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原文传递单轴ISG混合动力汽车转矩分配控制策略的研究

论文题名：	单轴ISG混合动力汽车转矩分配控制策略的研究
关键词：	单轴ISG混合动力汽车;转矩分配;再生制动系统;制动稳定性;控制策略
摘要：	单轴ISG混合动力汽车控制策略设计是整车及其各子系统控制器设计中的重要一环，是实现单轴ISG混合动力汽车节能减排的基础。本文以国家“十一五”863节能与新能源汽车重大专项ISG混合动力汽车项目及其整车控制策略设计子课题为背景，研究了驱动工况下转矩分配控制策略、制动力矩动态分配控制策略、再生制动系统与ABS动态协调控制策略以及制动稳定性控制策略，并基于dSPACE实时系统进行了转矩分配控制策略的快速控制原型仿真试验。本文完成的主要工作和结论总结如下：　　基于试验数据，建立了发动机、ISG电机、镍氢电池的半经验仿真模型和基于魔术公式的全工况轮胎经验模型，并基于理论建模的方法建立了传动系模型、液压制动系统模型、七自由度整车动力学模型和驾驶员模型，为单轴ISG混合动力汽车转矩分配控制策略的研究提供了仿真和验证的基础。　　建立了ISG混合动力系统燃油经济性和排放性能的数值函数，以整车燃油经济性和排放性能最佳为目标函数，采用求解多元函数极值的方法求出在任一转速下的发动机和ISG电机的最佳转矩分配值，作为ISG混合动力系统的最佳工作点。将求解的最佳工作点作为ANFIS系统的先验知识，建立了ANFIS转矩分配系统，用于驱动工况下整车的转矩分配控制。仿真结果表明：与Insight电动辅助控制策略相比，在ANFIS转矩分配控制策略下，ISG混合动力汽车实现了更好的燃油经济性和排放性能。　　提出了一种制动路面最佳滑移率的实时估计方法。通过将制动过程中前后轮利用附着系数与各种典型路面的峰值附着系数进行对比来判断为制动路面。根据路面附着系数与滑移率的函数关系，采用黄金分割法对附着系数极大值进行直接搜寻，获得路面的最佳滑移率。根据求得的路面最佳滑移率，设计了基于滑移率控制的制动力矩动态分配控制策略。仿真结果表明：基于滑移率控制的制动力矩动态分配控制策略能够有效的协调再生制动力矩和液压制动力矩，在轻中度制动工况下能高比率的回收制动能量；紧急制动时，在高、中、低以及突变附着路面上均能够通过对制动力矩的动态调整，保证车轮不出现抱死拖滑，在保证制动效能和制动安全的前提下有效的回收制动能量。　　针对制动过程中路况的不确定性，将滑移率最优控制问题归结为极值漂移的实时动态寻优问题，提出了基于滑移率自寻优的再生制动系统与ABS动态协调控制策略。设计了滑移率模糊自寻优控制器，并采用遗传算法在线优化模糊控制规则。在高低附着路面、突变路面和分离路面上紧急制动的仿真结果表明：所提出的控制策略不仅能快速自动搜寻并控制车轮滑移率在最佳值附近，实现再生制动系统与ABS的动态协调，保证制动效能和制动稳定性，而且能够在紧急制动情况下回收到可观的制动能量。　　为了保证在转向制动工况下的制动横向稳定性，提出了制动隐定性分层协调控制策略。基于模糊控制理论，对制动过程中需求的校正横摆力矩进行估计，将校正横摆力矩的补偿对制动力矩的需求转化为对再生制动力矩和车轮滑移率的调节。设计了滑移率模糊控制器，控制车轮滑移率在判定的目标值。通过对目标滑移率的实时确定，实现上层横摆力矩控制与下层滑移率及再生制动力矩控制的统一调节，保证了车轮不出现抱死。分别进行了转向情况下高低附着路面轻度制动和紧急制动的仿真分析，其结果表明：所提出的制动稳定性分层协调控制策略，在保持制动效能的基础上，实现了比单独实施滑移率控制更好的制动横向稳定性。　　最后，进行了单轴ISG混合动力汽车转矩分配控制策略的快速控制原型仿真试验，验证了转矩分配控制策略及算法的基本控制性能，使经离线仿真验证的控制策略及算法进一步的得到完善和验证。
作者：	叶先军
专业：	车辆工程
导师：	赵韩
授予学位：	博士
授予学位单位：	合肥工业大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文