四轮驱动混合动力汽车驱动防滑控制策略研究

摘要

汽车驱动防滑控制系统(Acceleration Slip Regulation，简称ASR)能够防止驱动轮过度滑转，减少轮胎磨损，提高汽车侧向行驶稳定性和动力性。相对于传统四轮驱动燃油汽车，本文以具有发动机、ISG电机及轮毂电机多个动力源的四轮驱动混合动力汽车为研究对象，其驱动特性发生了较大变化，各动力源转矩协调控制方式有所不同，因此有必要进一步研究该四轮驱动混合动力汽车的驱动防滑控制策略。本文以“建立模型—制定控制策略—仿真验证—快速控制原型”的思路，对四轮驱动混合动力汽车各个驱动轮的滑转现象进行研究，制定了适合该混合动力汽车的ASR控制策略，进行了离线仿真分析，并基于dSPACE实时仿真系统完成了快速控制原型(RCP)仿真实验。
　　本研究主要内容包括：⑴根据该四轮驱动混合动力汽车的结构和ASR研究的需要，基于Matlab/Simulink平台，以实验建模法分别建立了前置发动机、ISG电机、后轮驱动轮毂电机模型及“魔术公式”轮胎模型;以理论建模法建立了四轮驱动混合动力汽车传动系统模型和七自由度整车动力学模型。⑵分析了该四轮驱动混合动力汽车的工作模式，制定了驱动防滑控制系统目标驱动转矩控制策略及各动力源转矩协调分配控制策略。依据驱动轮的滑模变结构控制算法，通过汽车行驶车速、滑转率等参数确定驱动轮最优驱动转矩;根据模糊控制算法，以发动机经济效率最优为控制目标，利用轮毂电机及ISG电机响应快的特点，协调分配各动力源转矩。⑶基于Matlab/Simulink平台，主要在水平直线行驶状态下考虑均一低附路面、分离路面、对接路面、棋盘路面四种典型工况，分动力电池电量充足和不足两种状态，对该四轮驱动混合动力汽车驱动防滑(ASR)控制策略进行MATLAB/Simulink离线仿真分析。⑷基于dSPACE半实物实时仿真系统，搭建该四轮驱动混合动力汽车ASR快速控制原型仿真实验平台，并进行实时仿真试验验证，以进一步验证所制定的ASR在线实时控制策略的可行性及实时性。⑸仿真结果表明，在四种典型工况下，所制定的四轮驱动混合动力汽车ASR控制策略能有效抑制各驱动轮过度滑转，提高了该混合动力汽车的行驶稳定性、动力性，改善了发动机的燃油经济性，同时验证了所制定的ASR控制策略的可行性及实时性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题研究目的及意义

1．2 四轮驱动系统分类

1．2．1 传统四轮驱动系统分类

1．2．2 四轮驱动混合动力系统分类

1．2．3 本文四轮驱动混合动力汽车

1．3 汽车驱动防滑控制系统研究综述

1．3．1 汽车驱动防滑控制系统的基本原理

1．3．2 混合动力汽车驱动防滑控制系统的主要控制方式和原则

1．3．3 混合动力汽车ASR国内外研究现状

1．4 本文主要研究内容

2 四轮驱动混合动力汽车整车及部件建模

2．1 引言

2．2 动力传动系统建模

2．2．1 发动机建模

2．2．2 ISG电机及轮毂电机模型

2．2．3 传动系统模型

2．3 车辆系统动力学模型

2．3．1 轮胎模型

2．3．2 整车动力学模型

2．3．3 轮胎模型与整车动力学模型的联结

2．4 本章小结

3 四轮驱动混合动力汽车ASR控制策略研究

3．1 引言

3．2 汽车驱动防滑控制的主要控制算法

3．3 目标驱动转矩控制策略

3．3．1 滑模变结构控制简介

3．3．2 滑模变结构控制的原理

3．3．3 滑模变结构控制系统的动态品质

3．3．4 目标驱动转矩控制器的设计

3．4 驱动转矩分配策略

3．4．1 模糊逻辑控制概述

3．4．2 四轮驱动混合动力系统的驱动模式

3．4．3 驱动转矩分配策略控制器的设计

3．5 本章小结

4 四轮驱动混合动力汽车ASR控制策略离线仿真

4．1 引言

4．2 驱动防滑控制算法离线仿真分析

4．2．1 低附均一路面仿真分析

4．2．2 分离路面仿真分析

4．2．3 对接路面仿真分析

4．2．4 棋盘路面仿真分析

4．3 本章小结

5 基于dSPACE快速控制原型实时仿真试验

5．1 引言

5．2 dSPACE实时仿真系统

5．2．1 V模式开发流程

5．3 快速控制原型(RCP)仿真试验

5．4 试验结果及分析

5．4．1 低附均一路面

5．4．2 分离路面

5．4．3 对接路面

5．4．4 棋盘路面

5．5 本章小结

6 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究展望

致谢

参考文献

在学期间发表的论文及取得的学术成果