∀°∞∂控制策略研究的热点∀选择主动力源是混合动力系统控制设计的关电力辅助控制策略将电机作为动力系统中的灵键∀从电机控制的角度来讲o由于电力系统具有快活因素o根据汽车工况对发动机输出功率进行/削峰捷的动态特性o电机控制技术也比较成熟~而发动机填谷0o从而优化发动机的运行o主要有以下情况}作为涉及机械!流动!燃烧!传热的复杂非线性时变≠汽车在

12、一档起动中或低速行驶时o当发动机系统o动态响应性和控制准确性与电机相比要困难转速低于相应限值时o电机单独用来驱动~许多∀所以在设计中将发动机作为主驱动源o通过在一定发动机转速下o当负载扭矩小于对应电机电动与发电状态的切换对驱动能量进行调节分的发动机最小扭矩时o电机单独驱动~配o以满足动力系统响应速度和准确性要求∀≈当电池值低于下限o而发动机能提供多余扭根据图t所示动力总成系统o其主要运行模式矩时o电机在发动机驱动下以发电方式运行o为电池包括}充电~¶纯电机模式~…在一定发动机转速下o当动力总成负

13、载扭矩¶纯发动机模式~超过发动机所能提供的最大扭矩时o电机提供峰值¶发动机驱动n电机发电模式~功率o与发动机联合驱动~¶发动机!电机混合驱动模式~再生制动过程中o电机以发电方式工作o提¶复合制动模式~供制动扭矩o同时将回收的能量回馈入电池组∀¶停车充电模式∀213换档控制逻辑运行模式分析是研究制定并联式动力总成控制由于传动系统采用×o因此°≤必须考虑策略的基础∀°≤根据汽车实际运行情况选择不换档过程中与×控制器以及发动机∞≤!电机同运行模式o在满足动力要求条件下保证发动机处控制器之间进行良好协调