4×4汽車混合動力傳輸單元的建模與仿真

4×4汽車混合動力傳輸單元的建模與仿真

隨著對汽車能源效率關注的不斷增加，所有可能節約能源的方法正在進行研究，尤其是針對混合動力汽車的研究。汽車功率損失的一個重要原因是，充氣輪胎與地面接觸產生滑移。通過對車輪功率進行控制，便可將功率損失降低。同時，對于4×4汽車，若能平衡前輪和后輪的滑移率，便可以進一步減少由于車輪滑移而造成的功率損失。本文針對4× 4混合動力汽車，提出了一種混合動力傳輸單元，其可以協調發動機與電動機的功率輸出，并對汽車功率流進行分流，優化前、后驅動軸的功率分配，降低汽車功率損失。

混合動力傳輸單元本質上是一組具有渦流制動器的行星齒輪組。該單元有3個主要參數：汽車傳輸系統的輸入轉矩、對前驅動軸的輸出轉矩以及渦流制動器的制動轉矩。主要控制策略依據汽車車輪的需求功率以及前后輪滑移狀態協調發動機與電動機的功率輸出，并利用渦流制動器實時進行前后驅動軸的轉矩分配。采用Matlab/Simulink對上述混合動力傳輸單元進行仿真。仿真汽車參數取自一輛具有混合動力結構的全地形軍用載貨車，發動機為康明斯QSC渦輪增壓柴油機，電池選擇容量為60Ah的鋰電池，其初始荷電狀態為80%。仿真共分為2組，一組采用所提出的混合動力傳輸單元進行轉矩分配；另一組采用開式差速器進行轉矩分配。每組仿真共設定4種路面類型：瀝青路、草地、干土地和雪地，采用美國城市循環工況（UDDS）。由于不同地形的路面附著條件不同，因此該混合動力汽車在瀝青路面上的行駛速度為UDDS規定車速的130%，最大加速度為1.2m/s2；草地和干土地上的行駛速度為UDDS規定車速的90%，最大加速度為0.8m/s2；雪地的行駛速度為UDDS規定車速的34%，最大加速度為0.5m/s2。該車輛行駛一個循環工況，其在瀝青路面上消耗總能量的0.754%、草地為0.426%，干土地為0.507%、雪地最大為2.22%，與采用開式差速器進行轉矩分配相比，能量消耗均得到改善。

VladimirV.Vantsevichet al.Asme Dynamic Systems andControlConference，Texas October 22-24，2014.

編譯：王祥