并联混合动力汽车模式切换动态协调控制的仿真研究

【摘要】：随着近些年来能源危机和席卷全国的雾霾天气问题日益加剧,关于汽车排放的议题越来越多的被提及。大力发展新能源汽车成了当前的主要趋势,混合动力汽车由于综合了电动汽车和传统内燃机汽车的优点,成为汽车行业研究的热点。本文以单轴并联混合动力汽车为研究对象,采用建模仿真的方法,对工作模式切换过程中的发动机、电动机和离合器三者的扭矩动态协调问题进行了深入的研究,为混合动力汽车模式切换平顺性的研究提供了理论基础。 本文建立了基于Matlab/Simulink软件的单轴并联混合动力汽车的仿真模型。模型由发动机模型、电动机模型、膜片弹簧离合器非线性操纵模型、离合器执行机构模型、AMT模型和整车动力学模型等组成。发动机和电动机采用试验数据和查表相结合的方法法建立其一阶动态模型。在考虑从动盘轴向变形以及分离指弯曲变形对载荷特性的影响的基础上,建立了膜片弹簧离合器的非线性操纵模型。 本文分析了混合动力汽车的各种工作模式的特点和模式切换的过程,将工作模式切换过程分为两类：发动机切入动力系统过程和发动机退出动力系统过程。以工作模式切换过程平顺性为目标,采用动态规划算法,计算出切换过程中的发动机、电动机和离合器三者的最优扭矩轨迹。基于模式切换过程中的扭矩传递的快速和平稳性,本文分别建立发动机扭矩PID控制器、电动机扭矩PID控制器和离合器执行机构PID控制器。 通过建立的单轴并联混合动力汽车的仿真模型,针对四种典型的模式切换过程,分析了采用动态规划算法的发动机、电动机和离合器的扭矩动态协调控制过程。结果显示,基于动态规划算法的扭矩动态协调控制过程能够确保整个模式切换过程中的动力传递的稳定性,满足模式切换过程中汽车的动力性和舒适性要求。