新型并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車模式切換協(xié)調(diào)控制

杜 波 秦大同 段志輝 葉 心

1.重慶大學(xué)機(jī)械傳動(dòng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶，400030

2.重慶長(zhǎng)安新能源汽車有限公司，重慶，401120

0 引言

并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車通過動(dòng)力耦合機(jī)構(gòu)將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩動(dòng)力源集成在一起，使得車輛具備多種工作模式，并能實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)模式之間的靈活切換。因此，整車能量管理策略的制定、車輛工作模式切換的平穩(wěn)過渡控制成為了一項(xiàng)復(fù)雜的工作［1－2］。

目前，綜合能量管理策略和協(xié)調(diào)控制算法已成為研究的重要方向。童毅等［3］對(duì)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車轉(zhuǎn)矩管理策略和協(xié)調(diào)控制算法進(jìn)行了研究，但只針對(duì)離合器接合、變速器在擋的情況，具有一定的局限性。古艷春等［4］采用了基于邏輯門限值的能量管理策略，并對(duì)混合動(dòng)力汽車起步和換擋過程的扭矩協(xié)調(diào)控制策略進(jìn)行了仿真研究?；谶壿嬮T限值的控制策略只憑借人的直觀判斷在發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖上劃分出工作模式區(qū)域，缺乏理論依據(jù)，沒有真正實(shí)現(xiàn)控制的最優(yōu)化。戴一凡等［5］采用了基于優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)效率曲線的能量管理策略，但只對(duì)純電動(dòng)行進(jìn)中啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過程的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了研究。以上研究采用了簡(jiǎn)單的邏輯門限值控制策略，側(cè)重于發(fā)動(dòng)機(jī)局部最優(yōu)，并且只對(duì)部分工作模式切換的協(xié)調(diào)控制進(jìn)行了研究。

本文以系統(tǒng)效率最優(yōu)為目標(biāo)，對(duì)基于行星齒輪機(jī)構(gòu)的新型并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式區(qū)域進(jìn)行劃分，并制定出相應(yīng)的能量分配策略，同時(shí)，對(duì)驅(qū)動(dòng)工況下不同類型工作模式之間切換的扭矩協(xié)調(diào)控制算法進(jìn)行研究，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率最優(yōu)和模式切換過程動(dòng)力傳遞的平穩(wěn)性。

1 新型并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

本文研究的新型并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸同時(shí)與單向離合器、濕式離合器主動(dòng)盤、行星齒輪機(jī)構(gòu)的齒圈相連，電機(jī)既可作為發(fā)電機(jī)又可作為電動(dòng)機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子與濕式離合器從動(dòng)盤和行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪相連，行星齒輪機(jī)構(gòu)起動(dòng)力合成與分解的作用，系統(tǒng)動(dòng)力通過行星架輸出，經(jīng)變速器、主減速器傳遞至車輪。

圖1 新型混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)示意圖

通過控制動(dòng)力源和離合器元件的工作狀態(tài)，該混合動(dòng)力系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)多種工作模式，如表1所示?？煽闯?，該混合動(dòng)力系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)兩種聯(lián)合驅(qū)動(dòng)方式：聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a是在濕式離合器接合情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)以扭矩合成方式輸出動(dòng)力；聯(lián)合驅(qū)動(dòng)b是在濕式離合器分離情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)以轉(zhuǎn)速合成、扭矩成比例方式輸出動(dòng)力。

表1 新型混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式

2 基于系統(tǒng)效率最優(yōu)的能量管理策略

2.1 基于系統(tǒng)效率最優(yōu)的車輛工作模式區(qū)域劃分

由于邏輯門限值控制策略的不足，本文從能量轉(zhuǎn)化的角度，提出一種基于系統(tǒng)效率最優(yōu)的混合動(dòng)力工作模式區(qū)域劃分方法，其核心思想是油電轉(zhuǎn)換效率ηe＿b和各工作模式下系統(tǒng)效率ηsys的計(jì)算。

本文將油電轉(zhuǎn)換效率ηe＿b定義為行車充電工況下充入到電池的電能Pb與發(fā)動(dòng)機(jī)用于充電所消耗的燃料化學(xué)能P′e－Pe之比：

式中，Pb為存儲(chǔ)到電池的電能；P′e為行車充電工況所消耗的化學(xué)能；Pe為相同需求轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)所消耗的化學(xué)能；ng、Tg分別為發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；ne、Te分別為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；Treq為變速器輸入端的需求轉(zhuǎn)矩；ηe為發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)下的發(fā)動(dòng)機(jī)效率；η′e為行車充電工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)效率；ηg為電機(jī)發(fā)電效率；ηchar為電池充電效率。

在已知需求轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速情況下，在工作區(qū)域內(nèi)尋求最優(yōu)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，使得油電轉(zhuǎn)化效率最高，并將油電轉(zhuǎn)化效率值較高的區(qū)域確定為行車充電區(qū)域。

其次，在已知需求轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的條件下，分別計(jì)算混合動(dòng)力系統(tǒng)在純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a和聯(lián)合驅(qū)動(dòng)b工作模式下的系統(tǒng)效率。將系統(tǒng)效率定義為需求功率Preq與系統(tǒng)總功率Pb／ηe－b＋P′e之比：

式中，Preq為整車需求功率；P′e為聯(lián)合驅(qū)動(dòng)工況下發(fā)動(dòng)機(jī)所消耗的功率，當(dāng)P′e＝0時(shí)對(duì)應(yīng)于純電動(dòng)工作模式；nc為變速器輸入端的需求轉(zhuǎn)速；nm、Tm分別為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；ηm為電動(dòng)機(jī)效率；ηdis為電池放電效率；n′e、T′e分別為聯(lián)合驅(qū)動(dòng)工況下發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩；η′e為聯(lián)合驅(qū)動(dòng)工況下的發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

將計(jì)算所得的各工作模式下的系統(tǒng)效率曲面進(jìn)行比較，并在轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩平面上投影，從而劃分出混合動(dòng)力系統(tǒng)各個(gè)工作模式的最優(yōu)工作區(qū)域，如圖2所示。圖中，n1、T1分別為純電動(dòng)區(qū)域轉(zhuǎn)速上限和轉(zhuǎn)矩上限，T2為行車充電區(qū)域扭矩上限，T3為發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)區(qū)域扭矩上限，n2為聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a區(qū)域轉(zhuǎn)速上限。

圖2 混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式區(qū)域劃分

2.2 能量分配策略

根據(jù)圖2中基于系統(tǒng)效率最優(yōu)的工作模式區(qū)域劃分，制定出混合動(dòng)力系統(tǒng)各工作模式區(qū)域的邊界條件以及動(dòng)力源能量分配策略，如表2所示。表2中，SOC、SOClow、SOChigh分別為蓄電池的荷電量、最低荷電量、最高荷電量；β為齒圈與太陽(yáng)輪齒數(shù)比；Tef為發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)阻力矩。

表2 混合動(dòng)力系統(tǒng)能量分配策略

3 模式切換協(xié)調(diào)控制算法

為滿足整車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的要求，混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式會(huì)隨著車輛行駛狀態(tài)變化而變化，存在著各模式之間的切換?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)模式切換可能引起發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的大幅度變化，然而由于發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)具有不同的動(dòng)態(tài)特性，在從當(dāng)前扭矩向目標(biāo)扭矩變化的過程中，若不能很好地跟隨目標(biāo)扭矩，就會(huì)引起輸出扭矩產(chǎn)生大的波動(dòng)［6］。除此之外，濕式離合器接合或分離引起行星齒輪機(jī)構(gòu)自由度發(fā)生變化，也會(huì)造成輸出轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩的波動(dòng)，影響整車行駛的平穩(wěn)性。因此，需要對(duì)兩動(dòng)力源和濕式離合器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。限于篇幅，本文重點(diǎn)對(duì)驅(qū)動(dòng)工況下各工作模式切換的協(xié)調(diào)控制問題進(jìn)行研究。

3.1 模式切換分類

根據(jù)新型并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、模式切換的相似性以及工作模式區(qū)域劃分，可將各種工作模式之間的切換分成三類，如圖3所示。

在圖3中，編號(hào)①表示第一類模式切換，包括純電動(dòng)?（發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)／聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a／行車充電），該類模式切換的特點(diǎn)是存在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、濕式離合器接合的動(dòng)態(tài)過程。

圖3 混合動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)工況下模式切換分類

編號(hào)②表示第二類模式切換，包括聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a?聯(lián)合驅(qū)動(dòng)b、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)?聯(lián)合驅(qū)動(dòng)b。該類模式切換的特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，存在濕式離合器接合或分離的動(dòng)態(tài)過程。

編號(hào)③表示第三類模式切換，包括發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a、聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a?行車充電、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?行車充電。該類模式切換的特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作，濕式離合器處于接合狀態(tài)。

3.2 協(xié)調(diào)控制算法

3.2.1 第一類模式切換過程協(xié)調(diào)控制算法

由于混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的限制，從純電動(dòng)切換至有發(fā)動(dòng)機(jī)參與工作的模式過程中，包括了電機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的中間過程。電動(dòng)機(jī)一部分扭矩經(jīng)行星齒輪機(jī)構(gòu)輸出，維持車輛行駛；另一部分扭矩通過濕式離合器的接合，提供發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩。要求在0.4s內(nèi)將發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速拖動(dòng)至點(diǎn)火轉(zhuǎn)速800r／min以上，并完成發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。該過程中需要對(duì)濕式離合器傳遞的扭矩和電機(jī)扭矩進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，以保證發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)不會(huì)對(duì)車輛正常行駛造成過大的沖擊。

當(dāng)離合器結(jié)構(gòu)參數(shù)確定以后，濕式離合器傳遞的扭矩主要取決于離合器的工作壓力。由于離合器接合過程有很強(qiáng)的非線性，很難用準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型來(lái)表達(dá)，因而設(shè)計(jì)模糊控制器來(lái)控制濕式離合器的接合壓力［7－8］，模糊控制器結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 離合器接合過程模糊控制器

從而，離合器傳遞轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式為

式中，μ為摩擦片的摩擦因數(shù)；z為離合器的摩擦面數(shù)；Ap為活塞作用面積；pin為油缸控制壓力；pbase為回位彈簧壓力；Rm為摩擦片的等效摩擦半徑；Ri、Ro分別為離合器片的內(nèi)外半徑；ωe、ωm分別為發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的角速度。

該類模式切換過程中，除了對(duì)離合器接合壓力進(jìn)行控制外，同時(shí)還需要對(duì)電機(jī)扭矩進(jìn)行控制。電機(jī)的目標(biāo)扭矩與駕駛員需求扭矩、離合器傳遞扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)阻力矩有關(guān)，在電機(jī)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同階段，電機(jī)的目標(biāo)扭矩值有所不同，具體如下：

（1）當(dāng)車輛純電動(dòng)行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與其固接的行星齒輪內(nèi)齒圈由于單向離合器的作用而鎖止，電機(jī)扭矩通過與其固接的太陽(yáng)輪經(jīng)行星架輸出以驅(qū)動(dòng)車輛行駛。此時(shí)，電機(jī)目標(biāo)扭矩為

式中，Tm＿tar為電機(jī)目標(biāo)扭矩；Jm為電機(jī)等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

（2）當(dāng)控制器發(fā)出模式切換指令后，離合器開始接合，其接合初始階段傳遞的扭矩Tcl小于發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)阻力矩Tef，發(fā)動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)。此階段電機(jī)扭矩增加，其目標(biāo)扭矩為

式中，Tm＿max為電機(jī)最大扭矩；Je為發(fā)動(dòng)機(jī)的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。

（3）當(dāng)Tcl≥Tef時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)開始啟動(dòng)，離合器壓力繼續(xù)上升，電機(jī)扭矩相應(yīng)增大，其目標(biāo)扭矩值為

式中，ωc為變速器輸入軸角速度。

（4）當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速ne＞800r／min時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火啟動(dòng)，但此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩比較小，采用電機(jī)進(jìn)行扭矩補(bǔ)償，其補(bǔ)償扭矩為

（5）當(dāng)｜ne－nm｜＜50r／min時(shí)，離合器快速接合，電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)以扭矩合成方式輸出動(dòng)力，電機(jī)目標(biāo)扭矩為

當(dāng)離合器完全接合，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)以后，根據(jù)需求扭矩確定電機(jī)的工作狀態(tài)。

3.2.2 第二類模式切換過程協(xié)調(diào)控制算法

在第二類模式切換中，聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a?聯(lián)合驅(qū)動(dòng)b、發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)?聯(lián)合驅(qū)動(dòng)b的模式切換中應(yīng)快速分離離合器，避免滑摩損失。在發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)兩動(dòng)力源向各自的目標(biāo)狀態(tài)過渡的過程中，可利用發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和變速器輸入軸三者之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系，并結(jié)合電機(jī)和需求扭矩的關(guān)系，控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩以保證變速器輸入端扭矩平穩(wěn)過渡，具體步驟如下：

（1）根據(jù)系統(tǒng)效率最優(yōu)確定發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速。

（2）由發(fā)動(dòng)機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速和變速器輸入端轉(zhuǎn)速確定電機(jī)目標(biāo)轉(zhuǎn)速：

（3）調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)矩，以滿足需求扭矩：

聯(lián)合驅(qū)動(dòng)b?聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a、聯(lián)合驅(qū)動(dòng)b?發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的模式切換包括了離合器接合動(dòng)態(tài)過程，仍采用模糊控制器控制離合器接合壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)扭矩變化與第一類模式切換過程中發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)以后的相似，這里不再贅述。

3.2.3 第三類模式切換過程協(xié)調(diào)控制算法

此類模式切換過程中離合器處于接合狀態(tài)，如果將發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)看作一整體，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)轉(zhuǎn)矩的變化只是系統(tǒng)動(dòng)力源的內(nèi)部分配協(xié)調(diào)過程。由于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢、難以控制，電機(jī)響應(yīng)較快、易于控制，故可直接利用電機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償，以減小因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化過大而引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。

該類模式切換過程的協(xié)調(diào)控制算法如圖5所示，當(dāng)需要進(jìn)行模式切換時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)按照限制了的節(jié)氣門變化率從當(dāng)前節(jié)氣門開度變化到目標(biāo)節(jié)氣門開度，經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速估計(jì)出發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩值，將該值與駕駛員需求轉(zhuǎn)矩進(jìn)行比較，其差值由電機(jī)轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

圖5 第三類模式切換協(xié)調(diào)控制算法

該協(xié)調(diào)控制算法能夠?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵在于發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)矩的準(zhǔn)確估計(jì)，由于模式切換過程時(shí)間短，車速幾乎不變，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門開度變化率小于100%時(shí)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)輸出特性在時(shí)間上進(jìn)行一定延時(shí)的方法估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，具有較高的估計(jì)精度［9］。這樣就把發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)過程變成一系列準(zhǔn)靜態(tài)過程，便于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩估計(jì)。

3.3 模式切換控制流程

根據(jù)以上制定的能量管理策略和模式切換協(xié)調(diào)控制算法，歸納出新型并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車協(xié)調(diào)控制策略總體流程，如圖6所示，圖中，Td為驅(qū)動(dòng)需求轉(zhuǎn)矩；Tb為制動(dòng)需求轉(zhuǎn)矩。

圖6 模式切換協(xié)調(diào)控制總體流程圖

4 仿真及結(jié)果分析

為了驗(yàn)證本文所提出的協(xié)調(diào)控制策略，在MATLAB／Simulink和 MATLAB／Stateflow 平臺(tái)上建立了前向式混合動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真模型，對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)工況下的仿真分析。

圖7和圖8所示分別為采用協(xié)調(diào)控制策略和未采用協(xié)調(diào)控制策略的仿真結(jié)果。圖7、圖8中，j為沖擊度，即汽車行駛過程中縱向加速度a的變化率，j＝da／dt?？梢钥闯觯旌蟿?dòng)力系統(tǒng)工作模式先后經(jīng)歷了純電動(dòng)?行進(jìn)中啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)?發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?行車充電?聯(lián)合驅(qū)動(dòng)a?聯(lián)合驅(qū)動(dòng)b?發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的變化過程。

由圖7和圖8可以看出，在穩(wěn)態(tài)工況下，輸出扭矩都很好地跟隨了駕駛員需求扭矩，而在模式切換動(dòng)態(tài)過程中，區(qū)別則比較明顯。在第一、二類各個(gè)模式切換過程中，圖7中變速器輸入扭矩Tc波動(dòng)幅度值比圖8中的小，說明采用了模糊控制對(duì)離合器接合進(jìn)行控制，離合器接合過程更平穩(wěn)，制定的扭矩協(xié)調(diào)控制策略能實(shí)現(xiàn)模式切換過程中動(dòng)力傳遞的平穩(wěn)過渡。在第三類模式切換過程中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩發(fā)生突變時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩變化受到一定的限制，變化緩慢，同時(shí)電機(jī)實(shí)時(shí)地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩進(jìn)行補(bǔ)償，能夠較好地跟隨駕駛員需求扭矩，減小了輸出扭矩波動(dòng)。而沒有采用協(xié)調(diào)控制策略時(shí)，在動(dòng)力源向目標(biāo)值變化過程中發(fā)生突變，輸出扭矩產(chǎn)生了較大幅度的波動(dòng)，影響了整車行駛的平順性。

圖7 有協(xié)調(diào)控制的仿真結(jié)果

圖8 無(wú)協(xié)調(diào)控制的仿真結(jié)果

根據(jù)驅(qū)動(dòng)工況下的仿真結(jié)果，選擇模式切換過程的扭矩波動(dòng)幅值和沖擊度作為協(xié)調(diào)控制效果好壞的評(píng)價(jià)指標(biāo)［6］，如表3所示。從表中的扭矩波動(dòng)幅值和沖擊度的對(duì)比可以看出，在相同類型的模式切換過程中，有協(xié)調(diào)控制的模式切換過程的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)幅值和沖擊度均比無(wú)協(xié)調(diào)控制的模式切換過程的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)幅值和沖擊度要小，說明本文提出的協(xié)調(diào)控制策略能有效提高模式切換過程的平順性，減小輸出扭矩的波動(dòng)。

表3 模式切換仿真結(jié)果對(duì)比

5 結(jié)論

（1）提出了基于系統(tǒng)效率最優(yōu)的能量分配策略，對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式區(qū)域進(jìn)行了劃分，與傳統(tǒng)開關(guān)門限值控制策略相比，以理論計(jì)算為依據(jù)的工作模式劃分更細(xì)。

（2）根據(jù)新型混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和模式切換過程的相似性，將混合動(dòng)力系統(tǒng)模式切換分為三類，并針對(duì)每類模式切換過程提出了相應(yīng)的扭矩協(xié)調(diào)控制算法。

（3）進(jìn)行了驅(qū)動(dòng)工況下各工作模式切換的仿真分析，結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的模式切換協(xié)調(diào)控制算法可有效提高該新型混合動(dòng)力汽車模式切換過程中動(dòng)力傳遞的平穩(wěn)性。

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