基于電氣變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)模式切換與協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、電氣變速器(EVT)是一種基于電磁原理實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩分配以及機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的裝置;通過(guò)與發(fā)動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能裝置進(jìn)行合理匹配,構(gòu)成一套完整的混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng);能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)變速、動(dòng)力補(bǔ)償、制動(dòng)能量回饋、起動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)等多種功能,具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　對(duì)基于電氣變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng),國(guó)內(nèi)外尚處于理論研究階段,研究者們?cè)诖艌?chǎng)耦合分析、電機(jī)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)參數(shù)匹配、工作模式分析與控制方式等方面進(jìn)行了研究,為電氣變速器的進(jìn)一步研究和實(shí)際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)

2、。但是,也存在很多需要進(jìn)一步解決和完善的問(wèn)題。如對(duì)于該系統(tǒng)的控制,尤其是工作模式變化時(shí)動(dòng)態(tài)特性控制的研究還較少。本文針對(duì)電氣變速器在混合動(dòng)力系統(tǒng)中應(yīng)用所存在的工作模式切換與協(xié)調(diào)控制問(wèn)題進(jìn)行深入研究。
　　對(duì)基于電氣變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制,除了涉及整車(chē)動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性外,其工作模式切換、混合動(dòng)力功率流的分配以及電氣變速器控制,比起傳統(tǒng)混合動(dòng)力系統(tǒng)更為復(fù)雜,目前還沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)的控制策略。為此,首先分析與制定其整車(chē)控制策略,重點(diǎn)給

3、出模式切換規(guī)則。為了分析和制定控制策略的清晰性,本文提出了一種分層控制體系,將整車(chē)控制策略分解成四個(gè)控制層,分別為動(dòng)力需求分析、工作模式切換、動(dòng)力分配和協(xié)調(diào)控制。采用EMR方法建立了基于電氣變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)仿真模型,通過(guò)對(duì)工作模式的分析,提出了基于邏輯門(mén)限值的工作模式切換規(guī)則,具體的切換規(guī)則主要根據(jù)車(chē)輛動(dòng)力需求、當(dāng)前車(chē)速、電池SOC、以及上一時(shí)刻的工作點(diǎn),并受到各動(dòng)力總成的輸出能力所限制。為了避免類(lèi)似于電池SOC這種在邏輯門(mén)限值附近

4、緩慢變化參數(shù)造成的工作模式頻繁切換,將滯回特性引入至工作模式切換規(guī)則中。在此基礎(chǔ)上,分析發(fā)動(dòng)機(jī)和電氣變速器的動(dòng)力分配問(wèn)題,采用模糊控制策略分配發(fā)動(dòng)機(jī)和電氣變速器的輸出轉(zhuǎn)矩,并分別研究了基于開(kāi)關(guān)控制策略和功率跟隨策略的電氣變速器傳動(dòng)比控制方法?；诠β矢S策略設(shè)計(jì)電氣變速器的傳動(dòng)比時(shí),能量流動(dòng)和控制方式更加靈活,而且降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的起動(dòng)損耗和電池頻繁充、放電所造成的損耗。同時(shí),提出了一種基于瞬時(shí)優(yōu)化控制的功率分配策略,并通過(guò)順向動(dòng)態(tài)規(guī)劃進(jìn)行

5、優(yōu)化算法的實(shí)現(xiàn)。
　　對(duì)基于電氣變速器的混合動(dòng)力系統(tǒng)在工作模式切換過(guò)程中的動(dòng)態(tài)控制方面,深入分析工作模式發(fā)生變化時(shí)的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)情況,提出了一種改進(jìn)的協(xié)調(diào)控制策略,提高工作模式切換過(guò)程中車(chē)輛的動(dòng)力性和動(dòng)力輸出的平順性。并在此基礎(chǔ)上,建立電氣變速器中兩個(gè)電機(jī)在控制中的聯(lián)系,提出了一種基于目標(biāo)車(chē)速閉環(huán)的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略。從理論上深入分析改進(jìn)的協(xié)調(diào)控制策略下,電氣變速器的轉(zhuǎn)矩控制精度問(wèn)題。分析定向偏差對(duì)轉(zhuǎn)矩控制的影響后,提出了一種對(duì)于定子電

6、阻和轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)的自適應(yīng)辨識(shí)方法,并基于Lyapunov穩(wěn)定性的基本理論設(shè)計(jì)自適應(yīng)調(diào)整規(guī)律。接下來(lái),基于轉(zhuǎn)子磁鏈的q軸分量設(shè)計(jì)磁場(chǎng)定向校正系統(tǒng),提高轉(zhuǎn)矩控制精度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
　　針對(duì)電氣變速器中雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的轉(zhuǎn)速差控制存在傳感器復(fù)雜、可靠性差等問(wèn)題,探討了無(wú)速度傳感器控制方法。提出了一種改進(jìn)的積分型滑模觀測(cè)器進(jìn)行轉(zhuǎn)速辨識(shí),減小了控制系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差和抖振,并有效抑制了積分飽和。基于鎖相環(huán)解碼技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置角的解算,并對(duì)解算偏差進(jìn)行補(bǔ)