邢國(guó)雨，劉閃閃，李小堅(jiān)

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基于Modelica的混動(dòng)車(chē)型控制策略分析

邢國(guó)雨，劉閃閃，李小堅(jiān)

（安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心，安徽 合肥 230601）

文章首先介紹了一種基于行星齒輪的混動(dòng)車(chē)型控制策略，隨后在MWorks軟件中針對(duì)此結(jié)構(gòu)策略進(jìn)行模型搭建，并對(duì)所建模型進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性仿真計(jì)算。最后將仿真數(shù)據(jù)與某款競(jìng)品混動(dòng)車(chē)型進(jìn)行對(duì)比分析，以驗(yàn)證此控制策略的可行性。

混動(dòng)車(chē)型；控制策略；模型搭建

1 引言

隨著油耗法規(guī)的日益嚴(yán)格，整車(chē)油耗不斷降低，高性價(jià)比節(jié)油技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用成為了眾車(chē)企工作的重點(diǎn)。為開(kāi)發(fā)一種混動(dòng)車(chē)型，在主要零部件已選定的前提下，制定一種混動(dòng)控制策略，利用Modelica語(yǔ)言建立仿真模型，并將仿真結(jié)果與某競(jìng)品混動(dòng)車(chē)型試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比以驗(yàn)證此控制策略的可行性。

2 控制策略設(shè)計(jì)

此混動(dòng)車(chē)型采用行星齒輪組進(jìn)行變速，齒圈與太陽(yáng)輪齒數(shù)比定為2.7。整車(chē)配有2臺(tái)電機(jī)，分別用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與助力驅(qū)動(dòng)。依據(jù)整車(chē)控制思路與混動(dòng)控制經(jīng)驗(yàn)擬定控制策略，簡(jiǎn)介如下表。

表1 整體混動(dòng)控制策略

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低溫時(shí)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行熱機(jī)，視情況回收能量；當(dāng)電池SOC過(guò)低時(shí)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行充電，直到SOC上升至一定值后停止；當(dāng)油門(mén)踏板達(dá)到一定值時(shí)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行扭矩輸出。以上三類情況中，發(fā)動(dòng)機(jī)有特定的工作曲線，見(jiàn)下表2、3、4、5。

表2 低溫發(fā)動(dòng)機(jī)工作曲線

上表在水溫低于30℃時(shí)觸發(fā)，高于42℃時(shí)停止，表中數(shù)據(jù)為最低工作限值。如有更高的發(fā)動(dòng)機(jī)功率需求，則應(yīng)用較高值。

表3 低SOC發(fā)動(dòng)機(jī)工作曲線

上表在SOC低于40%時(shí)觸發(fā)，高于50%時(shí)停止，表中數(shù)據(jù)為最低工作限值。如有更高的發(fā)動(dòng)機(jī)功率需求，則應(yīng)用較高值。

表4 發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作轉(zhuǎn)速控制（部分）

表5 發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作扭矩控制

發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作曲線為低溫、低SOC等特殊觸發(fā)條件無(wú)觸發(fā)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)一般工作曲線。

3 模型搭建

3.1 整車(chē)模型搭建

根據(jù)實(shí)車(chē)及零部件參數(shù)，在MWorks中搭建整車(chē)模型如圖1所示。整車(chē)模型中包括車(chē)身、駕駛艙、發(fā)動(dòng)機(jī)、行星輪系、雙電機(jī)等零部件模塊及混動(dòng)控制模塊。

圖1 整車(chē)模型結(jié)構(gòu)

3.2 混動(dòng)控制模塊搭建

混動(dòng)控制模塊將來(lái)自駕駛員的扭矩需求進(jìn)行分配，生成發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、剎車(chē)等控制信號(hào)，使相應(yīng)零部件按需運(yùn)轉(zhuǎn)?；靹?dòng)控制模塊頂層結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 混動(dòng)控制模塊頂層結(jié)構(gòu)

4 仿真結(jié)果分析

基于上述控制策略搭建的整車(chē)模型主要參數(shù)如表6所示。

表6 模型主要仿真參數(shù)

對(duì)此混動(dòng)模型進(jìn)行動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性仿真計(jì)算，并將結(jié)果與某競(jìng)品混動(dòng)車(chē)型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 模型仿真與競(jìng)品試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

由對(duì)比結(jié)果可看出，在此策略下，發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)皆處于受控狀態(tài)，且與競(jìng)品混動(dòng)車(chē)試驗(yàn)結(jié)果較為吻合，驗(yàn)證了此控制策略與方法的可行性。

5 結(jié)論

在開(kāi)發(fā)某款基于行星齒輪的混動(dòng)車(chē)型過(guò)程中，在主要零部件已選定的前提下，為驗(yàn)證某套混動(dòng)控制系統(tǒng)在實(shí)車(chē)上應(yīng)用的可行性，利用Modelica語(yǔ)言MWorks平臺(tái)建立整車(chē)仿真模型，并進(jìn)行動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性仿真。經(jīng)模擬結(jié)果與某競(jìng)品混動(dòng)車(chē)型試驗(yàn)結(jié)果比較可知，此套混動(dòng)控制策略可有效控制發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)的工作狀態(tài)，并與試驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合度較高，證明了該控制策略的可行性。此后可以之為基礎(chǔ)進(jìn)行優(yōu)化提升，最終應(yīng)用于產(chǎn)品。

[1] 董亮,楊世文.基于Modelica語(yǔ)言的汽車(chē)性能仿真分析[D].太原:中北大學(xué),2013.

[2] 張華,周榮.混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略開(kāi)發(fā)與仿真研究[J].設(shè)計(jì)·計(jì)算·研究,2007(8).

Analysis of Hybrid Vehicle Control Strategy Based on Modelica

Xing Guoyu, Liu Shanshan, Li Xiaojian

( Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd.. Technology Center, Anhui Hefei 230601 )

In this paper, we introduced a kind of hybrid vehicle control strategy based on epicyclic gear and then built a module about it to get simulation results in terms of economy and dynamics.Finally,data are used in the comparision with a hybrid vehicle to confirm the feasibility of this control strategy.

hybrid vehicle; control strategy; model building

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1671-7988(2018)22-23-02

U469.7

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邢國(guó)雨，就職于安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.22.008