关键词：混合动力汽车;;模式切换;;协调控制;;动力耦合机构;;动力学分析;;冲击度
摘 要：混合动力汽车包含多个动力源并且存在多种工作模式,当车辆在不同的工作模式之间切换时,由于动力源之间的动态响应悬殊或不当的控制策略,将会导致模式切换过程中的动力不足或输出转矩波动过大,由此引发的冲击度以及动力耦合机构的动态特性对整车的振动噪声特性产生的影响,将对整车的行驶平顺性及乘坐舒适性产生影响,因此制定合适的协调控制策略来协调控制模式切换过程非常必要。本文以某混合动力汽车为研究对象,建立其整车动力学模型,制定模式切换过程动态协调控制策略,并利用联合仿真对其有效性进行验证;此外,建立了动力耦合系统的刚柔耦合动力学模型,选择模式切换过程作为研究工况,对动力耦合系统进行多体动力学仿真分析,以观察模式切换过程中动力耦合系统的动态特性。论文具体工作如下:一、问题提出和整车建模。对某混合动力汽车做了模式切换过程的振动特性试验,发现模式切换过程存在纵向冲击,需要制定协调控制策略进行控制;分析了该混合动力汽车的结构特点和工作特性,对单自由度车辆模型、各动力源模型及传动系模型等进行了讨论分析,在AMESim中搭建了可以联合仿真的整车动力学模型。二、发动机转矩估计。采用基于遗传算法优化的BP神经网络进行发动机转矩估计,利用遗传算法来优化BP神经网络的权值和阈值,利用发动机的试验数据,通过建立的遗传算法优化的BP神经网络发动机转矩估计算法建立了发动机转矩估计模型。三、动态协调控制策略制定和验证。对发动机和电机的动态特性进行了分析,针对存在“发动机启动或停止”的过程,研究相对应的动态协调控制算法,采用电机的转矩补偿原理,设计了从纯电动模式向联合驱动模式切换过程中的发动机启动协调控制算法和从联合驱动模式向纯电动模式切换过程中的发动机停止协调控制算法;提出了以冲击度作为模式切换协调性的评价指标;在Matlab/Simulink里搭建了转矩分配策略及动态协调控制策略,并联合AMESim中车辆模型进行了联合仿真分析,对所建立策略的有效性进行验证,经验证所提出的动态协调控制策略能明显改善模式切换时的协调性及舒适性。四、动力学仿真。在ADAMS中对双行星排式动力耦合机构建立了三维实体模型,结合ANSYS建立了动力耦合系统的刚柔耦合多体动力学模型;以发动机启动过程为例,对动力耦合系统模式切换过程中的动态特性进行了仿真分析,通过分析可知,该控制策略下机构模式切换过程工作平稳,时频特性均表现良好,有利于改善该车的振动噪声水平。
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