电驱动机械变速混合动力系统控制原型开发

摘要

在现代汽车研究开发进程中，基于模块化的平台设计非常值得深入研究，其中V字型开发流程贯穿了汽车研究开发的整个生命周期。本文设计了一个基于dSPACE软件平台的混合动力系统控制原型，并以电驱动机械变速混合动力汽车作为研究载体，在接近实车环境下验证控制策略的优劣性，大大提高了整车控制器的开发速度，文章主要开展了以下几项工作： ①根据整车的结构参数，对动力系统主要部件进行分析，利用AMESim仿真软件的优势，搭建并联式混合动力汽车整车模型。在AMESim中搭建各部件模型：发动机模型、电机模型、EMT模型、电池模型、车辆模型、驾驶员模型等，为后续验证控制策略提供可靠的测试对象。 ②通过分析并联式混合动力汽车工作模式，确定车辆工作模式选择机制。本文采用基于规则的动力分配控制策略，确定不同工作模式下转矩分配原则，建立系统转矩分配控制策略，通过对电驱动机械变速箱（EMT）的研究，分析EMT系统换挡过程，提出制定双参数换挡控制策略。通过AMESim与Simulink联合仿真，进行整车动力性和NEDC循环工况测试，验证转矩分配策略和换挡控制策略的合理性和可靠性。 ③分析混合动力系统控制模型的整体架构，在转矩分配和换挡控制策略验证完毕的基础上，搭建混合动力控制器原型，包括系统工作模式判断、系统转矩分配、传动系统、再生制动能量回馈、输入输出信号处理，整车上下电流程等控制策略，为混合动力系统控制原型试验提供完整的控制策略。 ④设计基于dSPACE的整车控制原型测试平台，搭建硬件平台和数据测试监控平台，并对控制原型进行开环测试，包括对传感器信号以及CAN总线的定标试验。最后进行控制原型驾驶员意图典型工况和EUDC驾驶循环工况测试，验证了混合动力系统控制原型的可靠性和有效性。 本文结合V字型开发流程，搭建并联式混合动力系统控制原型开发平台，并进行相关工况测试试验，为混合动力汽车整车控制器开发研究提供了基础和依据。

目录

声明

第1章 引言

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 混合动力汽车动力系统发展现状

1.2.2 混合动力汽车控制策略发展现状

1.2.3 现代控制器发展现状

1.3 研究内容与技术路线

1.3.1 研究内容

1.3.2 技术路线

第2章 并联式混合动力汽车动力系统建模

2.1 混合动力系统建模仿真软件

2.2 混合动力系统结构与组成

2.3 基于AMESim的混合动力系统物理模型

2.3.1 发动机模型

2.3.2 电机模型

2.3.3 EMT模型

2.3.4 电池模型

2.3.5 车辆模型

2.3.6 驾驶员模型

2.4 混合动力汽车仿真模型

2.5 本章小结

第3章 混合动力能量管理和换挡控制策略设计

3.1 控制策略设计原则

3.2 混合动力汽车工作模式分析

3.3 基于规则的能量管理策略

3.3.1 总需求转矩

3.3.2 工作模式切换

3.3.3 转矩分配策略

3.4 EMT系统换挡控制策略

3.4.1 EMT系统换挡过程分析

3.4.2 EMT系统换挡控制策略分析

3.4.3 EMT系统换挡控制策略制定

3.5 混合动力系统换挡规律制定

3.6 并联式混合动力系统仿真

3.6.1 混合动力汽车联合仿真

3.6.2 混合动力汽车仿真结果分析

3.7 本章小结

第4章 并联式混合动力控制器原型设计

4.1 混合动力控制器原型整体架构设计

4.2 混合动力系统控制策略

4.2.1 混合动力系统工作模式分析

4.2.2 混合动力系统转矩分配策略

4.2.3 混合动力传动系统控制策略

4.2.4 再生制动能量回馈控制策略

4.3 系统上下电控制策略

4.4 系统输入信号的处理

4.4.1 踏板信号处理

4.4.2 钥匙信号处理

4.4.3 其它CAN信号处理

4.5 系统输出信号及处理

4.6 本章小结

第5章 基于dSPACE的整车控制原型试验

5.1 控制原型测试平台搭建

5.1.1 硬件平台搭建

5.1.2 数据采集和数据监控系统设计

5.2 控制原型开环测试模型设计

5.2.1 传感器信号定标

5.2.2 CAN总线定标

5.3 控制原型试验与结果分析

5.3.1 测试架构及环境

5.3.2 驾驶员意图典型工况测试

5.3.3 EUDC驾驶循环工况测试

5.4 本章小结

第6章 结论

6.1 研究总结

6.2 研究展望

致谢

参考文献

攻读学位期间获得与论文相关的科研成果