基于電氣變速器的混合動力系統(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現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩分配以及機電能量轉(zhuǎn)換的裝置;通過與發(fā)動機、儲能裝置進行合理匹配,構(gòu)成一套完整的混聯(lián)式混合動力系統(tǒng);能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速、動力補償、制動能量回饋、起動機和發(fā)電機等多種功能,具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　對基于電氣變速器的混合動力系統(tǒng),國內(nèi)外尚處于理論研究階段,研究者們在磁場耦合分析、電機設(shè)計、系統(tǒng)參數(shù)匹配、工作模式分析與控制方式等方面進行了研究,為電氣變速器的進一步研究和實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)

2、。但是,也存在很多需要進一步解決和完善的問題。如對于該系統(tǒng)的控制,尤其是工作模式變化時動態(tài)特性控制的研究還較少。本文針對電氣變速器在混合動力系統(tǒng)中應(yīng)用所存在的工作模式切換與協(xié)調(diào)控制問題進行深入研究。
　　對基于電氣變速器的混合動力系統(tǒng)的控制,除了涉及整車動力性、燃油經(jīng)濟性外,其工作模式切換、混合動力功率流的分配以及電氣變速器控制,比起傳統(tǒng)混合動力系統(tǒng)更為復(fù)雜,目前還沒有一個系統(tǒng)的控制策略。為此,首先分析與制定其整車控制策略,重點給

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,將整車控制策略分解成四個控制層,分別為動力需求分析、工作模式切換、動力分配和協(xié)調(diào)控制。采用EMR方法建立了基于電氣變速器的混合動力系統(tǒng)仿真模型,通過對工作模式的分析,提出了基于邏輯門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)車輛動力需求、當(dāng)前車速、電池SOC、以及上一時刻的工作點,并受到各動力總成的輸出能力所限制。為了避免類似于電池SOC這種在邏輯門限值附近

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)動機和電氣變速器的動力分配問題,采用模糊控制策略分配發(fā)動機和電氣變速器的輸出轉(zhuǎn)矩,并分別研究了基于開關(guān)控制策略和功率跟隨策略的電氣變速器傳動比控制方法?；诠β矢S策略設(shè)計電氣變速器的傳動比時,能量流動和控制方式更加靈活,而且降低了發(fā)動機的起動損耗和電池頻繁充、放電所造成的損耗。同時,提出了一種基于瞬時優(yōu)化控制的功率分配策略,并通過順向動態(tài)規(guī)劃進行

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

6、阻和轉(zhuǎn)子時間常數(shù)的自適應(yīng)辨識方法,并基于Lyapunov穩(wěn)定性的基本理論設(shè)計自適應(yīng)調(diào)整規(guī)律。接下來,基于轉(zhuǎn)子磁鏈的q軸分量設(shè)計磁場定向校正系統(tǒng),提高轉(zhuǎn)矩控制精度和動態(tài)響應(yīng)。
　　針對電氣變速器中雙轉(zhuǎn)子電機的轉(zhuǎn)速差控制存在傳感器復(fù)雜、可靠性差等問題,探討了無速度傳感器控制方法。提出了一種改進的積分型滑模觀測器進行轉(zhuǎn)速辨識,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?；阪i相環(huán)解碼技術(shù)進行轉(zhuǎn)子位置角的解算,并對解算偏差進行補