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《基于MatlabSimulink環(huán)境四輪驅(qū)動混合動力汽車建模與仿真.doc》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、1前言 能源危機(jī)和環(huán)境污染是當(dāng)前汽車工業(yè)面臨的兩大主要壓力。汽車是油耗大戶，又是重要的污染源。國內(nèi)汽車產(chǎn)品水平與國外差距很大，使汽車工業(yè)面臨的壓力更大?！ ∩蟼€世紀(jì)以來世界各國和各大汽車公司以及國內(nèi)各大科研機(jī)構(gòu)和高等院校紛紛致力于開發(fā)清潔節(jié)能汽車，混合動力系統(tǒng)已經(jīng)被證明是現(xiàn)階段最切實(shí)可行的清潔汽車技術(shù)。仿真一直是汽車開發(fā)中的一個重要環(huán)節(jié)，通過合理有效的仿真可以加快汽車開發(fā)進(jìn)度，節(jié)約開發(fā)成本。伴隨著混合動力技術(shù)的發(fā)展，其建模和仿真技術(shù)也在飛速發(fā)展?！ ?混合動力車的建模仿真技術(shù) 混合動力電動汽車仿真的研究是伴隨著19世紀(jì)60年代幾種樣車的發(fā)展而出現(xiàn)的。隨著計算機(jī)技術(shù)
2、的飛速發(fā)展，計算機(jī)仿真已經(jīng)是混合合動力汽車設(shè)計開發(fā)的有力輔助工具，仿真分析有利于深入理解混合動力系統(tǒng)的工作過程，分析控制策略中占主要影響的動力學(xué)因素；并可用來分析整車能量消耗和評估整車性能，驗(yàn)證和優(yōu)化設(shè)計方案。隨著研究的深入，國內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)出多款混合動力汽車計算機(jī)仿真軟件，用以預(yù)測一個或者多個領(lǐng)域的性能，如燃油經(jīng)濟(jì)性、排放特性、加速性能、爬坡性能?！ ∽钪钕冗M(jìn)的混合動力汽車軟件是美國國家可回收能源實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的ADVISOR，它基Matlab/Simulink的可視化模塊示意圖編程環(huán)境，具有很大的靈活性，可以對任何類型的混合動力電動汽車或內(nèi)燃機(jī)汽車進(jìn)行建模。其它還開
3、發(fā)出許多混合動力汽車仿真軟件。這些軟件的仿真都是首先計算滿足驅(qū)動循環(huán)要求的功率，然后利用各部件的傳動效率計算出總線輸出功率。同時具有繪制輸出數(shù)據(jù)圖表或存儲仿真中每一時間步長數(shù)據(jù)的功能?！ 』旌蟿恿ο到y(tǒng)屬于既有連續(xù)環(huán)節(jié)又有時間離散環(huán)節(jié)的“采樣控制系統(tǒng)”，模擬和分析其復(fù)雜行為的核心是建立其動態(tài)和非線性的仿真模型。由于混合動力系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，必須按目標(biāo)和研究對象的不同建立仿真模型，以兼顧結(jié)果的準(zhǔn)確性和仿真效率。 目前對混合動力電動汽車的仿真有后向仿真和前向仿真兩種基本方法。后向仿真模型以目標(biāo)車速(如標(biāo)準(zhǔn)行駛循環(huán)試驗(yàn)工況)為輸入，計算驅(qū)動系統(tǒng)中需要的扭矩、轉(zhuǎn)速和功率。信息
4、流從車輪到驅(qū)動橋到變速器如此往上沿著驅(qū)動系統(tǒng)向后傳播。前向仿真模型包含駕駛員模型，可以模擬駕駛員感覺車速并做出加速或制動的操作，在驅(qū)動系中產(chǎn)生扭矩，并沿著驅(qū)動系統(tǒng)向前傳播至車輪。前向仿真模型可以用于控制系統(tǒng)的設(shè)計，后向仿真模型主要用于整車性能分析?！ ∫韵虏捎们跋蚍抡娼７ㄔ贛atlab/Simulink環(huán)境下以“登峰一號”混合動力汽車項(xiàng)目為例建立混合動力系統(tǒng)以及車輛縱向動力學(xué)、傳動系、發(fā)動機(jī)、車輛控制器、駕駛員等模型，搭建四輪驅(qū)動混合動力汽車的仿真平臺?！ ?基于Matlab/Simulink的混合動力系統(tǒng)建?！ 』旌蟿恿ζ嚽跋蚍抡婺Ｐ蛻?yīng)當(dāng)包括駕駛員模型、車輛控制
5、器模型、發(fā)動機(jī)模型、電機(jī)模型、電池模型、離合器模型、變速器模型、主減速器和差速器模型、輪胎模型和車輛動力學(xué)模型(如圖1)?！ 』旌蟿恿ο到y(tǒng)發(fā)動機(jī)模型在這里采用實(shí)驗(yàn)建模法，輸入量為節(jié)氣門開度α，起動機(jī)輸入扭矩Tg以及與傳動系相連的轉(zhuǎn)速輸入ωe，輸出量為發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩Teng，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動慣量Jeng，燃油消耗量和CO、HC、NOX(排放輸出。燃油消耗量和CO、HC、NOX(排放利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)查表插值計算?！ ‰姍C(jī)模型同樣采用試驗(yàn)建模法，模型的輸人為對電機(jī)的力矩需求Tmot-req和轉(zhuǎn)速需求ωmot-req，以及電機(jī)的工作模式，輸出為電機(jī)的工作力矩Tmot工作轉(zhuǎn)速ωmot，和效率
6、ηmot?！ ‰姵夭捎脙?nèi)阻模型的實(shí)驗(yàn)建模，輸入量為功率需求戶Pmot-req或者電流需求Ibat-req，輸出量為電池SOC狀態(tài)、輸出電壓Ubat-out，和電池溫度Tbat?！ ≤囕v傳動系模型包括離合器、變速器和驅(qū)動橋，模型要判斷離合器狀態(tài)，根據(jù)輸入力矩和轉(zhuǎn)速計算輸出力矩和轉(zhuǎn)速傳遞到車輪處。變速器模型還應(yīng)該根據(jù)理想自動變速器模型完成自動換檔并輸出檔位信息。 車輪模型主要建立輪胎模型，通過車輪附著率計算車輪滑移率，然后計算車速。該模型采用類似于ADVISOR軟件的建模方法計算滑移率和輪速?！ ≤囕v動力學(xué)模型為簡單的三自由度車輛縱向動力學(xué)模型，輸入量為從發(fā)動機(jī)、電機(jī)制
7、動器傳遞過來的輸入力矩和轉(zhuǎn)速，根據(jù)車輛驅(qū)動力阻力平衡方程計算車輛實(shí)際速度。 駕駛員模型輸入量為期望車速Udesired，和實(shí)際車速Ua，輸出為加速踏板或者制動踏板信號盧，模型中采用PID控制器。 車輛控制器根據(jù)踏板信號，上一時刻發(fā)動機(jī)、電機(jī)、發(fā)電機(jī)、電池和離合器等的工作狀態(tài)以及車速控制閥值、力矩控制閥值、力矩增量控制閥值等計算發(fā)動機(jī)、電機(jī)和發(fā)電機(jī)的需求力矩，并發(fā)出控制指令?！ ≈链耍贛atlab/Simulink建立了四輪驅(qū)動混合動力汽車的前向仿真模型，利用此模型可以對整車性能進(jìn)行仿真試驗(yàn)，同時也可以通過改變整車控制器模塊開發(fā)新的控制策略。當(dāng)
