并联混合动力汽车扭矩协调控制策略

并联混合动力汽车扭矩协调控制策略 DOI:10.16182/j.cnki.joss.2007.03.042 统 仿 真 学 报© Vol. 19 No. 3 2007年2月 Journal of System Simulation Feb., 2007 第19卷第3期 系 并联混合动力汽车扭矩协调控制策略仿真研究 古艳春，殷承良，张建武 (上海交通大学机械与动力学院, 上海 200030) 摘 要：对于使用机械式自动变速器(AMT)的并联式混合动力汽车(PHEV)，能量管理策略的实现 需要对发动机、电机以及离合器和变速箱进行协调控制，为此，建立一个分层控制系统来管理整车的能量分配和实现整车的能量分配策略。能量管理策略的实现层以改善车辆行驶平顺性和减小离合器磨损为目标，协调控制动力和传动系统，实现能量管理层需要的扭矩分配、工作模式切换以及换档等要求。在Matlab/Simulink环境下建立了并联式混合动力汽车动力传动系统的仿真模型，通过仿真进行控制策略的辅助并验证了控制策略。当前开发的控制策略已经应用于实车，试验结果表明了控制系统和控制策略的适用性。 关键词：并联式混合动力汽车；机械式自动变速器；行驶平顺性；离合器磨损；扭矩协调控制 中图分类号：U469.72 文献标识码：A 文章编号：1004-731X (2007) 03-0631-06 Investigation to Coordinated Torque Control Strategy of Parallel Hybrid Electric Vehicles GU Yan-chun, YIN Cheng-liang, ZHANG Jian-wu (School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China) 引 言Abstract: The energy management strategy of a parallel hybrid electric vehicle (PHEV) with an automatic mechanical transmission (AMT) could be realized by coordinately controlling the engine, clutch, motor and transmission. A hierarchical control system was developed to manage the energy distribution and the coordinated control of the whole vehicle. The implement layer of energy management strategy was used for determining the control rules of powertrain components in order to improve the driving smoothness and minimize the clutch abrasion. The dynamic simulation model of powertrain system of PHEV was developed to optimize and validate the proposed control strategy in Matlab/Simulink environment. Simulation and experimental results show that the good performance is achieved based on the proposed control strategy. The developed control strategy has been tested and applied in the real vehicle. Key words: parallel hybrid electric vehicle (PHEV); automatic mechanical transmission (AMT); driving smoothness; clutch abrasion; coordinated torque control 器磨损为目标，确定变速箱输入轴扭矩以及发动机、离合器 和电机的控制策略。在Matlab/Simulink平台上，建立并联式混合动力汽车动力传动系统的动力学仿真模型，对设计的控制系统和控制策略进行仿真和优化，验证了其有效性。 本文研究的控制系统和控制策略已经应用于实车控制，试验结果也验证了控制系统的适用性。 混合动力汽车的整车控制系统是车辆的神经中枢，其根 据车辆运行状态和驾驶员操作，管理动力和传动系统的能量分配以改善车辆动力性、经济性和排放等性能。 对于并联式混合动力汽车，能量管理策略控制发动机、电机或单独或共同为车辆提供动力，在使用AMT的混合动力汽车中，离合器作为发动机和电机的动力耦合装置，在驱动模式切换，如由EV模式切换到PHEV、CV模式时，需要启动发动机并接合离合器以便将发动机动力平稳地接入驱动系统。同样，在换档时，需要协调控制动力传动系统快速、平顺地完成换档过程。同时，为延长离合器使用寿命，还要尽量减小离合器接合过程中摩擦片的磨损。因此，在实现能量管理策略时，需要对发动机、电机、离合器和变速箱进行协调控制以改善车辆行驶平顺性和减小离合器磨损[1,4,5]。 本文基于某并联式混合动力汽车，以行驶平顺性和离合 1 分层控制系统及扭矩协调控制策略 在本文研究的并联式混合动力汽车中，发动机和主电机布置布置在变速箱的输入端，主电机与变速箱输入端直接相连，发动机通过单片干式离合器与电机和变速箱输入轴连接，经自动化改造的手动变速箱和离合器以及相应的执行操作单元组成AMT系统。 1.1 并联式混合动力汽车整车的分层控制系统 混合动力汽车整车控制系统对整车进行能量分配并控制动力传动系统实现能量管理策略，由此设计一个分层的控 制系统，系统由能量管理层和能量管理策略的实现层组成。 控制系统的能量管理层，根据驾驶员操作（加速、制动踏板和手柄位置）和车辆运行状态确定发动机、电机、ABS 收稿日期：2005-11-20 修回日期：2006-04-12 基金项目：国家863电动汽车重大专项(2001AA501200, 2003AA501200)。 作者简介：古艳春(1977-), 男, 山西人 , 博士生, 研究方向为混合汽车动力传动系统和自动变速器的仿真与控制技术。 ·631·