基于dSPACE的混合动力控制器原型研究与开发

论文摘要

基于平台的混合动力控制器原型可以不依赖实车环境在进行实车试验之前,对控制策略和控制硬件进行与实车环境非常接近的测试和验证,本文设计了一套完整的适用于单轴并联混合动力系统的控制器原型,为混合动力控制器原型的开发提供了一种完全集成的通用架构。论文的主要目的是设计基于dSPACE软件平台的混合动力控制器原型,通过对控制器原型的建模和台架试验,实现混合动力控制系统的离线仿真、实时仿真以及仿真的交互控制,并验证控制策略的优劣问题。本文的研究工作主要围绕着实现基于dSPACE的混合动力控制器原型系统这个目标展开,采用基于“数学建模——策略分析——控制器原型设计——台架试验”的思想路线,通过对发动机稳、动态性能的试验,建立控制系统的发动机、电机油门位置Simulink模型,以及混合系统的动力电池模型和传动系统模型,从而构建多能源混合动力控制总成系统模型；搭建混合动力汽车动力耦合传动系统模型,并对其进行整体布局和模块化结构设计,确定混合动力控制器原型的功能和预期目标。通过对混合动力系统工作模式分析,以及对发动机、电机、离合器的状态切换、运行条件,及SOC值判断划分,解决在混合动力汽车动力总成控制系统中能量分配的问题,并采取电机动态协调控制策略优化混合动力系统的动力性,经济性和驾驶的平顺性能。在制定控制策略的基础上,设计单轴并联混合动力控制器原型,结合混合动力控制器原型的整体模型和部件参数,在NEDC工况下进行工作过程和性能仿真,通过混合动力控制器原型系统的仿真,验证控制策略的正确性和有效性。最后构建基于dSPACE系统的硬件电路板系统设计及试验台数据通讯；在PUMA上选取几种典型的工况,在线调整控制器的参数设置,完成对发动机、离合器、电机的控制,并实时监控系统的状态,跟踪和采集各种过程曲线,在混合动力控制器原型试验台架上实现整车性能测试、模式切换、工况循环等,检验系统的综合性能并对试验结果进行影响性分析。本文在注重提升混合动力汽车的动力性、经济性和驾驶的平顺性要求的同时,重点侧重于对混合动力控制器原型建模,控制策略,以及对控制器试验平台的系统集成,此混合动力控制器原型的成功构建,也为后续控制器的进一步开发和研究提供了基础和依据,不仅节约了开发成本,同时也大大提高了开发的效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 引言
• 1.1 研究的背景与意义
• 1.2 混合动力汽车整车控制策略进展综述
• 1.3 本文的研究目标和内容
• 第2章 混合动力控制器原型系统建模
• 2.1 发动机性能试验
• 2.2 发动机数据处理与建模
• 2.3 电机模型
• 2.4 动力电池模型
• 2.5 传动系统的动力学建模
• 2.6 混合动力控制器总成系统模型
• 2.7 混合动力总成系统方案及模块化结构设计
• 2.8 本章小结
• 第3章 混合动力控制器原型设计及系统仿真
• 3.1 混合动力系统工作模式分析
• 3.2 混合动力系统转矩分配策略
• 3.3 电机动态协调控制策略
• 3.4 平台的传动系统控制策略
• 3.5 混合动力开发平台再生制动的控制策略
• 3.6 并联混合动力控制器原型设计
• 3.7 混合动力控制器原型系统仿真
• 3.8 本章小结
• 第4章 基于dSPACE的整车控制器原型台架试验研究
• 4.1 dSPACE硬件接口设计
• 4.2 dSPACE软件测控系统
• 4.3 台架信号接口设计
• 4.4 发动机的调速问题
• 4.5 试验与结果影响性分析
• 4.6 本章小结
• 第5章 全文总结
• 5.1 结论
• 5.2 未来及展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的学术论文