混合动力汽车驾驶性能的分析与提高

混合动力汽车驾驶性能的分析与提高

汽车驾驶性能是影响消费者对汽车接受程度的一个重要因素。通过试验对混合动力汽车的驾驶性能进行分析，并设计一个控制器来改善混合动力汽车的驾驶性能。

所用试验车为美国俄亥俄州立大学在EcoCAR 2竞赛期间使用的汽车。该车以2013款雪佛兰迈锐宝为基础，进行了混合动力结构的改造。该车前轴安装1台电动机和1台内燃机，后轴安装1台电动机。该车可以在3种模式下运行，并考虑3种模式的使用频率，本研究只对其中的2种模式进行分析：第一种模式为电荷维持串联模式，该模式下内燃机和前轴电动机为高压电池组充电，后轴电动机驱动汽车行驶；第二种模式是电荷消耗模式，该模式下前后轴电动机同时工作，所有车轮依靠电动机驱动。在对该车驾驶性能进行评价前，需要制定相应的驾驶性能指标。本研究制定了4个指标：①加速踏板踩下后加速振荡曲线的第一个振幅值，称第一振幅值；②加速振荡曲线第五个振幅值，称第五振幅值；③加速振荡曲线首次达到理想加速度时，对应振荡曲线上点与原点连线，与X轴的夹角，称初始角；④开始踩加速踏板到开始加速之间的时间间隔，称响应时间。所设计的控制器包含1个输入整形滤波器、1个闭环扰动观测器和1个反馈控制器。控制器工作时，驾驶员输入先经过输入整形滤波器过滤；之后输入到闭环扰动观测器中，计算4个指标值。若计算值过高，则对驾驶员输入添加扰动，直至4个指标值均处于正常范围；最后将添加扰动后的驾驶员输入输入到反馈控制器中，执行驾驶员输入。通过dSPACE MicroAutoBox模块对该控制器进行硬件在环仿真。结果显示：①与不使用控制器相比，在电荷维持串联模式下，第一振幅值从4.58降至1.27，第五振幅值从2.66降低至0.5，初始角从89°降至88°，响应时间为0.5s，高于不使用控制器的值，但在可接受范围内；②在电荷消耗模式下，第一振幅值从4.3降至0.803，第五振幅值从1.072降至0.38，初始角从89.1°降至87.8°，响应时间为0.12s，高于不使用控制器的值2倍，但也在可接受范围内。

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

编译：王亮