混合动力四轮驱动汽车驱动力控制研究

【摘要】：全球环境恶化和能源危机等问题催生了燃料电池汽车、纯电动汽车和混合动力汽车。目前市场上已不乏采用各种动力传动方案的混合动力汽车，但是主要仍以两轮驱动形式为主。随着汽车用户对汽车燃油经济性、动力性和稳定性等要求不断提高，一些混合动力汽车技术实力强劲的国外汽车企业推出了四轮驱动版混合动力汽车。与传统四轮驱动汽车一样，混合动力四轮驱动汽车同样面临驱动力控制问题。 本文以混合动力四轮驱动汽车为研究对象，对驱动工况下的转矩分配控制策略和驱动力控制策略进行了研究，并设计了驱动力控制器，对所制定的控制策略进行了仿真验证。研究的主要内容具体包括以下几个方面： ①建立了整车模型、发动机模型、驱动电机模型、电液式限滑差速器模型、传动系统模型、轮胎模型和辅助计算模块。 ②分析了所研究的混合动力四轮驱动汽车的工作模式，提出了前、后驱动轴的转矩分配方法，并制定了能量管理控制策略和转矩分配控制策略，将整车需求转矩按照驾驶员需求和驱动力控制需要分配至前、后驱动轴和各动力源。 ③根据路面附着系数与驱动轮滑转率关系确定了驱动轮的最佳滑转率，并制定了驱动力控制策略和驱动力控制系统触发与退出判定逻辑，设计了相应的驱动力控制器。 ④利用MATLAB/Simulink软件搭建了混合动力四轮驱动汽车离线仿真模型，在复杂路况下对所制定的转矩分配控制策略和驱动力控制策略进行了仿真验证。 仿真结果表明：在复杂路况下，本文所制定的转矩分配控制策略和驱动力控制策略有效地抑制了驱动轮的过度滑转，使该汽车充分利用了当前路面附着条件，提高了加速性，避免了当前、后轴独立驱动时发生运动干涉和功率循环问题。 【关键词】：混合动力四轮驱动汽车 转矩分配 驱动力控制 控制策略 仿真
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-20
• 1.1 课题研究的背景、目的及意义8-9
• 1.2 四轮驱动系统分类9-14
• 1.2.1 传统四轮驱动系统分类9-10
• 1.2.2 混合动力四轮驱动系统分类10-14
• 1.3 汽车驱动力控制基本原理14-15
• 1.4 混合动力四轮驱动汽车驱动力控制研究现状15-18
• 1.4.1 国外研究现状15-17
• 1.4.2 国内研究现状17-18
• 1.5 本文主要研究内容18-20
• 2 混合动力四轮汽车动力学模型20-38
• 2.1 混合动力四轮驱动汽车动力传动方案确定20-21
• 2.2 汽车坐标系及模型简化假设21-22
• 2.2.1 汽车坐标系21-22
• 2.2.2 汽车模型简化假设22
• 2.3 整车模型22-25
• 2.4 动力传动系统关键部件模型25-34
• 2.4.1 发动机模型25-26
• 2.4.2 驱动电机模型26-28
• 2.4.3 电液式限滑差速器模型28-29
• 2.4.4 传动系统模型29-32
• 2.4.5 轮胎模型32-34
• 2.5 辅助计算模块34-36
• 2.5.1 车轮坐标系速度估算34-35
• 2.5.2 车轮垂直载荷估算35-36
• 2.6 本章小结36-38
• 3 混合动力四轮驱动汽车转矩分配控制策略研究38-50
• 3.1 工作模式分析38-40
• 3.1.1 驱动模式38-39
• 3.1.2 制动模式39-40
• 3.2 驱动工况下的转矩分配控制策略40-48
• 3.2.1 能量管理控制策略40-43
• 3.2.2 整车需求转矩确定43-44
• 3.2.3 前、后轴的驱动转矩分配44-45
• 3.2.4 四轮驱动模式下各动力源的转矩分配45-48
• 3.3 本章小结48-50
• 4 混合动力四轮驱动汽车驱动力控制策略研究50-62
• 4.1 混合动力四轮驱动汽车控制系统架构设计50-53
• 4.1.1 汽车控制系统架构分类50-51
• 4.1.2 控制系统架构设计51-53
• 4.2 基于驱动轮目标滑转率的驱动力控制策略53-55
• 4.2.1 驱动轮目标滑转率的确定53-54
• 4.2.2 驱动力控制策略54-55
• 4.3 基于驱动轮目标滑转率的驱动力控制器设计55-60
• 4.3.1 常见控制算法的比较55-58
• 4.3.2 驱动力控制系统触发及退出判定58
• 4.3.3 驱动力控制器58-60
• 4.4 本章小结60-62
• 5 混合动力四轮驱动汽车驱动力控制策略仿真研究62-76
• 5.1 混合动力四轮驱动汽车驱动力控制离线仿真模型62-64
• 5.1.1 离线仿真模型总体结构62-63
• 5.1.2 离线仿真模型主要参数63-64
• 5.2 仿真结果与分析64-75
• 5.2.1 低附着均一路面直线加速行驶64-66
• 5.2.2 分离路面直线加速行驶66-69
• 5.2.3 对接路面直线加速行驶69-75
• 5.3 本章小结75-76
• 6 总结与展望76-78
• 6.1 总结76
• 6.2 展望76-78
• 致谢78-80
• 参考文献80-86
• 附录86
• 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录86

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