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1、第16卷 第4期 广西工学院学报Vol116No142005年12月JOURNALOFGUANGXIUNIVERSITYOFTECHNOLOGYDec12005文章编号 100426410(2005)0420027204基于ADVISOR的混合动力电动汽车控制策略仿真研究12李 欢,林 川(11上汽通用五菱汽车股份有限公司,广西柳州 545007;21广西工学院电子信息与控制工程系,广西柳州 545006)摘 要:在研究了国内外混合动力电动汽车的各种不同控制方法的基础上,提出了以发动机油耗最低、电机与电池工作状态最优为目标的混合动力电动汽车能量分配控制策
2、略,并在ADVISOR软件平台上进行了建模、仿真研究,提出了一个最佳的能量分配控制策略。仿真结果表明采用该控制策略可以提高发动机和电动机的工作效率,并且电池的工作状态也较好。关 键 词:混合动力电动汽车;控制策略;电动机;发动机中图分类号:U469172 文献标识码:A0 引言 混合动力电动汽车总成控制系统的研究与开发是生产混合动力电动汽车的关键技术,混合动力总成控制策略的优化研究将大大提高电动汽车的燃油经济性、排放性能和动力性,同时促进混合动力电动车更快进[1]入市场,目前已成为国内外汽车研究的重点和难点。并联式混合动力汽车由于其成本较低、结构不太复杂,是目前开
3、发的重点,但是其控制策略的制定比较复杂。ADVISOR(ADvancedVehIcleSimulatOR)是由美国国家可再生能源实验室开发的免费且代码完全公开的仿真软件,可以仿真纯电动汽车、串联或者并联混合动力电动汽车以及传统的内燃机汽车。ADVISOR是在MatlabSimulink平台上开发而成,可以根据自己的需要对相应模块进行建模设计。利用该软件进行混合动力电动汽车的控制策略研究,可以节省大量的建模时间,同时能够确保模型的精确性和数据的可靠性。本文利用该软件,系统研究了并联式混合动力电动汽车能量分配控制策略,提出了基于发动机工作最优的控制策略。1 并联式混合动力电动
4、汽车动力系统模型 并联式混合动力电动汽车动力系[1]统模型,主要包括驾驶员决策、发动机、电机、蓄电池以及整车动力性计算[2]模型等。如图1所示是一种前向复合并联混合动力汽车动力系统模[3]型。本文仅论述整车行驶动力模型,动力系统其他部件模型见参考文献[1]。 汽车在行驶过程中,动力系统提供的驱动力用来克服汽车的滚动阻力、坡度阻力、空气阻力以及加速阻图1 并联式混合动力电动汽车动力系统模型收稿日期:2005208201作者简介:李欢(19782),男,广西桂林人,上汽通用五菱汽车股份有限公司信息部主任工程师。28广西工学院学报 第1
5、6卷 力,从而实现汽车的匀速行驶、加速或爬坡等。汽车行驶过程中,驱动力Ft以及滚动阻力Ff、坡度阻力Fi、空[4]气阻力Fw以及加速阻力Fj可以按照式(1)计算。Ttqigi0ΓTCDA2duFt=Ff+Fi+Fw+Fj==Gf+Gi+ua+?m(1)r21115dt式中:Ttq-发动机转矩(Nm),ig-变速器的传动比,i0-主减速器的传动比,r-车轮半径(m),G-作用于汽2车上的重力(N),f-滚动阻力系数,i-道路坡度,CD-空气阻力系数,A-迎风面积(m),ua-行驶速度du2(kmh),?-汽车旋转质量换算系数,m-汽车质量(kg),-行驶加速度(ms)。dt
6、 在一定的发动机与电机复合转速n(rmin)下,经过变速器与差速器的减速,作用到车轮上,驱动车轮转rn动,汽车以速度ua(kmh)(ua=01377)行驶。在汽车行驶过程中,不仅驱动力与行驶阻力相互平衡,动力igi0系统提供的功率与阻力功率也相互平衡。将行驶方程两边乘以行驶车速ua,并经单位变换,得到汽车功率平衡方程(功率单位为kW):31GfuaGiuaCDAua?muaduPe=(-++)(2)ΓT36003600761403600dt式中:ΓT为传动系的机械效率。2 基于ADVISOR的控制策略研究ADVISOR采用了逆向和顺向相结合的方式进行仿真计算与分析。逆序
7、仿真计算在指定路况和运行状态下评价车辆整体性能,通过性能限制条件和迭代计算,预测各部件及整车的性能。顺序仿真计算在未指定[5]路况和运行状态下进入司机控制模式,根据驾驶员发出的加速度和刹车的命令,进行车辆的仿真计算。本文仿真中采用逆向和顺向结合的仿真分析方法可以使得:(1)驱动系统中任何部件不会从与其直接连接的、为提供动力的上级部件获得超出其能使用的能量;(2)无论是正向还是逆向仿真时,同一部件组合的效率相同。混合动力电动汽车的能量分配方式如图2所示,当电池的SOC(电池荷电状态)高于所设定的最低值(cs_lo_soc)时,如
