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同轴并联HEV模式切换过程动力传动转矩协调控制研究

杨猛  
【摘要】:近年来,能源短缺和环境污染等问题凸显,使汽车行业节能、环保的要求提高。由此加速了新能源汽车的发展,混合动力汽车兼顾了纯电动汽车和传统汽车的优点,备受国内外研究机构和公司青睐。本文以同轴并联混合动力客车为研究对象,该混合动力系统采用自动离合器作为发动机与电机的动力耦合机构,布置在电机和发动机之间,经过离合器协调组合形成多种工作模式,不同工作模式之间切换会带来不同动力源输出转矩和转速的突变,从而导致车辆动力输出不平稳,影响辆驾驶性能。为解决模式切换过程上述问题,本文对包含离合器接合/分离动作的模式切换过程动力转矩(发动机、电机转矩)与传动转矩(离合器转矩)协调控制进行研究。首先分析本文研究的同轴并联混合动力客车的动力系统布置结构,在MATLAB/Simulink平台建立了同轴并联混合动力系统模型,模型包括发动机模型、电机模型、膜片弹簧离合器模型、离合器执行机构模型、AMT模型等。重点研究离合器转矩非线性操纵特性模型。基于动态规划理论,提出了一种能降低计算机计算负担,避免边界计算结果不准确的改进动态规划算法。采用改进动态规划算法研究包含离合器接合/分离动作的模式切换过程,设计以滑摩功和冲击度为模式切换评价指标,通过算法优化模式切换过程中发动机转矩、电机转矩、离合器摩擦转矩。在转矩优化的基础上,对混合动力客车模式切换过程中动力与传动转矩跟随控制策略进行研究。根据混合动力系统分层控制相关知识,本文对混合动力客车模式切换过程中转矩协调跟随进行分层控制。将协同层动态转矩协调算法优化的发动机、电机、离合器协调转矩作为目标转矩,釆用数字PID控制发动机、电机、离合器跟随目标转矩。考虑到离合器转矩响应比发动机、电机响应慢,本文提出以电机、发动机转矩补偿离合器转矩变化的控制策略。在混合动力客车转矩协调及转矩控制的基础上,基于MATLAB/Simulink仿真平台,建立了同轴并联HEV模式切换控制模型,针对包含离合器接合动作的两种典型模式切换过程及包含离合器分离动作的一种模式切换过程进行仿真分析。验证所提出的动态协调算法及控制策略的效果。


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