混合動力汽車駕駛性能的分析與提高

汽車駕駛性能是影響消費者對汽車接受程度的一個重要因素。通過試驗對混合動力汽車的駕駛性能進(jìn)行分析，并設(shè)計一個控制器來改善混合動力汽車的駕駛性能。

所用試驗車為美國俄亥俄州立大學(xué)在EcoCAR 2競賽期間使用的汽車。該車以2013款雪佛蘭邁銳寶為基礎(chǔ)，進(jìn)行了混合動力結(jié)構(gòu)的改造。該車前軸安裝1臺電動機(jī)和1臺內(nèi)燃機(jī)，后軸安裝1臺電動機(jī)。該車可以在3種模式下運行，并考慮3種模式的使用頻率，本研究只對其中的2種模式進(jìn)行分析：第一種模式為電荷維持串聯(lián)模式，該模式下內(nèi)燃機(jī)和前軸電動機(jī)為高壓電池組充電，后軸電動機(jī)驅(qū)動汽車行駛；第二種模式是電荷消耗模式，該模式下前后軸電動機(jī)同時工作，所有車輪依靠電動機(jī)驅(qū)動。在對該車駕駛性能進(jìn)行評價前，需要制定相應(yīng)的駕駛性能指標(biāo)。本研究制定了4個指標(biāo)：①加速踏板踩下后加速振蕩曲線的第一個振幅值，稱第一振幅值；②加速振蕩曲線第五個振幅值，稱第五振幅值；③加速振蕩曲線首次達(dá)到理想加速度時，對應(yīng)振蕩曲線上點與原點連線，與X軸的夾角，稱初始角；④開始踩加速踏板到開始加速之間的時間間隔，稱響應(yīng)時間。所設(shè)計的控制器包含1個輸入整形濾波器、1個閉環(huán)擾動觀測器和1個反饋控制器?？刂破鞴ぷ鲿r，駕駛員輸入先經(jīng)過輸入整形濾波器過濾；之后輸入到閉環(huán)擾動觀測器中，計算4個指標(biāo)值。若計算值過高，則對駕駛員輸入添加擾動，直至4個指標(biāo)值均處于正常范圍；最后將添加擾動后的駕駛員輸入輸入到反饋控制器中，執(zhí)行駕駛員輸入。通過dSPACE MicroAutoBox模塊對該控制器進(jìn)行硬件在環(huán)仿真。結(jié)果顯示：①與不使用控制器相比，在電荷維持串聯(lián)模式下，第一振幅值從4.58降至1.27，第五振幅值從2.66降低至0.5，初始角從89°降至88°，響應(yīng)時間為0.5s，高于不使用控制器的值，但在可接受范圍內(nèi)；②在電荷消耗模式下，第一振幅值從4.3降至0.803，第五振幅值從1.072降至0.38，初始角從89.1°降至87.8°，響應(yīng)時間為0.12s，高于不使用控制器的值2倍，但也在可接受范圍內(nèi)。

ChristianJauchetal. 2016AmericanControl Conference(ACC)Boston Marriott Copley Place July 6-8,2016.Boston,MA, USA.

編譯：王亮