混合動力汽車駕駛性能的分析與提高

混合動力汽車駕駛性能的分析與提高

汽車駕駛性能是影響消費者對汽車接受程度的一個重要因素。通過試驗對混合動力汽車的駕駛性能進行分析，并設計一個控制器來改善混合動力汽車的駕駛性能。

所用試驗車為美國俄亥俄州立大學在EcoCAR 2競賽期間使用的汽車。該車以2013款雪佛蘭邁銳寶為基礎，進行了混合動力結構的改造。該車前軸安裝1臺電動機和1臺內燃機，后軸安裝1臺電動機。該車可以在3種模式下運行，并考慮3種模式的使用頻率，本研究只對其中的2種模式進行分析：第一種模式為電荷維持串聯模式，該模式下內燃機和前軸電動機為高壓電池組充電，后軸電動機驅動汽車行駛；第二種模式是電荷消耗模式，該模式下前后軸電動機同時工作，所有車輪依靠電動機驅動。在對該車駕駛性能進行評價前，需要制定相應的駕駛性能指標。本研究制定了4個指標：①加速踏板踩下后加速振蕩曲線的第一個振幅值，稱第一振幅值；②加速振蕩曲線第五個振幅值，稱第五振幅值；③加速振蕩曲線首次達到理想加速度時，對應振蕩曲線上點與原點連線，與X軸的夾角，稱初始角；④開始踩加速踏板到開始加速之間的時間間隔，稱響應時間。所設計的控制器包含1個輸入整形濾波器、1個閉環擾動觀測器和1個反饋控制器。控制器工作時，駕駛員輸入先經過輸入整形濾波器過濾；之后輸入到閉環擾動觀測器中，計算4個指標值。若計算值過高，則對駕駛員輸入添加擾動，直至4個指標值均處于正常范圍；最后將添加擾動后的駕駛員輸入輸入到反饋控制器中，執行駕駛員輸入。通過dSPACE MicroAutoBox模塊對該控制器進行硬件在環仿真。結果顯示：①與不使用控制器相比，在電荷維持串聯模式下，第一振幅值從4.58降至1.27，第五振幅值從2.66降低至0.5，初始角從89°降至88°，響應時間為0.5s，高于不使用控制器的值，但在可接受范圍內；②在電荷消耗模式下，第一振幅值從4.3降至0.803，第五振幅值從1.072降至0.38，初始角從89.1°降至87.8°，響應時間為0.12s，高于不使用控制器的值2倍，但也在可接受范圍內。

ChristianJauchetal. 2016AmericanControl Conference(ACC)Boston Marriott Copley Place July 6-8,2016.Boston,MA, USA.

編譯：王亮