并联混合动力重型卡车控制策略建模仿真文献综述
2020-04-15 04:04
1.1目的及意义
过去几年中，随着新技术的不断发展，混合动力汽车逐步进入市场，在节油率与成本控制以及排放方面取得了进步，并得到市场良好的反响。但混合动力车设计方面的许多问题也不容忽视，既有来自国家政策的挑战，比如近年越来越严格的燃油经济性、排放要求，也有技术方面的问题，如电力电子、电池和其他主要组成部件的技术发展限制。重型卡车承载着公路运输的主要任务，需要能在不同的燃料、负载和天气等条件不断变化的环境中运行，而混合动力汽车使用内燃机与一个或多个电动机相结合的方式来进行驱动，符合了重型卡车的动力设计需求。相对于乘用车，国内混合动力重型卡车发展较晚，仍属于起步阶段。虽然在开发过程中，理论设计和相关技术可借鉴混合动力乘用汽车开发经验，但不同的运载力与市场地位决定了研发新模型系统的需求。而在综合考虑节能效果、成本以及结构更改难易程度等各种因素后，并联混合动力构型（发动机和电动机通过动力耦合装置同时与驱动轴相接）最为适合重型卡车的设计需求。在整体系统性能分析、制造生产计算到新的设计制造和劳务成本的过程中，建模仿真发挥着关键作用。本文将通过AMESim软件建立整车模型、Matlab软件建立控制模型，阐述并联混合动力重型卡车在行驶过程中的控制策略，并提出可行方案。
1.2国内外研究现状
对于并联混合动力技术，国内外的相关研究很多。在国外，世界主要汽车制造商在2003~2007年引进混合动力技术，而当欧美把重点放在比较远的氢动力、或者很现实地提高传统发动机技术之时，日本车企在混合动力上的成就让它们目前成为新能源的领跑者。如丰田、本田汽车公司，近几年不断更新自己的混合动力车产品，走在技术前沿。
而国内虽然起步较晚，但目前国家一向给予支持和鼓励。如《汽车产业发展政策》、《“十一五”汽车产业发展规划》等政策和文件都鼓励清洁汽车、代用燃料及汽车节油技术的发展。我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主，这种研发方向符合我国国情，有利于我国电动汽车的研究发展。与此同时，设计新型并联混合动力重型卡车具有重要的战略意义和广大的发展空间。
1.2.1国内研究现状
杨超[1]等人于2016年提出了包括鲁棒离合器转矩分配方法和执行机构电机转速PID控制的模式切换集成控制策略。王伟华[2]等人于2017年，提出了基于车轮转速差PID控制的电机转矩补偿控制方法，分析了模式切换时混合动力汽车动力传动系统的频域特性。翟文豪、牛礼民[3]于2017年根据混合动力汽车的工作和传动特性的要求，对混合动力汽车的动力耦合装置传动比、特征参数及齿数匹配等进行了设计。邱先文[4]于2017年介绍了混合动力电动汽车的分类和特点，从技术和市场两方面对国内外混合动力电动汽车的发展状况进行了分析。赵建华[5]等人于2017年描述一种驱动电机与变速器合成的并联式机电耦合集成装置结构，针对几种动力耦合方案进行了动力性、经济性仿真结果对比分析验证。张志文[6]等人于2018年针对逻辑门限控制策略存在的问题研究智能能量管理策略及其优化控制，建立整车模糊逻辑控制策略模型，在7次UDDS循环工况下进行仿真研究，验证了模糊逻辑控制策略的优越性和优化算法的有效性。张文博[7]等人于2018年通过对混合动力重型卡车构型方案、计算模型和控制策略的简要论述，提出了一些适合重型卡车的混合动力技术路线的开发思路。耿丽珍[8]等人于2019年介绍了一种专用的混合动力传动系统构型，并对该构型进行了关键零部件的匹配计算、参数的确定及仿真软件对匹配结果的校核计算。
1.2.2国外研究现状
Ehsani[9]等人于2010年基于数学方程，对各种传统的和现代的车辆，全面地描述了它们的性能、配置、控制策略、设计方法、模拟和仿真。Vural[10]等人于2014年采用遗传算法建立隶属度函数和模糊集，实现混合动力系统转矩分配；Moghbeli[11]等人于2014提出了一种基于动态规划模糊能量管理策略来解决混合动力系统能量分配的问题；Mustafa[12]等人于2015年基于双模糊控制器控制电机与电池的工作模式，由于模糊控制还不能实现全局最优控制，很多科研工作者运用遗传算法、粒子群算法、二次规划等优化算法对控制策略进行优化。Abdelsalam[13]等以车速、驱动力矩、电池SOC等参数建立优化模型，寻求全局最优解，并验证了其有效性。JohnM.Miller[14]从整车、动力驱动系统到零部件对混合动力汽车的使用性能、结构特点、设计方法、试验与验证等进行了详实的论述，并通过大量实例说明当今混合动力汽车的最新技术和设计方法。Jimmy Kapadia[15]等人研究了不同混合架构之间的设计差异以及可以提供的内在属性优势，并考虑了子系统设计标准，包括关键组件的大小，并最终针对车辆性能和标准化成本比较了这两种方法。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1基本内容
