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《四驅混合動力汽車動力系統(tǒng)匹配和控制策略探究》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在工程資料-天天文庫。
1、四驅混合動力汽車動力系統(tǒng)匹配和控制策略探究摘要：外充電式混合動力汽車是電動汽車較好的技術路線，也是當前研究的熱點。構建了一輛前輪發(fā)動機驅動、后輪電動機驅動的外充電式四驅混合動力汽車模型，進行了電機、電池和發(fā)動機參數設計，設計了發(fā)動機最優(yōu)工作曲線能量控制策略和電能消耗型能量控制策略，并用Matlab和AVLCruise軟件對其進行了性能聯合仿真。結果表明，所構建汽車模型可行，匹配動力系統(tǒng)參數設計達到預期目標，電能消耗型能量控制策略更有利于提高經濟性。動力系統(tǒng)結構和能量控制策略易于產業(yè)化，可為樣車開發(fā)提供借鑒。關鍵詞：混合動力汽車；優(yōu)化匹配；控制策略；仿真中圖分類號:U469.7
2、2文獻標文獻標識碼：A文獻標DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2013.03.06由于作為動力源的電池在動力性、可靠性、經濟性、安全性等方面遠未能滿足需要，純電動汽車遠未到達實用階段。混合動力汽車是目前車輛節(jié)能降耗可行的技術路線之一，尤其是外充電式混合動力汽車，相比常規(guī)混合動力汽車,它的混合度可達50%,電池容量更大，純電動行駛里程更長[llo動力系統(tǒng)參數的優(yōu)劣決定了整車的動力性、經濟性等性能［2］。整車開發(fā)的全部環(huán)節(jié)中，動力系統(tǒng)設計顯得尤其重要。李駿［3］、劉炳國［4］等基于汽車理論對外充電式并聯混合動力汽車參數進行了匹配，前者用Cruise軟件進行
3、了整車性能仿真，后者進行實車試驗；任永樂［5］、王杉［6］等分別為串聯混合動力汽車設計了傳動系能量均衡能源控制策略和以電為主能源控制策略；舒紅［7］、左義和［8］等分別基于部件工作效率最優(yōu)、動態(tài)規(guī)劃法設計了混聯混合動力汽車控制策略。以上所述都是針對兩驅車輛。四驅車輛在通過性等方面比兩驅車輛更有優(yōu)勢，結合了外充電式的四驅混合動力汽車動力系統(tǒng)參數設計、能量控制策略方面的研究并不多見。本文對一款外充電式四驅混合動力汽車進行了動力系統(tǒng)參數匹配，設計了工程上易于實現的能源控制策略，并用Matlab和AVLCruise軟件對其進行了性能聯合仿真，探討了影響車輛動力性、經濟性的因素。1整車
4、參數和動力系統(tǒng)模型參考有關資料，構建一輛四驅混合動力汽車，前輪發(fā)動機驅動，后輪設置電力驅動，前后驅動軸分別獨立，電機由電機控制器控制，動力電池由電池管理系統(tǒng)控制，整車控制器控制發(fā)動機、動力電池和電機協同工作，實例樣車的模型如圖1所示。為了結構簡單和便于優(yōu)化發(fā)動機工作工況，發(fā)動機配置的發(fā)電機僅為車用電器（含空調）需求，發(fā)動機未啟動時，車用電器由電池供電。電池電能的補充來自電網和制動能量回收。根據控制策略，車輛可以由發(fā)動機單獨驅動、電機單獨驅動或發(fā)動機和電機聯合驅動。車輛設定純電動模式使用于城市交通。美國私人交通調查報告顯示[9],車輛日行駛里程60英里（約96.6km）以內概率
5、占60%,設定純電動模式續(xù)行駛里程100km,考慮CJJ37-2012關于城市道路設計車速的規(guī)定，設定純電動車速為60km/ho因動力電池質量未定，故整備質量需在匹配電機、電池和發(fā)動機后確定。表1列出了混合動力汽車樣車整車參數。2后驅系統(tǒng)設計與分析后驅系統(tǒng)由電池、電動機、差速器和輪系以及相關控制系統(tǒng)組成，可以看成純電動系統(tǒng)。由于電動機有低速恒轉矩、高速恒功率的輸出特性[10],事實上，汽車在起步或爬坡等工況車速較低時需要較大轉矩，高速行駛時要求較大功率，電動機正好符合此要求。而且電動機的轉速可以實現從每分鐘幾十轉到一萬多轉的變化，因此，本文后驅系統(tǒng)不設置變速器，僅在與差速器連
6、接處設置了減速齒輪，從而簡化了機械傳動裝置。2.1電機參數設計設計中，期望最高車速確定了動力系統(tǒng)應有的功率[2],此功率也應滿足汽車的最大爬坡度和加速性能要求。按國家標準GB/T19752-2005規(guī)定，計算需求功率時取試驗質量mt=l880kgo傳動效率nT、路面滾動阻力系數f、風阻系數CD、迎風面積A、最高車速umax、爬坡車速ua、加速車速ub、爬坡角度a和0-100km/h加速時間t的值見表2。(1)滿足最高車速的功率(2)滿足最大爬坡度的功率(3)滿足加速性能的功率由計算可知，動力系統(tǒng)能提供87kW的動力即可滿足汽車最髙車速、爬坡度和加速性能要求。根據本文動力系統(tǒng)的
7、結構，由發(fā)動機和電動機共同提供最大需求功率，且根據外充電式混合動力汽車的混合度設計規(guī)律，兩者各提供約50%。最高車速需要用額定功率滿足，最大爬坡度和加速性能可以使用峰值功率，考慮了車用電器消耗的總功率約3kW和發(fā)動機啟動馬達的功率1.4kW,據GB/T18488.1-2001規(guī)定的電機功率等級，選取額定功率Pmr=45kW的電機。根據CJJ37-2012,城市行駛最高速度為100km/h,爬坡度為9%,45kW功率也滿足此要求。為得到較高的效率，本文后驅動系統(tǒng)不同于前驅系統(tǒng)而設置主減速比為5.4,為達到
