4×4汽車混合動(dòng)力傳輸單元的建模與仿真

隨著對(duì)汽車能源效率關(guān)注的不斷增加，所有可能節(jié)約能源的方法正在進(jìn)行研究，尤其是針對(duì)混合動(dòng)力汽車的研究。汽車功率損失的一個(gè)重要原因是，充氣輪胎與地面接觸產(chǎn)生滑移。通過對(duì)車輪功率進(jìn)行控制，便可將功率損失降低。同時(shí)，對(duì)于4×4汽車，若能平衡前輪和后輪的滑移率，便可以進(jìn)一步減少由于車輪滑移而造成的功率損失。本文針對(duì)4× 4混合動(dòng)力汽車，提出了一種混合動(dòng)力傳輸單元，其可以協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的功率輸出，并對(duì)汽車功率流進(jìn)行分流，優(yōu)化前、后驅(qū)動(dòng)軸的功率分配，降低汽車功率損失。

混合動(dòng)力傳輸單元本質(zhì)上是一組具有渦流制動(dòng)器的行星齒輪組。該單元有3個(gè)主要參數(shù)：汽車傳輸系統(tǒng)的輸入轉(zhuǎn)矩、對(duì)前驅(qū)動(dòng)軸的輸出轉(zhuǎn)矩以及渦流制動(dòng)器的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。主要控制策略依據(jù)汽車車輪的需求功率以及前后輪滑移狀態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的功率輸出，并利用渦流制動(dòng)器實(shí)時(shí)進(jìn)行前后驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩分配。采用Matlab/Simulink對(duì)上述混合動(dòng)力傳輸單元進(jìn)行仿真。仿真汽車參數(shù)取自一輛具有混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)的全地形軍用載貨車，發(fā)動(dòng)機(jī)為康明斯QSC渦輪增壓柴油機(jī)，電池選擇容量為60Ah的鋰電池，其初始荷電狀態(tài)為80%。仿真共分為2組，一組采用所提出的混合動(dòng)力傳輸單元進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配；另一組采用開式差速器進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配。每組仿真共設(shè)定4種路面類型：瀝青路、草地、干土地和雪地，采用美國(guó)城市循環(huán)工況（UDDS）。由于不同地形的路面附著條件不同，因此該混合動(dòng)力汽車在瀝青路面上的行駛速度為UDDS規(guī)定車速的130%，最大加速度為1.2m/s2；草地和干土地上的行駛速度為UDDS規(guī)定車速的90%，最大加速度為0.8m/s2；雪地的行駛速度為UDDS規(guī)定車速的34%，最大加速度為0.5m/s2。該車輛行駛一個(gè)循環(huán)工況，其在瀝青路面上消耗總能量的0.754%、草地為0.426%，干土地為0.507%、雪地最大為2.22%，與采用開式差速器進(jìn)行轉(zhuǎn)矩分配相比，能量消耗均得到改善。

VladimirV.Vantsevichet al.Asme Dynamic Systems andControlConference，Texas October 22-24，2014.

編譯：王祥