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节能、环保与安全是汽车工业发展永恒的主题。混合动力轿车作为节能与新能源汽车的典范,具有良好的市场前景。在车辆主动安全方面,混合动力轿车对电子稳定性控制系统的需求同传统汽车是一致的。电子稳定性控制系统(Electronic StabilityControl,ESC)作为一种汽车主动安全控制系统,能够在驱动、滑行和制动过程中提高车辆在极限行驶工况下的侧向稳定性,对减少车辆事故发生率有突出的效果。混合动力汽车的稳定性控制面临着许多新的问题。混合动力汽车在滑行或制动过程中需要实现电子稳定性控制系统同再生制动系统的协调控制,国内学者对此已经开展了广泛的研究;驱动工况的防滑与侧向稳定性控制算法是电子稳定性控制算法的重要组成部分,如何协调控制驱动系统输出转矩与驱动轮制动力矩、以及协调发动机与电机的输出转矩来实现驱动工况下对车辆的防滑与侧向稳定性控制,也是当前的研究热点之一。开展混合动力轿车稳定性控制系统的研究对我国汽车行业自主研发能力的提升和节能与新能源汽车产业的发展都具有重要的意义。本文结合吉林省科技支撑计划重大专项,与中国第一汽车集团股份有限公司技术中心密切合作,以并联式混合动力轿车为研究对象,针对驱动工况下的防滑与侧向稳定性控制算法进行研究。论文内容围绕整体算法结构设计、混合动力轿车的驱动防滑控制算法研究、驱动工况的侧向稳定性控制算法研究和混合动力总成控制与稳定性控制协调控制算法研究四个方面进行,算法的有效性通过软件在环仿真和硬件在环平台试验进行了验证。论文主要包括以下内容:(1)混合动力轿车防滑与侧向稳定性控制算法架构设计。根据模块化与层次化的设计思想,首先将算法分为了防滑与侧向稳定性控制和混合动力总成控制与稳定性控制协调控制两部分。防滑与侧向稳定性控制算法位于稳定性控制器中,混合动力总成控制与稳定性控制协调控制算法位于混合动力整车控制器中,两部分算法通过总线通讯进行数据交换;防滑与侧向稳定性控制算法中,侧向稳定性控制算法作为上层模块对车辆目标横摆力矩进行计算,驱动防滑控制算法作为下层模块对驱动系统的目标驱动转矩和车轮的目标制动力矩进行计算。(2)混合动力轿车驱动防滑控制算法研究。在完成对算法结构设计的基础上,设计了最佳驱动转矩估算算法,并以驱动轮平均轮速和驱动轮轮速差为控制变量,基于模糊PID和有限状态机理论,设计了混合动力轿车驱动防滑控制算法。(3)驱动工况的侧向稳定性控制算法研究。首先利用相平面分析法分析了驱动工况对车辆侧向稳定性的影响,并修正了驱动工况下目标横摆角速度和质心侧偏角的计算方法,提出了侧向稳定性控制的控制策略;针对横摆力矩控制设计了基于二次型最优理论的横摆力矩控制算法;针对驱动工况的不足转向问题,将驾驶员的意图引入到模糊决策中去,设计了基于模糊自适应PD理论的驱动系统输出转矩控制算法,对加速行驶不足转向工况的驱动系统输出转矩进行控制。对驱动防滑同侧向稳定性控制的协调控制算法进行了研究,提出了基于驱动轮目标滑转率的协调算法;对驱动防滑和侧向稳定性控制的驱动力矩控制协调算法进行了研究。(4)混合动力总成控制与稳定性控制协调控制算法研究。针对稳定性控制过程中混合动力总成控制的转矩需求、工作模式确定和转矩分配设计了协调策略和分配算法。工作模式协调策略用来防止由于稳定性控制目标值变化造成的混合动力总成工作模式频繁切换。同发动机相比,电机对转矩控制的响应更快,根据这一特点,在不同的工作模式下,以电机响应转矩需求中的动态部分和发动机响应转矩需求中的稳态部分为原则,设计了基于低通滤波原理的电机和发动机的转矩分配算法。(5)控制算法离线仿真验证。首先在Matlab/Simulink环境下建立了混合动力轿车驱动工况下的防滑与侧向稳定性控制系统离线仿真平台。基于该平台,分别在均一路面、分离路面和跃变路面条件下对驱动防滑控制算法进行了仿真验证;分别在阶跃转向加速工况和正弦延迟加速工况下对稳定性控制算进行了驾驶员开环验证;分别在双移线加速工况和200米半径定圆转向加速工况下对稳定性控制算法进行了驾驶员闭环仿真验证。验证结果表明,通过对混合动力总成控制与稳定性控制的协调控制,本文所开发的混合动力轿车防滑与侧向稳定性控制算法能够提高车辆驱动工况的加速性能和侧向稳定性能。(6)控制算法硬件在环试验验证。在基于Matlab/xPC的混合动力轿车硬件在环试验平台上,对控制算法的实时性和有效性进行了验证。该平台以离线仿真平台为基础,还包括基于Matlab/xPC Target实时系统平台,数据采集与处理部分和硬件台架部分,其中硬件台架包括液压制动系统台架、电机台架及操纵台架等三部分。基于该平台,分别在均一路面、分离路面和跃变路面条件下对驱动防滑控制算法进行了仿真验证;在阶跃转向加速工况下对稳定性控制算进行了驾驶员开环验证;在双移线加速工况下对稳定性控制算法进行了驾驶员闭环仿真验证。验证结果进一步表明,本文所开发的算法能够有效提高混合动力轿车驱动工况的加速性能和侧向稳定性能。