黎 蘭，劉相新，徐 濤，申焱華

（1. 北京航天發(fā)射技術(shù)研究所，北京，100076；2. 北京科技大學(xué)，北京，100083）

0 引 言

多軸車輛泛指軸數(shù)不小于 3的越野汽車，包括 8×8、10×8、12×10、12×12、16×16、16×10 等全輪或非全輪驅(qū)動(dòng)汽車[1]。重型多軸車輛具有載重大、通過能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在軍用、民用領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如作為武器裝備的機(jī)動(dòng)平臺(tái)、大噸位起重機(jī)的平臺(tái)等?；旌蟿?dòng)力技術(shù)在普通乘用車和商用車上已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，其結(jié)構(gòu)形式和工作原理相對(duì)成熟[2,3]。將混合動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用于多軸車輛傳動(dòng)系統(tǒng)，可以使整車在承載能力、機(jī)動(dòng)性能、燃油經(jīng)濟(jì)性等層面得到較好地兼顧和平衡，是未來(lái)多軸車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)之一。

目前對(duì)于三軸以上車輛的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)特性的研究較少，文獻(xiàn)[4]建立了6×6全輪驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力傳動(dòng)系模型，用于模擬多軸全輪驅(qū)動(dòng)車輛的越野行駛工況；文獻(xiàn)[5]對(duì)三軸獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)車輛的控制方式進(jìn)行了分析，為電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)在多軸車上的應(yīng)用提供了理論支持；文獻(xiàn)[6]對(duì)三軸混合動(dòng)力車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，有效解決了多軸混合動(dòng)力車輛控制技術(shù)的難題；文獻(xiàn)[7]針對(duì)多軸輪式機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛前兩軸液力機(jī)械驅(qū)動(dòng)、后兩軸分布式電驅(qū)動(dòng)的傳動(dòng)形式，分析了發(fā)電機(jī)從發(fā)動(dòng)機(jī)上取力對(duì)自動(dòng)變速器換擋的影響規(guī)律，并提出了相應(yīng)的動(dòng)力性換擋規(guī)律；文獻(xiàn)[8]針對(duì)混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵技術(shù)，從能量控制和過渡品質(zhì)控制兩個(gè)方面研究動(dòng)力傳動(dòng)控制系統(tǒng)；文獻(xiàn)[9]、文獻(xiàn)[10]則以燃油經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性等為目標(biāo)，開展了多種典型工況的驅(qū)動(dòng)控制策略研究。

多軸車輛的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的多種拓?fù)錁?gòu)型提供了較大的空間，使得車輛采用分別獨(dú)立的機(jī)械驅(qū)動(dòng)橋和電驅(qū)動(dòng)橋進(jìn)行并聯(lián)實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)成為可能。該機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)模式可滿足重型多軸車輛的調(diào)速范圍寬、驅(qū)動(dòng)功率大、輔助系統(tǒng)和特定功能系統(tǒng)用電功率大等特殊需求，同時(shí)電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的快速響應(yīng)可實(shí)現(xiàn)車輛的精準(zhǔn)控制。本文針對(duì)某類六軸車的機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)構(gòu)型，分析其傳動(dòng)系統(tǒng)的不同工作模式及其切換，建立包含機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)與電傳動(dòng)系統(tǒng)的整車驅(qū)動(dòng)控制模型，并針對(duì)特殊行駛工況，仿真分析整車的動(dòng)力性能、換擋及工作模式切換過程等驅(qū)動(dòng)特性。

1 多軸混合動(dòng)力車輛機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型

1.1 機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成

多軸混合動(dòng)力機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)車輛的動(dòng)力系統(tǒng)，是由分別在不同車軸上的機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，其中，1/2/6橋?yàn)殡婒?qū)橋，3/4/5橋?yàn)闄C(jī)械驅(qū)動(dòng)橋。發(fā)動(dòng)機(jī)力矩經(jīng)機(jī)械路與電動(dòng)橋?qū)?dòng)力傳遞到車輪，其結(jié)構(gòu)形式如圖1所示，兩種動(dòng)力系統(tǒng)協(xié)同工作，以實(shí)現(xiàn)車輛的高機(jī)動(dòng)性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。

圖1中驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分構(gòu)成與傳統(tǒng)多軸車輛油液驅(qū)動(dòng)類型相類似，包括液力機(jī)械變速器、主減速器和差速器，可實(shí)現(xiàn)輪間差速與軸間差速；電驅(qū)動(dòng)部分采用輪邊電機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)電機(jī)Gvac經(jīng)由取力器TR連接發(fā)動(dòng)機(jī)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的部分功率輸出至發(fā)電機(jī)以發(fā)電。發(fā)電機(jī)通過整流器RE與電池B相連，將產(chǎn)生的電力貯存在電池中。電池作為電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量源，通過高壓直流母線分別與所有驅(qū)動(dòng)電機(jī)相連接以供電。輪邊電機(jī)、輪邊減速器和對(duì)應(yīng)的車輪組成輪邊驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)多軸車輛的分布式電驅(qū)動(dòng)。

1.2 多軸車輛機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的工作模式

機(jī)電并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可根據(jù)整車行駛性能的要求，使電驅(qū)動(dòng)部分快速介入與退出車輛的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，介入的車橋可由從動(dòng)橋狀態(tài)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)橋狀態(tài)，同樣，驅(qū)動(dòng)車橋也可根據(jù)工作狀態(tài)選擇繼續(xù)驅(qū)動(dòng)或停止驅(qū)動(dòng)而轉(zhuǎn)換為從動(dòng)橋。該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中機(jī)械驅(qū)動(dòng)部分與電驅(qū)動(dòng)部分的相對(duì)獨(dú)立，使得單個(gè)驅(qū)動(dòng)橋上無(wú)需進(jìn)行機(jī)械驅(qū)動(dòng)與電驅(qū)動(dòng)模式的相互切換，同時(shí)，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的冗余性還可提高車輛的可靠性。

針對(duì)本構(gòu)型的結(jié)構(gòu)及多流傳動(dòng)的特點(diǎn)，可知整車在不同工況下具有的混合驅(qū)動(dòng)、純機(jī)械驅(qū)動(dòng)、純電驅(qū)動(dòng)等多種靈活的工作模式，并可確定各工作模式下的能量流向。

a）啟動(dòng)工況。發(fā)動(dòng)機(jī)用于整車的啟動(dòng)，此時(shí)電機(jī)不動(dòng)作（若在陡坡起步，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足時(shí)電機(jī)參與整車的啟動(dòng)）。為保持整車較好的啟動(dòng)性能，啟動(dòng)過程中發(fā)動(dòng)機(jī)不對(duì)電池進(jìn)行充電，如圖2中機(jī)械能量流向所示。

b）中低速行駛工況1。

中低速行駛工況下，整車動(dòng)力需求不大，發(fā)動(dòng)機(jī)可提供低速行駛時(shí)的動(dòng)力，此時(shí)若電池電量充足，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力全部用于整車驅(qū)動(dòng)，其能量流向與啟動(dòng)工況相同。

c）中低速行駛工況2。

與中低速行駛工況1情況不同，若整車中低速行駛且電池電量不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出動(dòng)力除了提供整車驅(qū)動(dòng)力外，還帶動(dòng)增程式發(fā)電機(jī)為電池充電，其能量流向如圖2中機(jī)械能量流向與充電能量流向所示。

d）加速行駛工況。

加速行駛工況下，為提高整車的加速性能，發(fā)動(dòng)機(jī)及電機(jī)協(xié)同工作為整車驅(qū)動(dòng)提供動(dòng)力，其能量流向如圖2中機(jī)械能量流向與電驅(qū)動(dòng)能量流向所示。

e）爬坡行駛工況。

與加速工況相類似，爬坡工況下整車動(dòng)力需求較大，為提高整車的爬坡性能，電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同驅(qū)動(dòng)，其能量流向與加速行駛工況相同。

f）減速制動(dòng)工況。

減速制動(dòng)工況下，電動(dòng)機(jī)被反拖，作為發(fā)電機(jī)為電池充電，其能量流向如圖2中制動(dòng)回收能量流向所示。

g）停車工況。

停車時(shí)，若電池電量較低，發(fā)動(dòng)機(jī)處于啟動(dòng)狀態(tài)，其帶動(dòng)小型增程式發(fā)電機(jī)為電池充電，其能量流向如圖2中充電能量流向所示。

圖2 機(jī)電獨(dú)立驅(qū)動(dòng)工作模式能量流向Fig.2 Energy Flow Direction of Mechanical-electrical Independent Driven Working Pattern

2 基于規(guī)則的整車動(dòng)力性能最優(yōu)驅(qū)動(dòng)控制策略

2.1 整車性能匹配

按照并聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)的構(gòu)型，總驅(qū)動(dòng)力以發(fā)動(dòng)機(jī)為主，在發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不足時(shí)電機(jī)參與整車驅(qū)動(dòng)；此外，發(fā)動(dòng)機(jī)需通過發(fā)電機(jī)給電池充電；電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力相互獨(dú)立，并可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)整車行駛。整車參數(shù)見表1。

表1 整車參數(shù)Tab.1 Multi-axle Vehicle Structure Parameter

在純機(jī)械驅(qū)動(dòng)下，電動(dòng)機(jī)不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)提供整車所需動(dòng)力。純機(jī)械工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力全部用于提供驅(qū)動(dòng)而不用于給電池充電，從而達(dá)到整車的最高動(dòng)力性能；在混合動(dòng)力狀態(tài)下工作時(shí)，電池及電機(jī)參與整車的驅(qū)動(dòng)，根據(jù)整車的最惡劣工況，進(jìn)行電機(jī)、電池性能需求的計(jì)算及選型。

2.2 基于最優(yōu)動(dòng)力性的驅(qū)動(dòng)控制策略

本文采用基于最佳動(dòng)力性的變速箱二參數(shù)換擋方式，以同一油門下相鄰兩檔驅(qū)動(dòng)力曲線的交點(diǎn)為換擋點(diǎn)。并聯(lián)式混合動(dòng)力多軸車輛的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括兩部分：發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力及電機(jī)動(dòng)力，且發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞過程與電動(dòng)力傳動(dòng)相互獨(dú)立，動(dòng)力耦合點(diǎn)在傳遞末端（各輪胎接地點(diǎn)處）。此混合動(dòng)力汽車油門開度決定著發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出及電機(jī)動(dòng)力輸出，車速由電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?zèng)Q定，傳統(tǒng)的變速箱二參數(shù)（車速及油門開度）換擋方式針對(duì)的是純機(jī)械驅(qū)動(dòng)的構(gòu)型，并聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)構(gòu)型中的變速器所采用的換擋控制策略應(yīng)與傳統(tǒng)的控制策略有所區(qū)別，為便于分析及理解，本文選擇基于變速箱輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速二參數(shù)的換擋方式。

為實(shí)現(xiàn)多軸混合動(dòng)力車輛的良好性能，不僅取決于驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)型和結(jié)構(gòu)參數(shù)，還與整車機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量管理策略密切相關(guān)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量管理策略是機(jī)電復(fù)合傳動(dòng)系統(tǒng)的核心指導(dǎo)準(zhǔn)則，它在綜合發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)工作區(qū)域以及系統(tǒng)其他各動(dòng)力部件（電池、電機(jī)）的工作效率后，將系統(tǒng)的能量需求在各個(gè)能量源間進(jìn)行分配，使得系統(tǒng)在最佳的性能狀態(tài)下保持運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)控制的目標(biāo)。針對(duì)不同的用途需求，車輛采用混合動(dòng)力的側(cè)重點(diǎn)也不盡相同，系統(tǒng)控制策略的制定也存在著相應(yīng)的針對(duì)性。

結(jié)合多軸車不同的行駛工況，采用基于規(guī)則的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量管理策略。取電池SOC放電下限范圍為0.2～0.25，電池SOC充電上限范圍為0.85～0.9，根據(jù)電池能量狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)所能提供的驅(qū)動(dòng)力大小及整車動(dòng)力需求，將整車工作狀態(tài)分為狀態(tài)0～8共9種，整車的工作模式如表2所示。

表2 基于最優(yōu)動(dòng)力的規(guī)則控制策略Tab.2 Optimal Power Rule-based Control Strategy

在整車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能量管理策略中，需要分析不同工況的平滑切換，同時(shí)在整車處于混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)模式下，需要關(guān)注電傳動(dòng)系統(tǒng)在整車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中的切入切出對(duì)整車行駛性能的影響，需要在保證整車的動(dòng)力性、平順性的基礎(chǔ)上，提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。

3 多軸混合動(dòng)力車輛機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)特性仿真

3.1 多軸機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)車輛仿真模型

基于Advisor軟件，建立多軸機(jī)電并聯(lián)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛的前后向聯(lián)合仿真模型。該仿真模型的后向通道從需求車速及爬坡度組成的循環(huán)工況開始，通過動(dòng)力耦合/分配器到機(jī)械軸與電傳動(dòng)軸，其中機(jī)械軸的動(dòng)力經(jīng)過輪邊減速器、主減速器、變速箱、差速器、液力變矩器到發(fā)動(dòng)機(jī)，最終得出整車達(dá)到需求車速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力需求；電傳動(dòng)軸的動(dòng)力經(jīng)過輪邊減速器到電機(jī)，然后到達(dá)電池，得出電傳動(dòng)動(dòng)力中電池所需功率。在該模型的前向仿真程序中，主動(dòng)部件按照所能達(dá)到的最高動(dòng)力輸出，經(jīng)機(jī)械及電傳動(dòng)到車輪，通過機(jī)械與電的動(dòng)力耦合可得到整車的最終動(dòng)力。

與傳統(tǒng)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的不同點(diǎn)是整車電與機(jī)械的動(dòng)力耦合點(diǎn)的位置不同，傳統(tǒng)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車耦合點(diǎn)在耦合器處，而本次混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力耦合點(diǎn)在輪胎與地面的接地點(diǎn)處。因此，整車模型分電動(dòng)力及機(jī)械動(dòng)力兩部分進(jìn)行建模，其Advisor仿真程序如圖3所示。

圖3 多軸并聯(lián)驅(qū)動(dòng)車輛的ADVISOR仿真程序示意Fig.3 Advisor Simulation Program Scheme of Multi-axle Parallel Driven Vehicle

機(jī)械傳動(dòng)部分包括發(fā)動(dòng)機(jī)、取力器、液力變矩器、變速箱、主減速器等模塊，此部分模型中還包括變速箱升降擋曲線和各傳動(dòng)部件的傳動(dòng)效率。發(fā)動(dòng)機(jī)采用外特性曲線，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制模塊根據(jù)整車各部件的工作狀態(tài)信號(hào)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的開關(guān)與輸出轉(zhuǎn)速；液力變矩器模塊采用傳動(dòng)比-轉(zhuǎn)矩系數(shù)-轉(zhuǎn)矩比的特性曲線；變速器控制模塊位于整車控制模塊下，該模塊根據(jù)當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速情況，模擬駕駛員換擋動(dòng)作，調(diào)節(jié)變速器的傳動(dòng)比，將計(jì)算的當(dāng)前檔位傳動(dòng)比信號(hào)與是否進(jìn)行換擋的信號(hào)傳遞給變速器模塊。

與機(jī)械動(dòng)力部分不同，電動(dòng)力部分主要由車輪半軸1_2_6、輪邊減速器、電動(dòng)機(jī)、電池4大模塊組成。其根據(jù)控制策略要求的輸出電動(dòng)力大小控制電池輸出功率供給電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速用于整車動(dòng)力的供應(yīng)。電動(dòng)機(jī)模塊主要由電動(dòng)機(jī)需求功率計(jì)算模塊、功率限制模塊、實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速計(jì)算模塊組成，電池模型采用Rint（內(nèi)阻）模型。

3.2 特定循環(huán)工況仿真分析

為對(duì)多軸并聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)車輛的多種工作模式及能量管理策略進(jìn)行分析，構(gòu)造簡(jiǎn)易的模態(tài)行駛工況，分別代表勻速度、勻加速度和勻減速度等運(yùn)行工況，循環(huán)行駛工況如圖4所示。

此行駛工況在9～12 s左右，隨著整車在車速提高（8.5～11 km/h）的同時(shí)，爬坡先上升后下降（最大坡度為0.1）；在103～106 s左右，整車車速不變（13 km/h）時(shí)，爬坡先上升后下降（最大坡度為 0.1）。這兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)所對(duì)應(yīng)車速（8.5～13 km/h）正好對(duì)應(yīng)車輛純機(jī)械傳動(dòng)中一檔到二檔的車速重合區(qū)，可考察變速箱換擋。模型仿真中路面附著系數(shù)設(shè)定為0.8。

圖4 特定循環(huán)工況Fig.4 Specific Driving Cycle

根據(jù)所指定的整車控制策略，對(duì)特殊循環(huán)工況下多軸車的工作狀態(tài)進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果如圖5所示。

分析圖5可知，整車工作狀態(tài)與電池SOC（簡(jiǎn)稱essSOC）、需求及整車所能提供的驅(qū)動(dòng)力大小相關(guān)。在0～20 s內(nèi)，電池SOC=0.7，其處于可接受充電的狀態(tài)，而需求驅(qū)動(dòng)力小于發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的驅(qū)動(dòng)力大小，在起始階段，發(fā)動(dòng)機(jī)提供的驅(qū)動(dòng)力與需求驅(qū)動(dòng)力差別不大，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最高動(dòng)力曲線上，除提供動(dòng)力外還給電池充電，此時(shí)工作狀態(tài)為狀態(tài)3；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的動(dòng)力大于需求動(dòng)力時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以高于需求動(dòng)力20 kW所對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)力狀態(tài)下工作，除提供整車需求動(dòng)力外還給電池充電，此時(shí)工作狀態(tài)為狀態(tài)1；在0～20 s內(nèi)電機(jī)所提供的驅(qū)動(dòng)力大小為 0，電傳動(dòng)系統(tǒng)不參與驅(qū)動(dòng)，其電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)所提供的動(dòng)力大小如圖5所示。

圖5 整車工作狀態(tài)仿真Fig.5 Vehicle Working Condition Simulation

根據(jù)特定循環(huán)工況，22 s車輛開始急加速時(shí)，單獨(dú)的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)已不足以滿足工況需求，此時(shí)電傳動(dòng)系統(tǒng)介入，此后隨著電驅(qū)動(dòng)力矩的不斷增大，整車的加速度也不斷增加，整車的工作狀態(tài)為狀態(tài)5，狀態(tài)7；整車的急加速工況結(jié)束（40 s時(shí)刻）后，電驅(qū)動(dòng)力矩開始減小，工作狀態(tài)回歸到狀態(tài)1。由此說(shuō)明電傳動(dòng)系統(tǒng)提供的驅(qū)動(dòng)力矩可實(shí)時(shí)跟隨整車的工況需求。

變速箱換擋過程與機(jī)械傳遞過程中液力變矩器的傳遞轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩有關(guān)，而其轉(zhuǎn)矩大小與發(fā)動(dòng)機(jī)不同油門開度下所能提供的驅(qū)動(dòng)力大小相關(guān)，因此此時(shí)的機(jī)械換擋方式等效于基于液力變矩器（簡(jiǎn)稱htc）的渦輪轉(zhuǎn)速兩參數(shù)換擋方式。其仿真結(jié)果如圖6所示。

電機(jī)介入及介出與整車需求驅(qū)動(dòng)力、機(jī)械軸所能提供的驅(qū)動(dòng)力大小有關(guān)，現(xiàn)以特殊循環(huán)工況為例統(tǒng)計(jì)電機(jī)介入與介出次數(shù)及特點(diǎn)，仿真結(jié)果見圖7。圖7中數(shù)據(jù)由0變?yōu)?表示電機(jī)介入，由1變?yōu)?表示電機(jī)介出，在特定的循環(huán)工況中，可以看出電機(jī)介入介出3次。

圖8為整車工作狀態(tài)、電池輸出功率及SOC特性曲線。由圖8可知，當(dāng)電池輸出功率為負(fù)值時(shí)表示電池正在充電，為正值時(shí)表示電池處于放電狀態(tài)。在整車制動(dòng)狀態(tài)下，電池輸出功率為負(fù)值；在驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下，若發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)不工作時(shí)，電池輸出功率亦為負(fù)值，此時(shí)也代表電池處于充電狀態(tài)，其余電池輸出功率為正值，表明電動(dòng)機(jī)處于工作狀態(tài)，電池放電，所有的工作狀態(tài)與以上電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)的仿真結(jié)果對(duì)應(yīng)。

圖6 行駛工況及變速箱檔位Fig.6 Driving Condition and Transmission Gear

圖7 電機(jī)介入介出特點(diǎn)Fig.7 Situation of Motor Involved&Drop Out

圖8 整車工作狀態(tài)、電池輸出功率及SOCFig.8 Vehicle Working Condition, Battery Output Power&SOC

4 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)多軸車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力多軸車驅(qū)動(dòng)形式，以六軸車的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型為研究對(duì)象，設(shè)定1/2/6橋?yàn)殡婒?qū)動(dòng)橋，3/4/5橋?yàn)闄C(jī)械驅(qū)動(dòng)橋。針對(duì)該多軸車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)型及行駛性能需求，在以最佳動(dòng)力性為首要目標(biāo)的前提下，制定了多種工況下的工作模式，形成了車輛以機(jī)械驅(qū)動(dòng)為主、電驅(qū)動(dòng)為輔的驅(qū)動(dòng)控制策略，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可有效地彌補(bǔ)純機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在急加速、爬陡坡等工況下動(dòng)力上的不足。

通過基于Advisor的整車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真模型，分析了各工作模式下的能量流向，構(gòu)建了基于規(guī)則的能量管理策略。仿真結(jié)果表明，在基于機(jī)電并聯(lián)驅(qū)動(dòng)構(gòu)型下的整車驅(qū)動(dòng)行駛過程中，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和電傳動(dòng)系統(tǒng)可協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)多工作模式的平滑切換，電傳動(dòng)系統(tǒng)的介入與退出響應(yīng)靈敏，能快速滿足整車的高機(jī)動(dòng)性的動(dòng)力需求。