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新型式车载汽配智能设施体系的主要构架

新型式车载汽配智能设施体系的主要构架

  • 分类:技术应用
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  • 来源:
  • 发布时间:2018-09-07
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新型式车载汽配智能设施体系的主要构架

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1怠速停止起动系统工作原理

汽车怠速停止启动系统在变速杆位于空档时,使汽车停止,自动将发动机关闭;而当驾驶员将脚离开制动踏板时发动机又重新启动,使汽车顺利起步。当发动机重新启动时,采用辅助蓄电池系统供应电力。当汽车停车时,如遇到堵车或红灯,ISS通过自动关闭发动机来节省燃油。当汽车制动时,ISS进行制动能量回收。

向车用电器设备与无级变速器(CVT:Continuously Variable Transmission)油泵及加热器用电动水泵()供应电力。CVT油泵可使车辆在怠速停止时保持稳定CVT油压,使发动机从停止状态启动时具有良好的平顺响应性和行驶操纵性。当发动机电子控制单元(ECU:Electronic Control Unit)判断车辆处于制动或减速状态时,由制动能量回收系统来实现能量回收,这时电动机发电,系统回收制动能量储存在储能器中。当发动机ECU判断车辆满足起动条件时,发动机快速启动。

2ISS测控方案设计

为了测试车辆在怠速停止启动工况下的运行特性,测控试验系统如1所示,包括车辆ISS控制模块、制动能量回收控制模块、惯性模块、道路阻力模拟模块、制动踏板控制模块、电机扭矩控制模块、测控系统模块等。

车辆ISS控制模块控制信号测试信号机械传动测控系统模块道路模拟模块惯性模块电机扭矩控制模块制动踏板控制模块制动能量回收控制模块信号总线制动踏板位置传感器车速传感器档位传感器加速踏板位置传感器发动机

测控系统试验目的是实现模拟汽车各行驶工况及运行过程,对所提出的怠速停止启动方法及控制策略进行硬件在环仿真,以便改进系统控制方法和控制策略,达到控制系统的*优。因此试验系统要具有汽车行驶工况、怠速停止及起动性能模拟、道路阻力模拟,再生制动能量回收等功能。

系统通过电机来模拟车辆在实际道路行驶时发动机的转速、转矩和功率。在制动过程中,利用电机扭矩控制模块控制电流反向通电使负载电动机输出一个模拟路面负载的反向扭矩,完成道路模拟环节,从而实现车辆不同道路工况的模拟。其中汽车实际道路行驶的惯量是通过惯性模块来模拟的。

测控系统模块通过采集车速、加速踏板位置、制动踏板位置、档位等信号,时刻判断车辆行驶状态。当发动机ECU判断车辆处于制动或减速时,切断燃油供给,并将信号传递给车辆ISS控制模块进行处理。车辆ISS-ECU再将指令通过信号总线传给制动能量回收控制模块,实现制动能量回收。

测控系统的制动踏板控制信号由两部分组成,一部分来自制动踏板位置传感器;另一部分是制动踏板控制模块,根据制动踏板模型与制动力相关关系和制动平顺性要求,模拟驾驶员执行制动行为及制动意图。

3ISS数学模型

3.1驱动电机模型

采用电机代替发动机驱动,具有较强的可控性,有利于实现不同的工况。使电动机输出的转矩、转速驱动系统与汽车在实际道路特定工况行驶时车速、加速度及车辆惯性一致。

驱动电机模拟发动机提供的扭矩为:w b R w b ef eb w f e R v R F R av J i R a J T + = 2 4(1)式中:T e-驱动电机扭矩,Nm;a车辆加速度,m/s 2;v车辆速度,km/h;i eb驱动电机动力与电磁离合器的总传动比;i ef-驱动电机动力与飞轮的总传动比;R w-模拟车轮半径,m;F R-车辆在平直路面上受到的总阻力,N;R b-制动器作用半径,m;J b-制动器与电机总转动惯量,kgm 2;J f-飞轮转动惯量,kgm2.

3.2道路阻力模型

道路阻力由电磁制动器来模拟实现,电磁制动器可以通过控制电磁制动器的电流实现制动力矩的控制,有:T eb =K et I eb 2ω(2)式中:K et-电磁制动扭矩常数;I eb-电磁制动器供电电流,A;ω-在特定的车速下的转速,r/min;T eb-制动力矩,Nm.

结合汽车行驶方程,得到电磁制动器模拟车辆行驶工况输出的力矩式中:m车辆重量,kg;g重力加速度,9.8 m/s 2;f车辆轮胎滚动阻力系数;A车辆迎风面积,m 2;z汽车制动强度;C D车辆迎风阻力系数;α液压制动分担率。

3.3制动踏板模型

系统制动踏板等效结构如2:s)(s k)(s d)(s F c p F 2制动踏板等效物理模型一阶非线性时滞系统运动特性的数学物理方程式中:k(s)随踏板位移量变化的弹性系数;d(s)随踏板位移量变化的阻尼系数;F c(s)库仑摩擦力,N;s踏板位移量, m;F p制动踏板力,N.

4ISS试验分析

为了验证所设计的测控方案的有效性,利用硬件在环仿真试验平台上对测控系统进行模拟试验。

4为试验车辆车速为80km/h工况下的硬件在环仿真试验。(a)为系统驱动电机模块的电机制动力矩的变化情况,(b)和(c)为系统道路阻力模块的前后电磁制动力矩的变化情况。(d)和(e)为系统制动能量回收模块的储能器充电电流及SOC变化情况。从试验结果可得出,所设计的ISS测控系统在硬件在环仿真试验中,具有较强的可控性,能满足测控要求。

5结束

汽车怠速停止启动测控系统集成了驱动电机模块、道路阻力模拟、制动能量回收、制动踏板等模块。分别对车辆停止启动系统测控过程进行了分析。

基于硬件在环仿真试验系统进行了初步的验证,为利用ISS测控系统对汽车节能理论和控制方法进行验证和不断优化提供良好的试验平台。

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