【摘要】：為改善功率分流式混合動力系統(tǒng)純電動至混合動力模式切換性能設(shè)計了一套控制算法。通過發(fā)動機曲軸位置和拖轉(zhuǎn)扭矩預(yù)估行星架輸入端的阻力,在轉(zhuǎn)矩分配時將該扭矩作為輸入條件,從而消除因發(fā)動機拖轉(zhuǎn)扭矩波動導(dǎo)致的整車抖動;根據(jù)整車動力學(xué)模型設(shè)計狀態(tài)觀測器,以輸出軸轉(zhuǎn)速和輪邊轉(zhuǎn)速之差為反饋進行閉環(huán)控制,以減少輸出軸轉(zhuǎn)速波動。通過模型仿真和實車試驗對該控制算法的有效性進行驗證。
【圖文】：

起動發(fā)動機實現(xiàn)怠速發(fā)電；在急加速時，兩個電機和發(fā)動機共同驅(qū)動行駛，滿足大扭矩需求；在中高速行駛時，通過離合器鎖止小電機，實現(xiàn)定速比驅(qū)動，降低中高速油耗[5]。圖1雙行星排單�；旌蟿恿ο到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖2.2發(fā)動機起動過程該系統(tǒng)的發(fā)動機起動過程與傳統(tǒng)的起動方式不同，在靜止或行駛過程中，，整車控制器（HCU）根據(jù)當(dāng)前剩余電量（SOC）、電池允許充放電功率、車速及加速踏板等信號判斷起動條件。當(dāng)整車控制認(rèn)為需要起動發(fā)動機時，控制電機MG1將發(fā)動機以設(shè)定的扭矩曲線拖轉(zhuǎn)到滿足點火的轉(zhuǎn)速，同時協(xié)調(diào)發(fā)動機完成起動過程，發(fā)動機起動完成后立即進入扭矩模式。在整個起動過程中，發(fā)動機倒拖到點火過程的扭矩沖擊將被完全傳遞到輸出軸上，處理不當(dāng)將引起扭矩波動。加入控制算法前的波動數(shù)據(jù)如圖2所示。（a）發(fā)動機轉(zhuǎn)速（b）外齒圈轉(zhuǎn)速圖2加入控制算法前發(fā)動機起動過程抖動數(shù)據(jù)可以看出，車輛抖動由兩部分組成，剛開始拖轉(zhuǎn)發(fā)動機時，由于發(fā)動機倒拖阻力會隨著曲軸位置和轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，經(jīng)過扭轉(zhuǎn)減振器過濾后傳遞到行星架輸入軸上；另一部分則發(fā)生在發(fā)動機點火瞬間，由于發(fā)動機從負扭矩到正扭矩發(fā)生跳變，也將扭矩波動傳遞過來，整車出現(xiàn)聳車現(xiàn)象。3數(shù)學(xué)模型的建立3.1發(fā)動機點火前控制算法通過動力學(xué)原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性，可以將混合動力系統(tǒng)簡化成圖3所示的數(shù)學(xué)模型，其中Je為發(fā)動機轉(zhuǎn)動慣量，Jst為行星架轉(zhuǎn)動慣量，Js1為電機1轉(zhuǎn)動慣量，Js2為電機2轉(zhuǎn)動慣量，Jbd為整車等效到輸出軸轉(zhuǎn)動慣量，Jti為輪胎轉(zhuǎn)動慣量，Jrg為差速器總成轉(zhuǎn)動慣量，Kd為扭轉(zhuǎn)減振器彈簧剛度，Cd為扭轉(zhuǎn)減振器等效阻尼。根據(jù)傳動系統(tǒng)模型及動力學(xué)原理可得：Jeωe=Te-Tf（1）Jstωst=Tf-Tst

星排單�；旌蟿恿ο到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖2.2發(fā)動機起動過程該系統(tǒng)的發(fā)動機起動過程與傳統(tǒng)的起動方式不同，在靜止或行駛過程中，整車控制器（HCU）根據(jù)當(dāng)前剩余電量（SOC）、電池允許充放電功率、車速及加速踏板等信號判斷起動條件。當(dāng)整車控制認(rèn)為需要起動發(fā)動機時，控制電機MG1將發(fā)動機以設(shè)定的扭矩曲線拖轉(zhuǎn)到滿足點火的轉(zhuǎn)速，同時協(xié)調(diào)發(fā)動機完成起動過程，發(fā)動機起動完成后立即進入扭矩模式。在整個起動過程中，發(fā)動機倒拖到點火過程的扭矩沖擊將被完全傳遞到輸出軸上，處理不當(dāng)將引起扭矩波動。加入控制算法前的波動數(shù)據(jù)如圖2所示。（a）發(fā)動機轉(zhuǎn)速（b）外齒圈轉(zhuǎn)速圖2加入控制算法前發(fā)動機起動過程抖動數(shù)據(jù)可以看出，車輛抖動由兩部分組成，剛開始拖轉(zhuǎn)發(fā)動機時，由于發(fā)動機倒拖阻力會隨著曲軸位置和轉(zhuǎn)速發(fā)生變化，經(jīng)過扭轉(zhuǎn)減振器過濾后傳遞到行星架輸入軸上；另一部分則發(fā)生在發(fā)動機點火瞬間，由于發(fā)動機從負扭矩到正扭矩發(fā)生跳變，也將扭矩波動傳遞過來，整車出現(xiàn)聳車現(xiàn)象。3數(shù)學(xué)模型的建立3.1發(fā)動機點火前控制算法通過動力學(xué)原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特性，可以將混合動力系統(tǒng)簡化成圖3所示的數(shù)學(xué)模型，其中Je為發(fā)動機轉(zhuǎn)動慣量，Jst為行星架轉(zhuǎn)動慣量，Js1為電機1轉(zhuǎn)動慣量，Js2為電機2轉(zhuǎn)動慣量，Jbd為整車等效到輸出軸轉(zhuǎn)動慣量，Jti為輪胎轉(zhuǎn)動慣量，Jrg為差速器總成轉(zhuǎn)動慣量，Kd為扭轉(zhuǎn)減振器彈簧剛度，Cd為扭轉(zhuǎn)減振器等效阻尼。根據(jù)傳動系統(tǒng)模型及動力學(xué)原理可得：Jeωe=Te-Tf（1）Jstωst=Tf-Tst（2）式中，Tf為扭轉(zhuǎn)減振器兩端受到的彈簧力；Te為發(fā)動機輸出扭矩；Tst為行星架上輸出扭矩；ωst為行星架角速度；ωe為發(fā)動機角速度；θst為行星架轉(zhuǎn)過的
【作者單位】： 上海交通大學(xué);科力遠混合動力技術(shù)有限公司;
【基金】：國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目(2011AA11A20) 國家自然科學(xué)基金(51275355)資助
【分類號】：U469.7

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本文編號：2519369