分离轴式混合动力四轮驱动汽车牵引力控制研究

【摘要】：电动四轮驱动混合动力汽车作为解决全球环境恶化和能源危机的新生儿具有较好的操控性、较低的油耗、较低的成本和较好的加速性能。与传统四轮驱动汽车相比,电动四轮驱动汽车不仅面临原有前后轮运动干涉、驱动系的振动和噪声以及转弯制动等问题,由于其前、后轴独立驱动,前后轴驱动转矩和转速协调更加困难,这无疑对分离轴式混合动力四轮驱动牵引力控制策略带来很大的挑战。本文以分离轴式混合动力四轮驱动汽车为研究对象,对驱动工况下前、后独立驱动轴的转矩分配控制策略和牵引力控制策略进行研究并仿真验证所制定的控制策略。主要内容如下:①建立了动力传动系统关键部件模型、整车模型和辅助计算模块。②建立了基于分层控制思想的前、后轴驱动转矩协调分配控制系统,提出了动力源转矩预分配能量管理策略、加减速中轴载荷转移的前、后轴驱动转矩分配控制策略和驱动轮发生滑转后的前、后轴驱动转矩补偿控制策略。③根据驱动车轮的角加速度与车轮驱动转矩及滑转率之间的关系确定最佳角加速度α,并以其作为控制目标,制定了加速踏板开度信号修正控制策略、前后驱动轴转矩分配控制策略以及前、后限滑差速转矩控制策略。④利用MATLAB/Simulink软件搭建了分离轴式混合动力四轮驱动汽车仿真模型,并验证分析了所提出的TCS控制策略在典型低附着路面下对汽车加速性能的影响。仿真结果表明:本文制定的牵引力控制策略在典型低附着路面下能有效抑制或消除驱动轮的滑转,并能适时基于当前路面的附着条件对各动力源转矩和驱动轮转矩进行调整,最终使各驱动轮接触地面速度与车速的偏差减小从而保证了汽车的加速性能。 【关键词】：分离轴式混合动力四轮驱动汽车 转矩分配 牵引力控制 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】：2015
【分类号】：U469.7
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-21
• 1.1 课题背景及研究意义9-10
• 1.2 混合动力四轮驱动汽车系统分类及特点10-14
• 1.2.1 混合动力四轮驱动系统分类10-13
• 1.2.2 混合动力四轮驱动汽车系统的特点13-14
• 1.3 混合动力四轮驱动汽车的牵引力控制14-16
• 1.3.1 汽车牵引力控制系统的原理14-15
• 1.3.2 混合动力四轮驱动汽车的驱动防滑15-16
• 1.4 混合动力汽车牵引力控制系统的发展历史和研究动态16-19
• 1.4.1 国外研究动态16-17
• 1.4.2 国内研究动态17-19
• 1.5 本文主要研究内容19-21
• 2 分离轴式混合动力四轮驱动汽车动力学模型21-39
• 2.1 整车系统结构方案及动力参数21-23
• 2.2 分离轴式混合动力四轮驱动汽车仿真模型构架23-24
• 2.3 动力传动系统关键部件模型、整车模型及辅助计算模块24-38
• 2.3.1 发动机模型24-25
• 2.3.2 驱动电机模型25-26
• 2.3.3 电液式限滑差速器模型26-27
• 2.3.4 传动系统模型27-30
• 2.3.5 轮胎模型30-32
• 2.3.6 整车模型32-36
• 2.3.7 辅助计算模块36-38
• 2.4 本章小结38-39
• 3 分离轴式混合动力四轮驱动汽车前后独立驱动轴扭矩分配控制策略研究39-51
• 3.1 前、后轴动力源驱动转矩预分配策略39-45
• 3.1.1 能量管理控制策略39-41
• 3.1.2 驾驶员需求转矩41-42
• 3.1.3 前、后轴驱动转矩分配比的确定42-43
• 3.1.4 四轮驱动模式下各动力源的转矩分配43-45
• 3.2 轴间转矩协调层45-48
• 3.2.1 前、后轴驱动转矩优化分配原则45-46
• 3.2.2 车辆加减速中前、后轴驱动转矩分配方法46-48
• 3.3 防滑层48
• 3.4 本章小结48-51
• 4 分离轴式混合动力四轮驱动汽车牵引力控制策略研究51-63
• 4.1 牵引力控制系统的控制原则和控制目标51-55
• 4.1.1 牵引力控制原则51-52
• 4.1.2 牵引力控制目标52-55
• 4.2 牵引力控制系统的控制算法比较55-57
• 4.2.1 逻辑门限控制算法55
• 4.2.2 PID控制算法55
• 4.2.3 滑模变结构控制算法55-56
• 4.2.4 最优控制算法56
• 4.2.5 模糊控制算法56
• 4.2.6 神经网络控制算法56-57
• 4.3 牵引力控制系统控制策略制定57-62
• 4.3.1 牵引力控制系统控制方案及控制流程57-58
• 4.3.2 加速踏板开度信号修正控制策略58-60
• 4.3.3 前、后轴需求转矩控制策略60-61
• 4.3.4 前、后限滑差速器限滑转矩控制策略61-62
• 4.4 本章小结62-63
• 5 分离轴式混合动力四轮驱动汽车牵引力控制策略仿真研究63-77
• 5.1 四轮驱动汽车牵引力控制仿真建模63-66
• 5.2 仿真结果与分析66-75
• 5.2.1 低附着均一路面直线加速行驶66-69
• 5.2.2 分离路面直线加速行驶69-72
• 5.2.3 对接路面直线加速行驶72-75
• 5.3 本章小结75-77
• 6 总结与展望77-79
• 6.1 总结77
• 6.2 展望77-79
• 致谢79-81
• 参考文献81-85
• 附录85
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录85
• B. 作者在攻读学位期间参与的科研项目目录85

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