基于P2构型的混合动力汽车电机启动发动机过程协调控制

摘 要： 电机以及发动机作为汽车主要的动力，因此对其在行进过程中两者的协调控制进行研究有着极为重要的意义。本文以P2构型的混合动力汽车作为本次研究的对象，首先分析了其动力系统的结构，随后简要分析了其行进过程中模式的切换，最后讲述了其协调控制的策略，以此来供相关人士交流参考。

关键词： P2构型混合动力系统；离合器；发动机；模式切换

【中图分类号】 U469.72 【文献标识码】 A 【文章编号】 2236-1879（2018）06-0174-02

引言：

现今国内外均在该方面进行了研究，最终得出在汽车设计的过程中应该以提升动力源在汽车行进过程中的协调控制作为主要的目标，确保车轮的扭矩在正常的范围，以提升车辆的整体性能。

一、动力系统结构的分析

本次研究的动力系统由五个部分组成，分别是双离合变速器、动力电池、发动机、离合器以及驱动电机，同时包含有差速器以及主减速器等相关的子系统。

二、混合动力汽车的模式切换分析

本次研究的车辆在行进过程中模式切换主要指驱动模式的切换，即纯电机模式直接切换成发动机模式[2]。而通过本次研究表明，该切换过程中由4个阶段组成。

上图中，发动机的转动惯量为Je；离合器发动机端以及电机端的转动惯量分别为Jci、Jco；电机转动惯量为Jm；DCT输入端以及输出端的转动惯量分别为Jti、Jto；车轮转动惯量为Jw；主减速器转动惯量为Jmr；整辆车的外部结构用常规的物理变量表示，即质量为m，半径为r，主减速器速比以及DCT变速器速比分别为io、ig。

三、混合动力汽车电机启动发动机过程协调控制的策略分析

（一）DCT离合的控制。

DCT离合器可以有效控制该汽车在行进过程发动机启动时的车轮扭矩变化[3]。本次研究对DCT离合器的油压进行控制时，采用的是模糊PID控制器，下图为该控制器的控制逻辑：

以上公式中，PID控制器的参数值为KP、KI以及KD，初始化参数为KPO、KIO以及KDO。

本次研究将三角形隶属函数作为该系统输入以及输出的语言变量，由于其运算简便、易实现，而且有良好的控制性能，因此其普遍应用于模糊控制[4]。

（二）动力源扭矩的控制。

车辆最开始的行进依靠纯电动模式进行，随着其不断行进，HCU便会发出模式切换的命令，Co离合器此时便开始充油，待该过程完成以后，电机便开始增大车轮的转矩，以达到启动发动机的转矩，随后达到一定转矩以后，发动机启动，当电机的转速与发动机的转速达到一定的范围差以后，离合器便开始接合，此时发动机与电机进行交换扭矩的操作，滑摩结束。

四、结束语

通过本次对混合动力系统模式切换的研究，有效建立出了汽车在行进过程中电机以及发动机的协调控制规则，当汽车的行进模式由电机向发动机切换以后，共有4个阶段，本次研究分别建立了这4个阶段的动力学模型，以此来实现其在行进过程中发动机与电机两大动力源的协调控制，从而有效确保该系统的汽车在行驶的过程中车轮的转矩在正常范围，进而实现该车辆的平稳运行。但是相关的设计人员也不能就此止步，还应该在未来的科技发展过程中不断对其性能进行优化设计，以实现其长足发展。

参考文献

[1] 郭伟，王书翰，刘洋，等.混合动力离合器启动发动机的控制策略研究[J].汽车工程学报，2017，7（4）：270-279.

[2] 杨坤，高松，王杰，等.双转子电机在并联混合动力构型中的应用研究[J].机械设计与制造，2016（10）：27-31.

[3] 熊演峰，余强，李川，等.基于工况特征的混合动力牵引车动力系统构型与参数匹配[J].汽车技术，2017（12）：23-27.

[4] 彭洪超，冯群.混合动力电动汽车机电耦合系统构型分析[J].工程技术：全文版，2016（10）：00273-00273.