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全球气候变暖,环境污染严重,使得人类赖以生存的地球环境日益恶劣。同时石油资源逐渐枯竭,以石油为主要能源的传统汽车产业面临着前所未有的挑战。在能源和环保的压力下,绿色汽车必将成为未来汽车的发展方向。
单轴ISG混合动力车是并联式的一种,以发动机驱动为主,ISG电机辅助驱动。发动机动力输出动态响应速度慢、转矩输出控制精度差,而ISG电机瞬间动力驱动响应速度快,转矩输出控制精度高,且能量回收率高,因此可以利用ISG电机的工作特点优化发动机工况,提高整车的动力性、经济性和排放性。
论文首先分析了ISG混合动力车的系统结构,以实际工程应用为背景,在详细分析不同运行模式下整车控制策略的基础上,完善了基于转矩管理的混合动力车控制策略。为了验证整车控制策略及基本性能,在Matlab/Simulink环境下搭建了前向式ISG混合动力车模型,仿真分析了相关部件的性能。以基于模型的设计理念,首次在Matlab/Simulink中完成了整车控制器HCU模型。
所开发的ISG混合动力车通讯网络采用CAN总线通讯方式,从而实现整个分布式网络系统的控制功能。为了验证整车控制策略及对控制器硬件进行功能性测试,采用dSPACE实时仿真平台进行了硬件在环仿真。在dSPACE的RTI CAN MultiMessage Blockset库中,调用相应的CAN通讯模块使整车模型和整车控制器硬件实时通讯。在给定的ECE15+EUDC驾驶循环工况下,在ControlDesk结果监控界面中验证了整车控制器算法。
为了评价整车控制策略的优异性,最后分别进行了ISG电机静态试验、发动机标定匹配试验、超级电容性能试验、起动工况对比试验以及整车转鼓试验。由静态试验可知,在电动和发电模式下,ISG电机均有较高的输出效率,ISG电机和控制器温升明显,但在一定时间后温升趋于平缓。由发动机万有特性曲线以及标定Map图可知,为了保证整车经济性好,发动机应尽可能工作在最佳经济性运行曲线上。由超级电容性能试验可知,当ISG电机以最大助力转矩进行快速起动发动机和加速助力时,超级电容电压降较小,有利于超级电容频繁的充放电且能量损失小。由起动工况对比试验可知,混合动力发动机起动时转速没有高的超调量,转速过渡平滑,起动成功后稳定转速相对较低,起动性能良好,且没有传统发动机起动时过浓喷油现象,排放性能更优。由转鼓试验可知,与传统车相比,混合动力车HC和CO排放下降明显,且远低于欧III排放限值,百公里油耗约下降15.1%,节油效果明显。