4×4汽车混合动力传输单元的建模与仿真

4×4汽车混合动力传输单元的建模与仿真

随着对汽车能源效率关注的不断增加，所有可能节约能源的方法正在进行研究，尤其是针对混合动力汽车的研究。汽车功率损失的一个重要原因是，充气轮胎与地面接触产生滑移。通过对车轮功率进行控制，便可将功率损失降低。同时，对于4×4汽车，若能平衡前轮和后轮的滑移率，便可以进一步减少由于车轮滑移而造成的功率损失。本文针对4× 4混合动力汽车，提出了一种混合动力传输单元，其可以协调发动机与电动机的功率输出，并对汽车功率流进行分流，优化前、后驱动轴的功率分配，降低汽车功率损失。

混合动力传输单元本质上是一组具有涡流制动器的行星齿轮组。该单元有3个主要参数：汽车传输系统的输入转矩、对前驱动轴的输出转矩以及涡流制动器的制动转矩。主要控制策略依据汽车车轮的需求功率以及前后轮滑移状态协调发动机与电动机的功率输出，并利用涡流制动器实时进行前后驱动轴的转矩分配。采用Matlab/Simulink对上述混合动力传输单元进行仿真。仿真汽车参数取自一辆具有混合动力结构的全地形军用载货车，发动机为康明斯QSC涡轮增压柴油机，电池选择容量为60Ah的锂电池，其初始荷电状态为80%。仿真共分为2组，一组采用所提出的混合动力传输单元进行转矩分配；另一组采用开式差速器进行转矩分配。每组仿真共设定4种路面类型：沥青路、草地、干土地和雪地，采用美国城市循环工况（UDDS）。由于不同地形的路面附着条件不同，因此该混合动力汽车在沥青路面上的行驶速度为UDDS规定车速的130%，最大加速度为1.2m/s2；草地和干土地上的行驶速度为UDDS规定车速的90%，最大加速度为0.8m/s2；雪地的行驶速度为UDDS规定车速的34%，最大加速度为0.5m/s2。该车辆行驶一个循环工况，其在沥青路面上消耗总能量的0.754%、草地为0.426%，干土地为0.507%、雪地最大为2.22%，与采用开式差速器进行转矩分配相比，能量消耗均得到改善。

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

编译：王祥