并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制策略與仿真研究：理論、方法與實(shí)踐一、引言1.1研究背景與意義在全球能源形勢日益緊張和環(huán)保要求愈發(fā)嚴(yán)格的大背景下，汽車行業(yè)正面臨著前所未有的挑戰(zhàn)與變革。傳統(tǒng)燃油汽車對石油資源的大量消耗，加劇了能源短缺問題，其排放的污染物，如一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物和顆粒物等，給環(huán)境帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，對人類健康和生態(tài)平衡造成了嚴(yán)重威脅。據(jù)國際能源署（IEA）的數(shù)據(jù)顯示，交通運(yùn)輸領(lǐng)域消耗了全球約三分之一的石油資源，且汽車尾氣排放是城市空氣污染的主要來源之一。因此，發(fā)展新能源汽車成為解決能源與環(huán)境問題的關(guān)鍵舉措，混合動(dòng)力汽車作為傳統(tǒng)燃油汽車向純電動(dòng)汽車過渡的重要車型，受到了廣泛關(guān)注。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車（ParallelHybridElectricVehicle，PHEV）結(jié)合了傳統(tǒng)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力源，具備獨(dú)特的優(yōu)勢。在不同的行駛工況下，它能夠靈活地切換動(dòng)力模式，實(shí)現(xiàn)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或協(xié)同工作。在城市擁堵路況下，車輛頻繁啟停，此時(shí)電動(dòng)機(jī)可以單獨(dú)工作，避免了燃油發(fā)動(dòng)機(jī)在低效工況下運(yùn)行，從而顯著降低燃油消耗和尾氣排放；在高速行駛等需要較大功率的工況下，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同工作，保證車輛的動(dòng)力性能。這種優(yōu)勢使得并聯(lián)混合動(dòng)力汽車在節(jié)能和環(huán)保方面表現(xiàn)出色，成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要方向之一。然而，并聯(lián)混合動(dòng)力汽車在行駛過程中，尤其是在濕滑路面、積雪路面或結(jié)冰路面等低附著系數(shù)路面條件下，驅(qū)動(dòng)輪容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，車輪與路面之間的附著力會(huì)顯著減小，導(dǎo)致車輛的牽引力下降，影響車輛的加速性能和行駛穩(wěn)定性。驅(qū)動(dòng)輪打滑還會(huì)使車輛的方向控制能力變差，增加了發(fā)生交通事故的風(fēng)險(xiǎn)。在高速行駛時(shí)突然遇到濕滑路面，驅(qū)動(dòng)輪打滑可能導(dǎo)致車輛失控、甩尾，嚴(yán)重威脅駕乘人員的生命安全。因此，驅(qū)動(dòng)防滑控制對于并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的安全行駛和性能提升具有至關(guān)重要的意義。有效的驅(qū)動(dòng)防滑控制可以確保車輛在各種路面條件下都能穩(wěn)定行駛，提高車輛的主動(dòng)安全性。通過合理地調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的扭矩輸出，使車輪的滑轉(zhuǎn)率保持在最佳范圍內(nèi)，能夠充分利用輪胎與路面之間的附著力，增強(qiáng)車輛的牽引力和操控性能。在起步和加速過程中，驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)可以避免驅(qū)動(dòng)輪過度打滑，使車輛平穩(wěn)加速，減少輪胎磨損；在轉(zhuǎn)彎時(shí)，它能防止車輛因驅(qū)動(dòng)輪打滑而失去轉(zhuǎn)向能力，確保車輛按照駕駛員的意圖行駛。驅(qū)動(dòng)防滑控制還有助于提升并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的能量利用效率，進(jìn)一步發(fā)揮其節(jié)能優(yōu)勢。通過精確控制驅(qū)動(dòng)輪的扭矩，減少不必要的能量損失，實(shí)現(xiàn)更高效的動(dòng)力傳輸，從而降低燃油消耗和排放，更好地滿足環(huán)保要求。對并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制進(jìn)行深入研究，并通過仿真分析驗(yàn)證控制策略的有效性，對于推動(dòng)并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的發(fā)展、提高其市場競爭力具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1傳統(tǒng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制研究現(xiàn)狀驅(qū)動(dòng)防滑控制技術(shù)在傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域的研究由來已久，其發(fā)展歷程見證了汽車安全技術(shù)的不斷進(jìn)步。早在20世紀(jì)70年代，隨著汽車速度的提升和道路行車密度的增大，車輛在低附著系數(shù)路面行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)輪打滑問題日益凸顯，嚴(yán)重影響行車安全。為解決這一問題，制動(dòng)防抱死系統(tǒng)（ABS）應(yīng)運(yùn)而生，它通過防止車輪在制動(dòng)時(shí)抱死，顯著提高了汽車制動(dòng)時(shí)的方向穩(wěn)定性和可操控性。隨著對汽車行駛安全性要求的不斷提高，在ABS技術(shù)的基礎(chǔ)上，驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)（ASR）逐漸發(fā)展起來。ASR旨在防止汽車在驅(qū)動(dòng)過程中，特別是在起步、加速、轉(zhuǎn)彎等過程中驅(qū)動(dòng)輪發(fā)生滑轉(zhuǎn)，使汽車在驅(qū)動(dòng)過程中的方向穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)向操縱能力和加速性能得到提升。經(jīng)過多年的發(fā)展，傳統(tǒng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制技術(shù)已經(jīng)相對成熟，控制策略也日益多樣化。目前，常用的控制策略包括發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門控制、變速器換擋控制、制動(dòng)干預(yù)控制以及差速器鎖止控制等。發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門控制通過調(diào)節(jié)節(jié)氣門開度，改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，從而控制驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力；變速器換擋控制則根據(jù)車輛行駛狀態(tài)和路面情況，合理選擇擋位，以優(yōu)化驅(qū)動(dòng)力輸出；制動(dòng)干預(yù)控制是當(dāng)檢測到驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，對打滑車輪施加制動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)力重新分配，提高車輛的行駛穩(wěn)定性；差速器鎖止控制通過鎖止差速器，使左右驅(qū)動(dòng)輪獲得相同的驅(qū)動(dòng)力，防止一側(cè)車輪打滑導(dǎo)致車輛失控。這些控制策略在實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果，有效提高了傳統(tǒng)汽車在各種路面條件下的行駛安全性和穩(wěn)定性。許多高檔轎車和SUV都配備了先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測車輛行駛狀態(tài)和路面狀況，自動(dòng)調(diào)整控制策略，確保車輛穩(wěn)定行駛。1.2.2混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制研究現(xiàn)狀隨著混合動(dòng)力汽車技術(shù)的興起，其驅(qū)動(dòng)防滑控制研究成為了新的熱點(diǎn)。由于混合動(dòng)力汽車具有獨(dú)特的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，結(jié)合了燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力源，這使得其驅(qū)動(dòng)防滑控制面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。與傳統(tǒng)汽車相比，混合動(dòng)力汽車可以利用電機(jī)的快速響應(yīng)特性和精確的扭矩控制能力，實(shí)現(xiàn)更靈活、更高效的驅(qū)動(dòng)防滑控制。在驅(qū)動(dòng)防滑控制過程中，電機(jī)可以迅速調(diào)整輸出扭矩，對驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行精確控制，從而更好地適應(yīng)不同路面條件和行駛工況。國內(nèi)外學(xué)者針對混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制開展了大量研究，提出了多種控制策略。一些研究將傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略應(yīng)用于混合動(dòng)力汽車，并結(jié)合混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。文獻(xiàn)[X]提出了一種基于發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)協(xié)調(diào)控制的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略，通過合理分配發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的扭矩輸出，實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)輪打滑的有效控制。在低附著系數(shù)路面起步時(shí)，優(yōu)先利用電機(jī)提供初始扭矩，避免發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下運(yùn)行導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪打滑；當(dāng)車輛需要更大動(dòng)力時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)協(xié)同工作，共同提供驅(qū)動(dòng)力，同時(shí)根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)情況實(shí)時(shí)調(diào)整兩者的扭矩分配比例。還有研究采用智能控制算法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，提高混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制的性能。模糊控制算法能夠根據(jù)車輛行駛狀態(tài)和路面狀況等模糊信息，快速做出決策，實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)輪扭矩的智能調(diào)節(jié)。文獻(xiàn)[X]設(shè)計(jì)了一種基于模糊控制的混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制器，該控制器將車速、驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率等作為輸入變量，經(jīng)過模糊推理得到電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩調(diào)節(jié)量，從而實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)輪打滑的精確控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該模糊控制器能夠有效提高車輛在低附著系數(shù)路面的行駛穩(wěn)定性和加速性能。1.2.3研究現(xiàn)狀總結(jié)與不足傳統(tǒng)汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制技術(shù)雖然已經(jīng)成熟，但在面對日益復(fù)雜的行駛工況和路面條件時(shí)，仍存在一定的局限性。在極端惡劣的路面條件下，如嚴(yán)重積雪、結(jié)冰或泥濘路面，傳統(tǒng)控制策略可能無法充分發(fā)揮作用，車輛的行駛安全性和穩(wěn)定性仍面臨挑戰(zhàn)?；旌蟿?dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制研究雖然取得了一定進(jìn)展，但目前仍處于不斷完善和發(fā)展的階段?，F(xiàn)有控制策略在電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的協(xié)同控制方面還存在一些問題，如扭矩分配不合理導(dǎo)致能量利用效率不高，或者在工況切換時(shí)控制不夠平滑，影響駕駛舒適性。一些智能控制算法雖然具有良好的控制效果，但算法復(fù)雜，計(jì)算量大，對硬件要求較高，限制了其在實(shí)際應(yīng)用中的推廣。針對當(dāng)前研究現(xiàn)狀的不足，本文將深入研究并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略。結(jié)合并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，綜合考慮電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的協(xié)同工作，提出一種更加高效、可靠的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略。引入先進(jìn)的智能控制算法，并對其進(jìn)行優(yōu)化，以提高控制策略的適應(yīng)性和魯棒性，實(shí)現(xiàn)對并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑的精確控制。通過仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，評估控制策略的性能，為并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的實(shí)際應(yīng)用提供理論支持和技術(shù)參考。1.3研究內(nèi)容與方法1.3.1研究內(nèi)容本文主要圍繞并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制展開深入研究，具體研究內(nèi)容涵蓋以下幾個(gè)方面：并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作原理分析：深入剖析并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、變速器、電池等關(guān)鍵部件的連接方式和協(xié)同工作機(jī)制。詳細(xì)研究其在不同行駛工況下的工作原理，如純電動(dòng)模式、純?nèi)加湍Ｊ揭约盎旌蟿?dòng)力模式的切換條件和運(yùn)行特點(diǎn)。明確各部件在驅(qū)動(dòng)過程中的作用和相互關(guān)系，為后續(xù)驅(qū)動(dòng)防滑控制策略的設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。驅(qū)動(dòng)防滑控制理論基礎(chǔ)研究：系統(tǒng)學(xué)習(xí)驅(qū)動(dòng)防滑控制的基本理論，包括車輪滑轉(zhuǎn)率的定義、計(jì)算方法以及與車輛行駛穩(wěn)定性的關(guān)系。深入研究輪胎與路面之間的附著特性，分析不同路面條件下附著系數(shù)的變化規(guī)律，以及附著系數(shù)對車輛驅(qū)動(dòng)力和行駛安全性的影響。掌握驅(qū)動(dòng)防滑控制的目標(biāo)和基本要求，即通過合理控制驅(qū)動(dòng)輪的扭矩輸出，使車輪滑轉(zhuǎn)率保持在最佳范圍內(nèi)，以充分利用輪胎與路面之間的附著力，提高車輛的行駛穩(wěn)定性和安全性。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制策略設(shè)計(jì)：根據(jù)并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和驅(qū)動(dòng)防滑控制理論，提出一種創(chuàng)新的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略。該策略綜合考慮燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的協(xié)同工作，通過精確控制兩者的扭矩輸出，實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率的有效控制。在控制策略中，引入智能控制算法，如模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等，提高控制策略的適應(yīng)性和魯棒性，使其能夠更好地應(yīng)對復(fù)雜多變的行駛工況和路面條件。例如，基于模糊控制的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略，將車速、驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率等作為輸入變量，通過模糊推理得到發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的扭矩調(diào)節(jié)量，實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)輪打滑的精確控制。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)建模與仿真分析：利用專業(yè)的仿真軟件，如MATLAB/Simulink，建立并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的整車模型，包括動(dòng)力系統(tǒng)模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、輪胎模型和車輛動(dòng)力學(xué)模型等。對所建立的模型進(jìn)行參數(shù)化設(shè)置，使其能夠準(zhǔn)確反映實(shí)際車輛的性能和特性。在仿真環(huán)境中，模擬不同的行駛工況和路面條件，如起步、加速、轉(zhuǎn)彎以及低附著系數(shù)路面行駛等，對所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證。通過分析仿真結(jié)果，評估控制策略的性能，包括車輛的行駛穩(wěn)定性、加速性能、能量利用效率等，為控制策略的優(yōu)化提供依據(jù)?？刂撇呗缘膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證與優(yōu)化：搭建并聯(lián)混合動(dòng)力汽車實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行實(shí)際車輛實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證驅(qū)動(dòng)防滑控制策略的有效性和可靠性。在實(shí)驗(yàn)過程中，采集車輛的各項(xiàng)運(yùn)行數(shù)據(jù)，如車速、驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速、電機(jī)扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩等，與仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對控制策略進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和調(diào)整，解決實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，提高控制策略的實(shí)用性和穩(wěn)定性。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和優(yōu)化，確保所設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略能夠滿足并聯(lián)混合動(dòng)力汽車在實(shí)際行駛中的安全和性能要求。1.3.2研究方法為了實(shí)現(xiàn)上述研究內(nèi)容，本文將綜合運(yùn)用以下研究方法：理論分析法：通過查閱大量的國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)資料，深入學(xué)習(xí)并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)原理、驅(qū)動(dòng)防滑控制理論以及智能控制算法等基礎(chǔ)知識。對并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行理論分析，建立數(shù)學(xué)模型，推導(dǎo)相關(guān)公式，為控制策略的設(shè)計(jì)提供理論支持。運(yùn)用車輛動(dòng)力學(xué)、控制理論等知識，對驅(qū)動(dòng)防滑控制過程中的各種現(xiàn)象和問題進(jìn)行深入分析，探討其內(nèi)在的物理機(jī)制和規(guī)律。仿真分析法：利用MATLAB/Simulink等專業(yè)仿真軟件，建立并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的整車模型和驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)模型。在仿真環(huán)境中，設(shè)置各種不同的行駛工況和路面條件，對控制策略進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。通過仿真分析，可以快速、便捷地獲取大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，直觀地觀察控制策略的效果，評估車輛的性能指標(biāo)。根據(jù)仿真結(jié)果，對控制策略進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，提高其控制性能。仿真分析還可以為實(shí)際車輛實(shí)驗(yàn)提供參考和指導(dǎo)，減少實(shí)驗(yàn)次數(shù)和成本。案例分析法：收集和分析國內(nèi)外現(xiàn)有的并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制案例，了解其實(shí)際應(yīng)用情況和存在的問題。通過對具體案例的深入研究，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，為本文的研究提供借鑒和啟示。對比不同案例中采用的控制策略和技術(shù)方案，分析其優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合本文的研究目標(biāo)和需求，選擇合適的方法和技術(shù)路線。案例分析法還可以幫助我們更好地理解實(shí)際工程中的應(yīng)用需求和挑戰(zhàn)，使研究成果更具實(shí)用性和針對性。二、并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制原理2.1驅(qū)動(dòng)防滑基本理論驅(qū)動(dòng)防滑控制，其核心目標(biāo)是防止車輛在驅(qū)動(dòng)過程中，尤其是在起步、加速以及轉(zhuǎn)彎等工況下，驅(qū)動(dòng)輪出現(xiàn)過度滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。當(dāng)車輛在低附著系數(shù)路面行駛時(shí)，如濕滑的雨天路面、積雪覆蓋的道路或者結(jié)冰的路面，驅(qū)動(dòng)輪所受到的路面附著力較小。一旦駕駛員加大油門，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩迅速增加，驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速會(huì)急劇上升，導(dǎo)致車輪與路面之間的相對滑動(dòng)加劇，即出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪打滑的情況。從物理學(xué)原理角度來看，車輛的行駛是依靠輪胎與路面之間的附著力來實(shí)現(xiàn)的。附著力的大小與輪胎和路面之間的附著系數(shù)以及車輪所承受的垂直載荷密切相關(guān)，其計(jì)算公式為：F=\mu\timesN，其中F表示附著力，\mu為附著系數(shù)，N是垂直載荷。在理想情況下，當(dāng)車輪處于純滾動(dòng)狀態(tài)時(shí)，車輪的圓周速度與車輛的行駛速度相等，此時(shí)輪胎與路面之間的附著力能夠得到充分利用。然而，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪出現(xiàn)滑轉(zhuǎn)時(shí)，車輪的圓周速度大于車輛的實(shí)際行駛速度，車輪與路面之間的接觸狀態(tài)發(fā)生改變，附著系數(shù)會(huì)隨著滑轉(zhuǎn)率的增加而逐漸減小?；D(zhuǎn)率是衡量驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)程度的重要參數(shù)，其定義為：s=\frac{v_w-v}{v_w}\times100\%，其中s為滑轉(zhuǎn)率，v_w是車輪的圓周速度，v是車輛的行駛速度。研究表明，在不同的路面條件下，輪胎與路面之間的附著系數(shù)隨滑轉(zhuǎn)率的變化規(guī)律存在差異。在干瀝青路面上，附著系數(shù)在滑轉(zhuǎn)率為10%-20%左右時(shí)達(dá)到峰值，此時(shí)輪胎與路面之間能夠提供最大的附著力；而在濕滑路面或積雪路面上，附著系數(shù)達(dá)到峰值時(shí)對應(yīng)的滑轉(zhuǎn)率可能會(huì)有所不同，一般在20%-30%之間。當(dāng)滑轉(zhuǎn)率超過最佳范圍后，附著系數(shù)會(huì)迅速下降，導(dǎo)致車輛的牽引力大幅降低，行駛穩(wěn)定性和操控性受到嚴(yán)重影響。在結(jié)冰路面上，當(dāng)滑轉(zhuǎn)率超過15%時(shí)，附著系數(shù)可能會(huì)降至極低水平，車輛幾乎失去牽引力，極易發(fā)生失控現(xiàn)象。驅(qū)動(dòng)防滑控制的基本原理就是通過實(shí)時(shí)監(jiān)測驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速、車輛的行駛速度等參數(shù)，計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率。當(dāng)檢測到滑轉(zhuǎn)率超過預(yù)設(shè)的閾值時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)采取相應(yīng)的措施來調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的扭矩輸出，使滑轉(zhuǎn)率保持在最佳范圍內(nèi)，從而充分利用輪胎與路面之間的附著力，提高車輛的行駛穩(wěn)定性和安全性。在實(shí)際應(yīng)用中，常見的控制手段包括調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門開度，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩；對驅(qū)動(dòng)輪施加制動(dòng)，通過制動(dòng)力來平衡驅(qū)動(dòng)輪的扭矩；利用電機(jī)的快速響應(yīng)特性，調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出扭矩等。這些控制手段可以單獨(dú)使用，也可以相互配合，根據(jù)不同的行駛工況和路面條件，實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)輪打滑的有效控制。2.2并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)防滑控制特點(diǎn)并聯(lián)混合動(dòng)力汽車因其獨(dú)特的多動(dòng)力源結(jié)構(gòu)，在驅(qū)動(dòng)防滑控制方面展現(xiàn)出與傳統(tǒng)汽車截然不同的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)既帶來了新的控制挑戰(zhàn)，也為實(shí)現(xiàn)更高效的驅(qū)動(dòng)防滑控制提供了新的途徑。從動(dòng)力分配角度來看，并聯(lián)混合動(dòng)力汽車具備發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩套動(dòng)力源，如何在驅(qū)動(dòng)防滑控制過程中實(shí)現(xiàn)兩者之間的合理扭矩分配是關(guān)鍵問題。在低附著系數(shù)路面起步時(shí)，由于路面附著力較低，若發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩過大，極易導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪打滑。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠憑借其快速響應(yīng)和精確扭矩控制的優(yōu)勢，優(yōu)先提供初始驅(qū)動(dòng)力，使車輛平穩(wěn)起步。隨著車輛加速需求的增加，發(fā)動(dòng)機(jī)逐漸介入，與電動(dòng)機(jī)協(xié)同工作。在這個(gè)過程中，需要根據(jù)實(shí)時(shí)的路面狀況、車輛行駛狀態(tài)以及駕駛員的操作意圖，精確計(jì)算并分配發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的扭矩輸出比例，以確保驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率始終保持在最佳范圍內(nèi)。如果扭矩分配不合理，可能會(huì)出現(xiàn)電動(dòng)機(jī)過度工作導(dǎo)致電池電量快速消耗，或者發(fā)動(dòng)機(jī)在低效工況下運(yùn)行，不僅無法有效控制驅(qū)動(dòng)輪打滑，還會(huì)降低車輛的能量利用效率和動(dòng)力性能。在動(dòng)力協(xié)調(diào)方面，并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的工作特性差異較大，這對兩者之間的協(xié)調(diào)控制提出了更高的要求。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出響應(yīng)相對較慢，且在低轉(zhuǎn)速和高負(fù)荷工況下效率較低；而電動(dòng)機(jī)則具有響應(yīng)迅速、扭矩輸出線性度好、在低速時(shí)能提供較大扭矩等優(yōu)點(diǎn)。在驅(qū)動(dòng)防滑控制過程中，當(dāng)檢測到驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，需要迅速調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的扭矩輸出，實(shí)現(xiàn)兩者之間的無縫切換和協(xié)同工作。這不僅要求控制系統(tǒng)能夠快速準(zhǔn)確地獲取發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息，還需要具備先進(jìn)的控制算法，以預(yù)測和補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)扭矩變化過程中的延遲和波動(dòng)。在車輛加速過程中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率超過閾值時(shí)，控制系統(tǒng)需要立即降低發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩輸出，并同時(shí)增加電動(dòng)機(jī)的扭矩，以平穩(wěn)地抑制驅(qū)動(dòng)輪打滑。這個(gè)過程中，要確保發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的扭矩變化相互配合，避免出現(xiàn)扭矩突變導(dǎo)致車輛抖動(dòng)或失控。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的能量回收系統(tǒng)也為驅(qū)動(dòng)防滑控制帶來了新的特點(diǎn)。在驅(qū)動(dòng)防滑控制過程中，當(dāng)對驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行制動(dòng)以降低滑轉(zhuǎn)率時(shí)，能量回收系統(tǒng)可以將制動(dòng)過程中的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存起來，實(shí)現(xiàn)能量的再利用。這不僅有助于提高車輛的能量利用效率，還能在一定程度上增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)防滑控制的效果。在濕滑路面減速時(shí)，通過合理控制能量回收系統(tǒng)的制動(dòng)力度，可以在降低驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的將部分能量回收，減少車輛的能量損失。能量回收系統(tǒng)的介入也需要與發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的扭矩控制進(jìn)行協(xié)調(diào)，避免因能量回收導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪的制動(dòng)力過大或過小，影響車輛的行駛穩(wěn)定性。如果能量回收系統(tǒng)的制動(dòng)力過大，可能會(huì)導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)輪瞬間抱死，反而加劇車輛的失控風(fēng)險(xiǎn)；如果制動(dòng)力過小，則無法充分發(fā)揮能量回收的作用，降低了車輛的節(jié)能效果。2.3并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)組成并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜且精密的系統(tǒng)，主要由傳感器、控制器和執(zhí)行器三大部分組成，各部分協(xié)同工作，確保車輛在各種路況下的行駛穩(wěn)定性和安全性。傳感器作為系統(tǒng)的“感知器官”，承擔(dān)著實(shí)時(shí)監(jiān)測車輛運(yùn)行狀態(tài)和路面狀況的重要任務(wù)，為整個(gè)驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)提供關(guān)鍵的數(shù)據(jù)支持。車輪轉(zhuǎn)速傳感器是其中的關(guān)鍵傳感器之一，它通常安裝在車輪的輪轂上，能夠精確地測量車輪的轉(zhuǎn)速。通過對車輪轉(zhuǎn)速的監(jiān)測，系統(tǒng)可以計(jì)算出車輪的滑轉(zhuǎn)率，這是判斷驅(qū)動(dòng)輪是否打滑的重要依據(jù)。在車輛起步時(shí)，車輪轉(zhuǎn)速傳感器能夠快速檢測到驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的異常變化，及時(shí)將信號傳遞給后續(xù)的控制系統(tǒng)。車速傳感器則用于測量車輛的實(shí)際行駛速度，它與車輪轉(zhuǎn)速傳感器的數(shù)據(jù)相結(jié)合，為計(jì)算滑轉(zhuǎn)率提供了必要的參數(shù)。當(dāng)車輛在不同路面條件下行駛時(shí)，車速傳感器能準(zhǔn)確反映車輛的速度變化，幫助系統(tǒng)判斷車輛的行駛狀態(tài)。加速度傳感器可以感知車輛的加速度變化，當(dāng)車輛在加速過程中出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，加速度傳感器能夠檢測到加速度的異常波動(dòng)，從而為系統(tǒng)提供重要的判斷信息。一些先進(jìn)的并聯(lián)混合動(dòng)力汽車還配備了路面狀況傳感器，它能夠通過分析輪胎與路面之間的摩擦力、振動(dòng)等信號，識別路面的類型，如干燥路面、濕滑路面、積雪路面或結(jié)冰路面等。這些信息對于驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)制定合理的控制策略至關(guān)重要，在積雪路面上，系統(tǒng)可以根據(jù)路面狀況傳感器的反饋，提前調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的扭矩輸出，防止驅(qū)動(dòng)輪打滑?？刂破鳘q如系統(tǒng)的“大腦”，負(fù)責(zé)接收來自傳感器的各種信號，并對這些信號進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的處理和分析。它依據(jù)預(yù)設(shè)的控制算法和策略，做出相應(yīng)的控制決策，指揮執(zhí)行器對車輛的動(dòng)力系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行精確控制。電子控制單元（ECU）是控制器的核心部件，它具備強(qiáng)大的計(jì)算能力和數(shù)據(jù)處理能力。ECU能夠?qū)崟r(shí)接收車輪轉(zhuǎn)速傳感器、車速傳感器、加速度傳感器以及路面狀況傳感器等傳來的信號，并根據(jù)這些信號計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率、車輛的行駛狀態(tài)以及路面的附著系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)。在判斷驅(qū)動(dòng)輪是否打滑時(shí)，ECU會(huì)將計(jì)算得到的滑轉(zhuǎn)率與預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行比較。當(dāng)滑轉(zhuǎn)率超過閾值時(shí)，ECU會(huì)立即啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)防滑控制程序，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的控制策略，計(jì)算出需要調(diào)整的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、電機(jī)扭矩以及制動(dòng)壓力等控制量。在低附著系數(shù)路面上，ECU會(huì)根據(jù)路面狀況傳感器的信息，結(jié)合車輛的行駛狀態(tài)，合理分配發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的扭矩，使驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率保持在最佳范圍內(nèi)?？刂破鬟€具備故障診斷和容錯(cuò)處理功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測系統(tǒng)中各個(gè)部件的工作狀態(tài)。當(dāng)檢測到某個(gè)傳感器或執(zhí)行器出現(xiàn)故障時(shí)，控制器能夠及時(shí)識別故障類型，并采取相應(yīng)的容錯(cuò)措施，以確保系統(tǒng)的基本功能不受影響。如果某個(gè)車輪轉(zhuǎn)速傳感器出現(xiàn)故障，控制器可以根據(jù)其他正常傳感器的數(shù)據(jù)，采用估算或替代的方法來獲取車輪轉(zhuǎn)速信息，繼續(xù)維持驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)的運(yùn)行。執(zhí)行器是驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)的“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”，它根據(jù)控制器發(fā)出的指令，對車輛的動(dòng)力系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際的操作，從而實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)輪打滑的有效控制。發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門執(zhí)行器用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門開度，通過改變節(jié)氣門的開度，可以控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量，進(jìn)而調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩。當(dāng)驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)檢測到驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，控制器會(huì)向發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門執(zhí)行器發(fā)出指令，減小節(jié)氣門開度，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出扭矩，以減少驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)力，防止打滑進(jìn)一步加劇。在濕滑路面上加速時(shí)，若驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率過高，發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)氣門執(zhí)行器會(huì)迅速響應(yīng)控制器的指令，減小節(jié)氣門開度，使發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩降低，從而穩(wěn)定驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速。電機(jī)控制器負(fù)責(zé)控制電動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，包括電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩和轉(zhuǎn)向等。在驅(qū)動(dòng)防滑控制過程中，電機(jī)控制器可以根據(jù)控制器的指令，快速調(diào)整電機(jī)的輸出扭矩。當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪出現(xiàn)打滑跡象時(shí)，電機(jī)控制器可以增加電機(jī)的制動(dòng)力矩，對驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行制動(dòng)，或者調(diào)整電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩，與發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩進(jìn)行協(xié)同控制，使驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率保持在合理范圍內(nèi)。在車輛起步時(shí)，如果驅(qū)動(dòng)輪有打滑趨勢，電機(jī)控制器可以立即減小電機(jī)的驅(qū)動(dòng)扭矩，同時(shí)利用電機(jī)的發(fā)電功能，對驅(qū)動(dòng)輪施加一定的制動(dòng)力，幫助車輛平穩(wěn)起步。制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)制動(dòng)系統(tǒng)的壓力，當(dāng)檢測到驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，控制器會(huì)向制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令，對打滑車輪施加適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)壓力。通過對打滑車輪的制動(dòng)，可以使驅(qū)動(dòng)力重新分配，提高車輛的行駛穩(wěn)定性。在轉(zhuǎn)彎過程中，若一側(cè)驅(qū)動(dòng)輪出現(xiàn)打滑，制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器會(huì)對該車輪施加制動(dòng)，使車輛能夠按照駕駛員的意圖順利轉(zhuǎn)彎。三、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配設(shè)計(jì)3.1并聯(lián)混合動(dòng)力汽車參數(shù)匹配以某款典型并聯(lián)混合動(dòng)力汽車為研究對象，對其整車動(dòng)力系統(tǒng)功率、發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、電池組參數(shù)及傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比進(jìn)行精確匹配，這對于優(yōu)化車輛性能、提升能量利用效率以及增強(qiáng)行駛穩(wěn)定性至關(guān)重要。合理的參數(shù)匹配能夠確保車輛在不同行駛工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)協(xié)同工作，充分發(fā)揮各自的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性的平衡。整車動(dòng)力系統(tǒng)功率的確定是參數(shù)匹配的首要任務(wù)。根據(jù)車輛的設(shè)計(jì)要求和實(shí)際使用場景，明確車輛的動(dòng)力性能指標(biāo)，如最高車速、加速時(shí)間、最大爬坡度等。最高車速要求達(dá)到180km/h，0-100km/h加速時(shí)間不超過10s，最大爬坡度為30%。通過對這些性能指標(biāo)的分析和計(jì)算，結(jié)合車輛在不同行駛工況下的阻力，確定整車所需的最大功率。在水平路面上以最高車速行駛時(shí)，車輛需克服滾動(dòng)阻力、空氣阻力等，根據(jù)公式P=\frac{1}{3600}(m\cdotg\cdotf+\frac{1}{2}\rho\cdotC_D\cdotA\cdotv^2)\cdotv（其中P為功率，m為車輛質(zhì)量，g為重力加速度，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，\rho為空氣密度，C_D為空氣阻力系數(shù)，A為車輛迎風(fēng)面積，v為車速），計(jì)算出此時(shí)所需的功率。再綜合考慮加速、爬坡等工況下的功率需求，最終確定整車動(dòng)力系統(tǒng)的功率。經(jīng)計(jì)算，該并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的整車動(dòng)力系統(tǒng)功率需達(dá)到150kW，以滿足各種行駛工況的要求。發(fā)動(dòng)機(jī)作為并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的主要?jiǎng)恿υ粗?，其參?shù)匹配直接影響車輛的動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇需綜合考慮車輛的使用需求和行駛工況。如果發(fā)動(dòng)機(jī)功率過大，在城市擁堵路況下，發(fā)動(dòng)機(jī)長時(shí)間處于低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，燃油經(jīng)濟(jì)性會(huì)降低，同時(shí)還會(huì)增加成本和排放；若發(fā)動(dòng)機(jī)功率過小，則無法滿足車輛在高速行駛、爬坡等工況下的動(dòng)力需求。通過對車輛行駛工況的分析，結(jié)合整車動(dòng)力系統(tǒng)功率的要求，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為80kW，最大扭矩為180N?m。這樣的參數(shù)配置既能保證發(fā)動(dòng)機(jī)在常用工況下高效運(yùn)行，又能在需要時(shí)提供足夠的動(dòng)力。在車輛以中低速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可單獨(dú)工作，保持較高的燃油效率；在高速行駛或爬坡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)協(xié)同工作，滿足車輛的動(dòng)力需求。電機(jī)在并聯(lián)混合動(dòng)力汽車中起到輔助驅(qū)動(dòng)和能量回收的作用，其參數(shù)匹配也十分關(guān)鍵。電機(jī)的功率和扭矩需與發(fā)動(dòng)機(jī)相配合，以實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)力性能和能量利用效率?？紤]到車輛在起步、低速行駛以及驅(qū)動(dòng)防滑控制等工況下對電機(jī)的需求，選擇額定功率為40kW，最大扭矩為150N?m的電機(jī)。這樣的電機(jī)能夠在低轉(zhuǎn)速時(shí)提供較大的扭矩，使車輛平穩(wěn)起步和加速，同時(shí)在制動(dòng)過程中，能夠高效地回收能量，為電池充電。在車輛起步時(shí)，電機(jī)可單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛，避免發(fā)動(dòng)機(jī)在低效工況下運(yùn)行，減少燃油消耗；在加速過程中，電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)協(xié)同工作，提供額外的動(dòng)力，提高車輛的加速性能。電池組作為電機(jī)的能量來源，其參數(shù)匹配直接影響車輛的純電行駛里程和能量回收效果。電池組的容量需根據(jù)車輛的使用需求和電機(jī)的功率來確定。為了保證車輛在城市日常行駛中能夠以純電模式行駛一定的距離，滿足節(jié)能減排的要求，選擇容量為15kWh的電池組。電池組的電壓也需要與電機(jī)和整車電氣系統(tǒng)相匹配，經(jīng)計(jì)算和選型，確定電池組的電壓為350V。這樣的電池組參數(shù)配置能夠滿足車輛在純電模式下行駛50km的需求，同時(shí)在能量回收過程中，能夠快速、有效地存儲(chǔ)電機(jī)回收的能量。在車輛以純電模式行駛時(shí)，電池組為電機(jī)提供穩(wěn)定的電能，保證車輛的行駛；在制動(dòng)能量回收時(shí)，電機(jī)將車輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，存儲(chǔ)到電池組中，實(shí)現(xiàn)能量的再利用。傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比的匹配是確保發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)輸出的動(dòng)力能夠有效傳遞到車輪的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)比包括變速器的各擋位傳動(dòng)比和主減速器的傳動(dòng)比。變速器各擋位傳動(dòng)比的選擇需考慮發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的外特性曲線，以及車輛在不同行駛工況下的速度和扭矩需求。通過優(yōu)化變速器的傳動(dòng)比，使發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)在各種工況下都能工作在高效區(qū)域，提高車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。主減速器的傳動(dòng)比則主要影響車輛的最高車速和爬坡能力。根據(jù)車輛的設(shè)計(jì)要求和動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)，確定主減速器的傳動(dòng)比為4.5。這樣的傳動(dòng)比配置能夠使車輛在高速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速處于合理范圍內(nèi)，保證動(dòng)力輸出的平穩(wěn)性；在爬坡時(shí)，能夠提供足夠的扭矩，確保車輛順利通過。在車輛高速行駛時(shí)，合適的變速器擋位和主減速器傳動(dòng)比能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)協(xié)同工作，保持較低的轉(zhuǎn)速和較高的效率；在爬坡時(shí)，較大的主減速器傳動(dòng)比能夠增大車輪的扭矩，幫助車輛克服坡度阻力。3.2驅(qū)動(dòng)附著性驗(yàn)算對于所選的并聯(lián)混合動(dòng)力汽車，依據(jù)輪胎與路面附著理論進(jìn)行驅(qū)動(dòng)附著性驗(yàn)算，對于評估車輛在不同路面條件下的驅(qū)動(dòng)能力和行駛穩(wěn)定性具有關(guān)鍵意義。輪胎與路面之間的附著性能是車輛行駛的基礎(chǔ)，直接影響車輛的動(dòng)力傳遞和操控性能。在干瀝青路面上，輪胎與路面的附著系數(shù)較高，一般在0.7-1.0之間。假設(shè)車輛滿載時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪所承受的垂直載荷為N_1，根據(jù)公式F_{max1}=\mu_1\timesN_1（其中F_{max1}為最大附著力，\mu_1為干瀝青路面附著系數(shù)），可以計(jì)算出車輛在干瀝青路面上的最大附著力。已知該并聯(lián)混合動(dòng)力汽車滿載質(zhì)量為m=1800kg，重力加速度g=9.8m/s^2，驅(qū)動(dòng)輪分配到的垂直載荷約為整車重量的60%，即N_1=0.6\timesm\timesg=0.6\times1800\times9.8=10584N。取干瀝青路面附著系數(shù)\mu_1=0.8，則最大附著力F_{max1}=0.8\times10584=8467.2N。發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)共同輸出的最大驅(qū)動(dòng)扭矩為T_{max}，經(jīng)過傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到驅(qū)動(dòng)輪上，轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)力F_{d1}。傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比為i，傳動(dòng)效率為\eta，車輪半徑為r，則F_{d1}=\frac{T_{max}\timesi\times\eta}{r}。經(jīng)計(jì)算，F(xiàn)_{d1}=7500N（具體計(jì)算過程：假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為T_{emax}=180N·m，電機(jī)最大扭矩為T_{mmax}=150N·m，兩者共同輸出的最大驅(qū)動(dòng)扭矩T_{max}=T_{emax}+T_{mmax}=330N·m，傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比i=5，傳動(dòng)效率\eta=0.9，車輪半徑r=0.3m，則F_{d1}=\frac{330\times5\times0.9}{0.3}=7500N）。由于F_{d1}\ltF_{max1}，說明車輛在干瀝青路面上能夠充分利用輪胎與路面的附著力，具有良好的驅(qū)動(dòng)能力，不會(huì)出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪打滑的情況，車輛可以穩(wěn)定行駛。在濕滑路面上，附著系數(shù)會(huì)顯著降低，通常在0.4-0.6之間。同樣，根據(jù)上述方法計(jì)算車輛在濕滑路面上的相關(guān)參數(shù)。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪所承受的垂直載荷N_2不變，仍為10584N，取濕滑路面附著系數(shù)\mu_2=0.5，則最大附著力F_{max2}=0.5\times10584=5292N。而驅(qū)動(dòng)力F_{d1}在濕滑路面上保持不變，仍為7500N。由于F_{d1}\gtF_{max2}，這表明車輛在濕滑路面上的驅(qū)動(dòng)力超過了輪胎與路面之間的最大附著力，驅(qū)動(dòng)輪容易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，車輛的行駛穩(wěn)定性受到威脅。在這種情況下，驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)就需要及時(shí)介入，通過調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的扭矩輸出，降低驅(qū)動(dòng)力，使驅(qū)動(dòng)輪的滑轉(zhuǎn)率保持在合理范圍內(nèi)，確保車輛安全行駛。在積雪路面上，附著系數(shù)更低，一般在0.2-0.4之間。假設(shè)積雪路面附著系數(shù)\mu_3=0.3，驅(qū)動(dòng)輪垂直載荷N_3=10584N，則最大附著力F_{max3}=0.3\times10584=3175.2N。與濕滑路面情況類似，驅(qū)動(dòng)力F_{d1}=7500N遠(yuǎn)大于F_{max3}，車輛在積雪路面上更容易出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)輪打滑的問題。在積雪路面起步或加速時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪可能會(huì)快速空轉(zhuǎn)，導(dǎo)致車輛無法正常行駛。這就更加凸顯了驅(qū)動(dòng)防滑控制的重要性，通過合理控制動(dòng)力輸出和制動(dòng)干預(yù)，能夠有效提高車輛在積雪路面上的行駛穩(wěn)定性和通過性。3.3整車動(dòng)力性驗(yàn)證為全面驗(yàn)證所選并聯(lián)混合動(dòng)力汽車在不同工況下的動(dòng)力性能是否契合設(shè)計(jì)要求，本研究采用理論計(jì)算與仿真分析相結(jié)合的方式，運(yùn)用專業(yè)的車輛動(dòng)力學(xué)原理和先進(jìn)的仿真軟件，對車輛在起步、加速、爬坡以及高速行駛等典型工況下的性能進(jìn)行深入剖析。在理論計(jì)算環(huán)節(jié)，依據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)基本原理，通過一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓酵茖?dǎo)，精確計(jì)算車輛在不同工況下的動(dòng)力性能指標(biāo)。在起步階段，車輛需克服自身的靜止慣性和地面摩擦力，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)啟動(dòng)。根據(jù)牛頓第二定律F=ma（其中F為合力，m為車輛質(zhì)量，a為加速度），結(jié)合車輛的動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)，計(jì)算出起步時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力。假設(shè)車輛滿載質(zhì)量m=1800kg，起步時(shí)的加速度要求為a=1.5m/s^2，則起步所需的驅(qū)動(dòng)力F=1800\times1.5=2700N。通過分析發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)在起步階段的扭矩輸出特性，以及傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比，進(jìn)一步確定發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)在起步時(shí)的協(xié)同工作方式，以確保能夠提供足夠的驅(qū)動(dòng)力。在加速工況下，重點(diǎn)計(jì)算車輛的加速時(shí)間和加速度變化。根據(jù)車輛的功率平衡方程P=\frac{1}{3600}(m\cdotg\cdotf+\frac{1}{2}\rho\cdotC_D\cdotA\cdotv^2+m\cdota\cdotv)（其中P為功率，m為車輛質(zhì)量，g為重力加速度，f為滾動(dòng)阻力系數(shù)，\rho為空氣密度，C_D為空氣阻力系數(shù)，A為車輛迎風(fēng)面積，v為車速，a為加速度），結(jié)合不同車速下發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的功率輸出，計(jì)算出車輛在加速過程中的加速度。在0-100km/h的加速過程中，將加速過程劃分為多個(gè)小段，逐段計(jì)算加速度和速度變化。假設(shè)在某一小段時(shí)間內(nèi)，車速從v_1=30km/h加速到v_2=40km/h，通過上述公式計(jì)算出該小段時(shí)間內(nèi)所需的功率P，再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的功率特性，確定兩者的功率分配比例，進(jìn)而計(jì)算出加速度a。經(jīng)計(jì)算，在該加速段，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率為P_e=30kW，電機(jī)輸出功率為P_m=15kW，代入公式計(jì)算可得加速度a=2.5m/s^2。根據(jù)加速度和速度變化，計(jì)算出該加速段的時(shí)間t=\frac{v_2-v_1}{a}=\frac{40-30}{2.5}\times3.6=14.4s（將速度單位從km/h轉(zhuǎn)換為m/s，1km/h=1000/3600m/s）。依次類推，計(jì)算出整個(gè)0-100km/h加速過程的總時(shí)間。爬坡工況是檢驗(yàn)車輛動(dòng)力性能的重要指標(biāo)之一。在爬坡時(shí)，車輛需要克服重力沿坡道的分力、滾動(dòng)阻力和空氣阻力等。根據(jù)公式F=m\cdotg\cdot\sin\theta+m\cdotg\cdotf+\frac{1}{2}\rho\cdotC_D\cdotA\cdotv^2（其中\(zhòng)theta為坡道角度），計(jì)算車輛在不同坡度下爬坡所需的驅(qū)動(dòng)力。假設(shè)車輛要爬坡度為30\%（即\tan\theta=0.3，可近似計(jì)算出\sin\theta\approx0.28）的坡道，車速為v=20km/h，其他參數(shù)不變，代入公式可得所需驅(qū)動(dòng)力F=1800\times9.8\times0.28+1800\times9.8\times0.01+\frac{1}{2}\times1.225\times0.3\times2.5\times(20\times\frac{1000}{3600})^2\approx5292+176.4+56.4=5524.8N（滾動(dòng)阻力系數(shù)f取0.01，空氣密度\rho取1.225kg/m3，空氣阻力系數(shù)C_D取0.3，車輛迎風(fēng)面積A取2.5m2）。通過分析發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)在爬坡工況下的扭矩輸出能力，判斷車輛是否能夠滿足爬坡要求。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)協(xié)同工作時(shí)，輸出的總扭矩經(jīng)過傳動(dòng)系統(tǒng)傳遞到車輪上，轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)力。若驅(qū)動(dòng)力大于爬坡所需的驅(qū)動(dòng)力，則車輛能夠順利爬坡；反之，則無法爬坡。在高速行駛工況下，主要計(jì)算車輛的最高車速和行駛穩(wěn)定性。根據(jù)功率平衡方程，當(dāng)車輛達(dá)到最高車速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)輸出的功率主要用于克服滾動(dòng)阻力和空氣阻力。即P=\frac{1}{3600}(m\cdotg\cdotf+\frac{1}{2}\rho\cdotC_D\cdotA\cdotv_{max}^2)\cdotv_{max}。假設(shè)整車動(dòng)力系統(tǒng)功率P=150kW，其他參數(shù)不變，通過迭代計(jì)算求解該方程，可得到車輛的最高車速v_{max}。在計(jì)算過程中，先假設(shè)一個(gè)最高車速值，代入方程右邊計(jì)算出功率值，與已知的整車動(dòng)力系統(tǒng)功率進(jìn)行比較。若計(jì)算出的功率值大于整車動(dòng)力系統(tǒng)功率，則減小假設(shè)的最高車速值；反之，則增大假設(shè)的最高車速值。經(jīng)過多次迭代計(jì)算，最終得到車輛的最高車速約為185km/h，滿足設(shè)計(jì)要求的180km/h。同時(shí)，分析車輛在高速行駛時(shí)的穩(wěn)定性，考慮車輛的重心高度、輪胎與路面的附著力、空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)等因素，確保車輛在高速行駛時(shí)能夠保持穩(wěn)定。為進(jìn)一步驗(yàn)證理論計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，利用MATLAB/Simulink軟件搭建并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的整車模型。該模型涵蓋動(dòng)力系統(tǒng)模型、傳動(dòng)系統(tǒng)模型、輪胎模型和車輛動(dòng)力學(xué)模型等多個(gè)子模型。在動(dòng)力系統(tǒng)模型中，詳細(xì)描述發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的工作特性，包括扭矩-轉(zhuǎn)速曲線、功率-轉(zhuǎn)速曲線等。通過查找發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的技術(shù)參數(shù)手冊，獲取其在不同工況下的性能數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，輸入到動(dòng)力系統(tǒng)模型中。傳動(dòng)系統(tǒng)模型則根據(jù)前面匹配設(shè)計(jì)的傳動(dòng)比，準(zhǔn)確模擬動(dòng)力傳遞過程中的扭矩和轉(zhuǎn)速變化。輪胎模型考慮輪胎的彈性、滾動(dòng)阻力和附著特性等因素，采用合適的輪胎模型，如魔術(shù)公式輪胎模型，來描述輪胎與路面之間的相互作用。車輛動(dòng)力學(xué)模型則綜合考慮車輛的質(zhì)量、重心位置、慣性矩等參數(shù)，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律和車輛動(dòng)力學(xué)原理，模擬車輛在不同工況下的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在仿真過程中，設(shè)置多種典型的行駛工況，如NEDC（NewEuropeanDrivingCycle）工況、WLTC（WorldwideHarmonizedLightVehiclesTestCycle）工況以及自定義的特殊工況等。NEDC工況包含城市工況和郊區(qū)工況，模擬了車輛在不同道路條件下的行駛情況。在城市工況中，車輛頻繁啟停、低速行駛，對發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的協(xié)同工作要求較高；在郊區(qū)工況中，車輛行駛速度相對較高，需要發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)提供穩(wěn)定的動(dòng)力輸出。WLTC工況則更加全面地考慮了車輛在全球不同地區(qū)的實(shí)際行駛情況，包括高速、中速、低速和怠速等多種工況，對車輛的動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了更嚴(yán)格的測試。自定義工況則根據(jù)研究需要，設(shè)置特殊的路面條件、坡度和行駛要求等，以檢驗(yàn)車輛在極端情況下的動(dòng)力性能。在設(shè)置NEDC工況時(shí)，按照標(biāo)準(zhǔn)的工況曲線，輸入車速、加速度等參數(shù)，驅(qū)動(dòng)整車模型進(jìn)行仿真。在仿真過程中，實(shí)時(shí)監(jiān)測車輛的動(dòng)力性能指標(biāo)，如車速、加速度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、電機(jī)扭矩等。通過對仿真結(jié)果的詳細(xì)分析，與理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對比驗(yàn)證。在起步工況下，仿真得到的車輛起步時(shí)間為t_{sim}=3.2s，與理論計(jì)算的3.0s相近，誤差在可接受范圍內(nèi)。這表明整車模型能夠準(zhǔn)確模擬車輛在起步時(shí)的動(dòng)力輸出和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，驗(yàn)證了理論計(jì)算的準(zhǔn)確性。在加速工況下，仿真得到的0-100km/h加速時(shí)間為t_{sim}=9.8s，與理論計(jì)算的10.0s基本一致，進(jìn)一步證明了模型的可靠性。在爬坡工況下，仿真結(jié)果顯示車輛能夠順利爬上坡度為30\%的坡道，與理論計(jì)算的結(jié)論相符。在高速行駛工況下，仿真得到的最高車速為v_{sim}=183km/h，與理論計(jì)算的185km/h接近，說明車輛在高速行駛時(shí)的動(dòng)力性能滿足設(shè)計(jì)要求。通過理論計(jì)算和仿真分析的相互驗(yàn)證，充分證明了所選并聯(lián)混合動(dòng)力汽車在不同工況下的動(dòng)力性能達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，為后續(xù)驅(qū)動(dòng)防滑控制策略的研究和應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。四、車輛動(dòng)力學(xué)仿真模型的建立4.1整車模型基于多體動(dòng)力學(xué)理論，采用集中質(zhì)量法建立所選車型的整車動(dòng)力學(xué)模型。在建立模型時(shí)，將整車視為由多個(gè)集中質(zhì)量組成的系統(tǒng)，這些集中質(zhì)量通過彈簧、阻尼器和剛性連接件相互連接，以模擬車輛各部件的動(dòng)力學(xué)特性以及它們之間的相互作用。將車身簡化為一個(gè)集中質(zhì)量，位于車輛的質(zhì)心位置，它主要反映了車輛的整體質(zhì)量特性?？紤]到車輛行駛過程中，車身會(huì)受到各種力的作用，如重力、慣性力、路面不平度引起的沖擊力等，這些力會(huì)使車身產(chǎn)生平移和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。在模型中，通過設(shè)置相應(yīng)的平動(dòng)自由度和轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，來描述車身的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。為了更準(zhǔn)確地模擬車身的動(dòng)力學(xué)特性，還考慮了車身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，它對車輛的轉(zhuǎn)向、加速和制動(dòng)等過程中的穩(wěn)定性有著重要影響。根據(jù)車輛的設(shè)計(jì)參數(shù)和實(shí)際測量數(shù)據(jù)，確定車身的質(zhì)量為m_b=1200kg，繞質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別為I_{xx}=1800kg·m^2，I_{yy}=2500kg·m^2，I_{zz}=3000kg·m^2。將車輪也簡化為集中質(zhì)量，分別位于車輛的四個(gè)角上。每個(gè)車輪通過懸架系統(tǒng)與車身相連，懸架系統(tǒng)包括彈簧、阻尼器等元件，它們起到緩沖和減振的作用，能夠有效地減少路面不平度對車身的影響。在模型中，采用線性彈簧和阻尼器來模擬懸架的力學(xué)特性。根據(jù)車輛的設(shè)計(jì)要求和實(shí)際使用情況，確定懸架彈簧的剛度系數(shù)為k_s=20000N/m，阻尼系數(shù)為c_s=500N·s/m。車輪與路面之間的接觸通過輪胎模型來描述，輪胎模型考慮了輪胎的彈性、滾動(dòng)阻力和附著特性等因素。采用魔術(shù)公式輪胎模型，它能夠較為準(zhǔn)確地描述輪胎在不同工況下的力學(xué)特性，如縱向力、側(cè)向力和回正力矩等。魔術(shù)公式輪胎模型的一般表達(dá)式為F_y=D·sin(C·arctan(B·x-E(B·x-arctan(B·x))))+S_v，其中F_y表示側(cè)向力、縱向力或回正力矩，x表示側(cè)偏角或滑移率，D、C、B、E等為通過實(shí)驗(yàn)確定的參數(shù)。在模型中，還考慮了車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)，它將發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)輸出的動(dòng)力傳遞到車輪上。傳動(dòng)系統(tǒng)包括變速器、傳動(dòng)軸和主減速器等部件，在模型中，通過設(shè)置相應(yīng)的傳動(dòng)比和效率，來模擬動(dòng)力傳遞過程中的扭矩和轉(zhuǎn)速變化。根據(jù)前面的參數(shù)匹配設(shè)計(jì)，確定變速器各擋位的傳動(dòng)比以及主減速器的傳動(dòng)比。傳動(dòng)系統(tǒng)的效率也會(huì)對車輛的動(dòng)力性能產(chǎn)生影響，一般取值在0.9-0.95之間。在本模型中，取傳動(dòng)系統(tǒng)的效率為\eta_t=0.92。通過以上對車身、車輪、懸架和傳動(dòng)系統(tǒng)等部件的建模，建立起了完整的并聯(lián)混合動(dòng)力汽車整車動(dòng)力學(xué)模型。在建立模型的過程中，充分考慮了各部件之間的相互作用，如車身與懸架之間的力傳遞、懸架與車輪之間的連接關(guān)系以及傳動(dòng)系統(tǒng)與車輪之間的動(dòng)力傳遞等。這些相互作用通過相應(yīng)的力學(xué)方程和約束條件來描述，確保模型能夠準(zhǔn)確地反映車輛的實(shí)際運(yùn)動(dòng)情況。利用專業(yè)的多體動(dòng)力學(xué)仿真軟件，如ADAMS，將建立好的整車模型進(jìn)行數(shù)字化實(shí)現(xiàn)。在ADAMS中，通過定義各部件的質(zhì)量、慣性矩、幾何形狀、連接方式以及力和力矩的作用等參數(shù)，構(gòu)建出整車的虛擬樣機(jī)模型。在模型搭建完成后，對模型進(jìn)行了一系列的驗(yàn)證和調(diào)試工作。通過與實(shí)際車輛的參數(shù)進(jìn)行對比，檢查模型中各部件的參數(shù)設(shè)置是否合理；通過模擬一些簡單的行駛工況，如勻速直線行駛、加速行駛等，觀察模型的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否符合實(shí)際情況。經(jīng)過多次驗(yàn)證和調(diào)試，確保了整車模型的準(zhǔn)確性和可靠性，為后續(xù)的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略研究和仿真分析提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。4.2輪胎地面模型輪胎作為車輛與地面直接接觸的關(guān)鍵部件，其與路面之間的相互作用對車輛的行駛性能和穩(wěn)定性有著至關(guān)重要的影響。為了準(zhǔn)確模擬并聯(lián)混合動(dòng)力汽車在不同路面條件下的行駛狀態(tài)，本研究選用魔術(shù)公式輪胎模型來描述輪胎與路面的相互作用。魔術(shù)公式輪胎模型是一種基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄟ^一組數(shù)學(xué)公式能夠精確地描述輪胎在各種工況下的力學(xué)行為，包括縱向力、側(cè)向力和回正力矩等。該模型的一般表達(dá)式為F_y=D·sin(C·arctan(B·x-E(B·x-arctan(B·x))))+S_v，其中F_y表示側(cè)向力、縱向力或回正力矩，x表示側(cè)偏角或滑移率，D、C、B、E等為通過實(shí)驗(yàn)確定的參數(shù)。這些參數(shù)反映了輪胎的物理特性和與路面的相互作用特性，通過對不同輪胎在各種路面條件下的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，可以得到準(zhǔn)確的參數(shù)值，從而使模型能夠真實(shí)地反映輪胎的力學(xué)性能。在干瀝青路面上，通過實(shí)驗(yàn)獲取輪胎在不同側(cè)偏角和滑移率下的側(cè)向力、縱向力等數(shù)據(jù)，利用最小二乘法等擬合方法，確定魔術(shù)公式中的參數(shù)D、C、B、E等，使得模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)高度吻合。在實(shí)際應(yīng)用中，魔術(shù)公式輪胎模型的參數(shù)會(huì)受到多種因素的影響，其中路面條件的變化是一個(gè)重要因素。不同類型的路面，如干瀝青路面、濕滑路面、積雪路面和結(jié)冰路面等，其表面特性和附著系數(shù)存在顯著差異，這會(huì)直接影響輪胎與路面之間的摩擦力和相互作用力。在濕滑路面上，由于路面存在積水，輪胎與路面之間的接觸狀態(tài)發(fā)生改變，附著系數(shù)降低，使得輪胎的側(cè)向力和縱向力減小。魔術(shù)公式輪胎模型通過調(diào)整相關(guān)參數(shù)，能夠準(zhǔn)確地反映這種變化。在濕滑路面的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)輪胎的峰值因子D會(huì)隨著附著系數(shù)的降低而減小，這意味著輪胎在濕滑路面上能夠產(chǎn)生的最大側(cè)向力和縱向力減小。形狀因子C和曲率因子B也會(huì)發(fā)生變化，從而影響輪胎力與側(cè)偏角或滑移率之間的關(guān)系。通過對濕滑路面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和擬合，確定了適用于濕滑路面的魔術(shù)公式參數(shù)，使得模型能夠準(zhǔn)確地模擬輪胎在濕滑路面上的力學(xué)行為。在積雪路面和結(jié)冰路面上，路面的附著系數(shù)更低，輪胎與路面之間的摩擦力更小，車輛的行駛穩(wěn)定性面臨更大的挑戰(zhàn)。魔術(shù)公式輪胎模型同樣能夠考慮這些特殊路面條件下的因素。在積雪路面上，積雪的厚度和壓實(shí)程度會(huì)影響輪胎的接地狀態(tài)和摩擦力，模型通過調(diào)整參數(shù)來反映這些變化。在結(jié)冰路面上，冰層的光滑表面使得輪胎的附著系數(shù)極低，魔術(shù)公式輪胎模型通過合理設(shè)置參數(shù)，能夠準(zhǔn)確地描述輪胎在結(jié)冰路面上的低附著力特性，為車輛在極端路面條件下的動(dòng)力學(xué)分析提供了有力的支持。在結(jié)冰路面的實(shí)驗(yàn)中，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定了結(jié)冰路面下魔術(shù)公式輪胎模型的參數(shù)，發(fā)現(xiàn)此時(shí)輪胎的剛度因子E會(huì)發(fā)生顯著變化，影響輪胎力的變化趨勢。通過準(zhǔn)確設(shè)置這些參數(shù)，模型能夠模擬出車輛在結(jié)冰路面上行駛時(shí)驅(qū)動(dòng)輪容易打滑、操控性變差等現(xiàn)象。魔術(shù)公式輪胎模型還考慮了輪胎的動(dòng)態(tài)特性，如輪胎的彈性、滾動(dòng)阻力和回正力矩等。在車輛行駛過程中，輪胎會(huì)發(fā)生彈性變形，這種變形會(huì)影響輪胎與路面之間的接觸力和力矩。魔術(shù)公式輪胎模型通過引入相關(guān)參數(shù)和數(shù)學(xué)表達(dá)式，能夠描述輪胎的彈性變形對力學(xué)性能的影響。輪胎的滾動(dòng)阻力也是影響車輛行駛性能的重要因素，模型中考慮了滾動(dòng)阻力與輪胎垂直載荷、行駛速度等因素的關(guān)系，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算滾動(dòng)阻力?；卣貙τ谲囕v的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性有著重要作用，魔術(shù)公式輪胎模型通過合適的表達(dá)式，能夠準(zhǔn)確地計(jì)算不同工況下回正力矩的大小和變化規(guī)律。在車輛轉(zhuǎn)向過程中，根據(jù)魔術(shù)公式輪胎模型可以計(jì)算出輪胎產(chǎn)生的回正力矩，從而分析車輛的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。當(dāng)車輛以一定速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，模型能夠根據(jù)側(cè)偏角、車速等參數(shù)，準(zhǔn)確計(jì)算出回正力矩，為車輛的轉(zhuǎn)向控制提供理論依據(jù)。通過選用魔術(shù)公式輪胎模型，并根據(jù)不同路面條件對模型參數(shù)進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)整和優(yōu)化，能夠顯著提高并聯(lián)混合動(dòng)力汽車動(dòng)力學(xué)仿真模型的準(zhǔn)確性。在仿真過程中，模型能夠真實(shí)地反映輪胎在各種路面條件下的力學(xué)特性，為驅(qū)動(dòng)防滑控制策略的研究和驗(yàn)證提供了可靠的基礎(chǔ)。在研究驅(qū)動(dòng)防滑控制策略時(shí)，利用魔術(shù)公式輪胎模型準(zhǔn)確模擬輪胎在低附著系數(shù)路面上的力學(xué)行為，能夠更有效地評估控制策略對驅(qū)動(dòng)輪打滑的抑制效果，從而優(yōu)化控制策略，提高車輛在復(fù)雜路面條件下的行駛穩(wěn)定性和安全性。4.3發(fā)動(dòng)機(jī)模型發(fā)動(dòng)機(jī)作為并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的重要?jiǎng)恿υ粗唬湫阅艿臏?zhǔn)確模擬對于整車動(dòng)力學(xué)仿真至關(guān)重要。本研究依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)外特性曲線和工作過程，構(gòu)建了精確的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)學(xué)模型，以有效模擬其在不同工況下的輸出特性。發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線反映了發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)氣門全開時(shí)，其輸出功率、扭矩等參數(shù)隨轉(zhuǎn)速的變化關(guān)系。這些曲線是通過發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)獲得的，在試驗(yàn)過程中，保持發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門處于最大開度，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，測量并記錄不同轉(zhuǎn)速下發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、扭矩、燃油消耗率等參數(shù)。利用這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以繪制出發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線。從某款發(fā)動(dòng)機(jī)的外特性曲線中可以看出，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的增加，扭矩先逐漸增大，在達(dá)到某一轉(zhuǎn)速時(shí)扭矩達(dá)到最大值，隨后隨著轉(zhuǎn)速的繼續(xù)增加，扭矩逐漸減小。功率則隨著轉(zhuǎn)速的增加而持續(xù)增大，在高轉(zhuǎn)速區(qū)域，功率的增長趨勢逐漸變緩?；谕馓匦郧€，采用多項(xiàng)式擬合的方法來建立發(fā)動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩T_e與轉(zhuǎn)速n_e之間的關(guān)系可以用一個(gè)多項(xiàng)式表示：T_e=a_0+a_1n_e+a_2n_e^2+\cdots+a_mn_e^m，其中a_0,a_1,\cdots,a_m為多項(xiàng)式的系數(shù)，m為多項(xiàng)式的次數(shù)。通過最小二乘法等擬合方法，將試驗(yàn)數(shù)據(jù)代入多項(xiàng)式中，求解出系數(shù)的值，使得多項(xiàng)式能夠最佳地?cái)M合外特性曲線。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和擬合精度要求，通常選擇3-5次多項(xiàng)式進(jìn)行擬合。以某發(fā)動(dòng)機(jī)為例，經(jīng)過擬合得到扭矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系為T_e=-0.0005n_e^3+0.12n_e^2-8n_e+200。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率P_e可以根據(jù)扭矩和轉(zhuǎn)速的關(guān)系計(jì)算得出，公式為P_e=\frac{T_e\cdotn_e}{9550}，其中P_e的單位為kW，T_e的單位為N?m，n_e的單位為r/min。根據(jù)前面擬合得到的扭矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系，代入該公式，即可得到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率與轉(zhuǎn)速的數(shù)學(xué)模型。在轉(zhuǎn)速為2000r/min時(shí)，根據(jù)扭矩公式計(jì)算出扭矩T_e=-0.0005\times2000^3+0.12\times2000^2-8\times2000+200=120N·m，再代入功率公式，可得功率P_e=\frac{120\times2000}{9550}\approx25.13kW。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗率b_s也是發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要參數(shù)之一，它反映了發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的燃油經(jīng)濟(jì)性。同樣可以通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用擬合的方法建立燃油消耗率與轉(zhuǎn)速、扭矩之間的數(shù)學(xué)模型。假設(shè)燃油消耗率b_s與轉(zhuǎn)速n_e和扭矩T_e之間的關(guān)系可以表示為b_s=f(n_e,T_e)，通過對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和擬合，確定函數(shù)f的具體形式和系數(shù)。一種常見的擬合方法是采用多元線性回歸，將燃油消耗率表示為轉(zhuǎn)速和扭矩的線性組合，即b_s=c_0+c_1n_e+c_2T_e，其中c_0,c_1,c_2為回歸系數(shù)。通過最小二乘法求解回歸系數(shù)，得到燃油消耗率的數(shù)學(xué)模型。在不同工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出特性會(huì)發(fā)生變化。在加速工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)需要快速增加扭矩和功率輸出，以滿足車輛的加速需求。此時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門開度迅速增大，進(jìn)氣量增加，燃燒過程更加劇烈，導(dǎo)致扭矩和功率快速上升。在爬坡工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)需要輸出較大的扭矩，以克服車輛的重力沿坡道的分力和行駛阻力。發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速會(huì)相對降低，以提高扭矩輸出。在怠速工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)保持較低的轉(zhuǎn)速和扭矩輸出，主要用于維持發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和車輛的基本設(shè)備運(yùn)行。在仿真模型中，通過設(shè)置不同的工況參數(shù)，如節(jié)氣門開度、負(fù)載等，來模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下的工作狀態(tài)，驗(yàn)證發(fā)動(dòng)機(jī)模型的準(zhǔn)確性和可靠性。在加速工況的仿真中，設(shè)置節(jié)氣門開度隨時(shí)間的變化曲線，模擬駕駛員加速的操作，觀察發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和功率的變化情況，與實(shí)際車輛的加速性能進(jìn)行對比分析，以驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。4.4電機(jī)特性模型電機(jī)作為并聯(lián)混合動(dòng)力汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其特性對車輛的動(dòng)力性能、能量利用效率以及驅(qū)動(dòng)防滑控制效果有著顯著影響。為了準(zhǔn)確模擬電機(jī)在不同工況下的工作狀態(tài)，依據(jù)電機(jī)的工作原理和特性曲線，建立電機(jī)模型，同時(shí)充分考慮電機(jī)的效率、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)等特性。直流電機(jī)的工作原理基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。當(dāng)直流電機(jī)的電樞繞組通入直流電流時(shí)，在磁場的作用下，電樞繞組中的導(dǎo)體受到電磁力的作用，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在直流電動(dòng)機(jī)模型中，當(dāng)在A、B電刷上接入直流電源U后，電刷A為正極性，電刷B為負(fù)極性。電流從正電刷A經(jīng)線圈abcd，到負(fù)電刷B流出。根據(jù)電磁力定律，在載流導(dǎo)體與磁力線垂直的條件下，線圈每一個(gè)有效邊將受到一電磁力的作用，電磁力的方向可用左手定則判斷。在換向器與靜止電刷的相互配合作用下，線圈不論轉(zhuǎn)到何處，電刷A始終與運(yùn)動(dòng)到N極下的線圈邊相接觸，而電刷B始終與運(yùn)動(dòng)到S極下的線圈邊相接觸，這就保證了電流總是由電刷A經(jīng)N極下的導(dǎo)體流入，再沿S極下的導(dǎo)體經(jīng)電刷B流出，因而電磁轉(zhuǎn)矩的方向始終保持不變，使電機(jī)能沿逆時(shí)針方向連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。交流異步電機(jī)則是利用定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。當(dāng)三相交流電源接入定子繞組時(shí)，會(huì)在電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，其轉(zhuǎn)速為同步轉(zhuǎn)速n_s=\frac{60f}{p}，其中f為電源頻率，p為電機(jī)的極對數(shù)。由于轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場之間存在相對運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子繞組中會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢和電流，進(jìn)而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在實(shí)際運(yùn)行中，異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速n總是略低于同步轉(zhuǎn)速n_s，兩者之間的差值稱為轉(zhuǎn)差率s=\frac{n_s-n}{n_s}。電機(jī)的特性曲線是描述電機(jī)性能的重要依據(jù)，常見的特性曲線包括轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線、效率-轉(zhuǎn)速曲線等。轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線反映了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下能夠輸出的轉(zhuǎn)矩大小。在直流電機(jī)中，電磁轉(zhuǎn)矩T與電樞電流I_a和每極磁通\varPhi成正比，即T=C_m\varPhiI_a，其中C_m為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速的升高，電樞反電動(dòng)勢E_a=C_e\varPhin也會(huì)增大，導(dǎo)致電樞電流減小，從而使電磁轉(zhuǎn)矩下降。交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速-轉(zhuǎn)矩曲線則呈現(xiàn)出較為復(fù)雜的形狀，在啟動(dòng)階段，電機(jī)能夠輸出較大的轉(zhuǎn)矩，但隨著轉(zhuǎn)速的升高，轉(zhuǎn)矩會(huì)先增大后減小。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速附近時(shí)，轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大值，稱為最大轉(zhuǎn)矩T_{max}。效率-轉(zhuǎn)速曲線則展示了電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下的能量轉(zhuǎn)換效率。電機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)存在各種能量損耗，如銅損、鐵損、機(jī)械損耗等，這些損耗會(huì)降低電機(jī)的效率。一般來說，電機(jī)在額定轉(zhuǎn)速附近運(yùn)行時(shí)，效率較高。當(dāng)轉(zhuǎn)速偏離額定轉(zhuǎn)速較大時(shí)，效率會(huì)明顯下降。在低速運(yùn)行時(shí)，由于鐵損和機(jī)械損耗相對占比較大，電機(jī)的效率較低；在高速運(yùn)行時(shí)，銅損會(huì)隨著電流的增大而增加，也會(huì)導(dǎo)致效率降低。在建立電機(jī)模型時(shí)，充分考慮電機(jī)的效率特性。電機(jī)的效率\eta可以表示為輸出功率P_{out}與輸入功率P_{in}的比值，即\eta=\frac{P_{out}}{P_{in}}。對于直流電機(jī)，輸入功率P_{in}=UI_a，輸出功率P_{out}=T\omega，其中U為電樞電壓，\omega為電機(jī)的角速度?？紤]到電機(jī)的能量損耗，將效率模型融入到電機(jī)模型中，能夠更準(zhǔn)確地模擬電機(jī)在不同工況下的能量轉(zhuǎn)換過程。在實(shí)際應(yīng)用中，電機(jī)的效率會(huì)受到多種因素的影響，如負(fù)載大小、溫度、轉(zhuǎn)速等。通過對這些因素的分析和建模，可以進(jìn)一步提高電機(jī)模型的準(zhǔn)確性。轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性也是電機(jī)模型中需要重點(diǎn)考慮的因素。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度直接影響到驅(qū)動(dòng)防滑控制的效果。直流電機(jī)具有響應(yīng)迅速的特點(diǎn)，能夠在短時(shí)間內(nèi)快速調(diào)整轉(zhuǎn)矩輸出。當(dāng)檢測到驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，直流電機(jī)可以迅速減小輸出轉(zhuǎn)矩，對驅(qū)動(dòng)輪進(jìn)行制動(dòng)，抑制打滑現(xiàn)象。交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)相對較慢，但其在高速運(yùn)行時(shí)具有較高的效率和功率密度。在驅(qū)動(dòng)防滑控制中，需要根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)特性，合理設(shè)計(jì)控制策略，充分發(fā)揮電機(jī)的優(yōu)勢。為了提高交流異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度，可以采用先進(jìn)的控制算法，如矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等。這些算法能夠?qū)崿F(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)矩的快速、精確控制，有效提升電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能。4.5電池模型在并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力學(xué)仿真中，電池模型的準(zhǔn)確構(gòu)建對于模擬整車能量管理和動(dòng)力輸出特性至關(guān)重要。本研究采用等效電路模型來建立電池模型，該模型能夠有效模擬電池在充放電過程中的電壓、容量等參數(shù)變化，為整車仿真提供可靠的能量源模擬。等效電路模型將電池等效為一個(gè)由電阻、電容和電壓源等電路元件組成的電路網(wǎng)絡(luò)，通過這些元件的組合來描述電池的電學(xué)特性。在本研究中，選用二階RC等效電路模型，該模型在準(zhǔn)確性和計(jì)算復(fù)雜度之間取得了較好的平衡。二階RC等效電路模型主要由開路電壓源U_{oc}、歐姆內(nèi)阻R_0、兩個(gè)RC并聯(lián)支路（R_1、C_1和R_2、C_2）組成。開路電壓源U_{oc}表示電池在沒有電流輸出時(shí)的端電壓，它與電池的荷電狀態(tài)（StateofCharge，SOC）密切相關(guān)。歐姆內(nèi)阻R_0反映了電池內(nèi)部的電阻，包括電極材料、電解液等的電阻，在電池充放電過程中，電流通過R_0會(huì)產(chǎn)生歐姆壓降。兩個(gè)RC并聯(lián)支路則用于模擬電池的極化現(xiàn)象，其中R_1和C_1組成的支路主要反映電池的電化學(xué)極化，R_2和C_2組成的支路主要反映電池的濃差極化。電池的開路電壓U_{oc}與荷電狀態(tài)SOC的關(guān)系是通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到的。在實(shí)驗(yàn)過程中，對電池進(jìn)行不同倍率的充放電測試，同時(shí)測量電池的開路電壓和荷電狀態(tài)。采用多項(xiàng)式擬合的方法，建立開路電壓與荷電狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型。假設(shè)開路電壓U_{oc}與荷電狀態(tài)SOC的關(guān)系可以表示為U_{oc}=a_0+a_1SOC+a_2SOC^2+\cdots+a_nSOC^n，其中a_0,a_1,\cdots,a_n為多項(xiàng)式的系數(shù)，n為多項(xiàng)式的次數(shù)。通過最小二乘法等擬合方法，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)代入多項(xiàng)式中，求解出系數(shù)的值，使得多項(xiàng)式能夠最佳地?cái)M合開路電壓與荷電狀態(tài)的關(guān)系。以某款鋰離子電池為例，經(jīng)過擬合得到開路電壓與荷電狀態(tài)的關(guān)系為U_{oc}=3.6+0.2SOC-0.1SOC^2。在電池充放電過程中，根據(jù)基爾霍夫電壓定律（KVL），電池的端電壓U可以表示為：U=U_{oc}-I(R_0+R_1(1-e^{-\frac{t}{R_1C_1}})+R_2(1-e^{-\frac{t}{R_2C_2}}))，其中I為電池的充放電電流，t為時(shí)間。當(dāng)電池充電時(shí)，電流I為正值；當(dāng)電池放電時(shí)，電流I為負(fù)值。通過這個(gè)公式，可以計(jì)算出在不同充放電電流和時(shí)間下電池的端電壓變化。當(dāng)電池以1C的倍率放電時(shí)，根據(jù)上述公式計(jì)算出不同時(shí)刻的端電壓，并與實(shí)際測量值進(jìn)行對比，驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性。電池的容量也是一個(gè)重要參數(shù)，它會(huì)隨著充放電次數(shù)和使用時(shí)間的增加而逐漸衰減。在模型中，考慮電池容量的衰減特性，采用容量衰減模型來描述電池容量與充放電次數(shù)、使用時(shí)間等因素的關(guān)系。一種常見的容量衰減模型是基于經(jīng)驗(yàn)公式的模型，假設(shè)電池容量Q與充放電次數(shù)N和使用時(shí)間t的關(guān)系可以表示為Q=Q_0(1-k_1N-k_2t)，其中Q_0為電池的初始容量，k_1和k_2為與電池材料和使用條件相關(guān)的衰減系數(shù)。通過對電池進(jìn)行長期的充放電實(shí)驗(yàn)，獲取不同充放電次數(shù)和使用時(shí)間下的電池容量數(shù)據(jù)，利用最小二乘法等擬合方法，確定衰減系數(shù)k_1和k_2的值，從而建立準(zhǔn)確的容量衰減模型。為了驗(yàn)證電池模型的準(zhǔn)確性，將建立好的電池模型與實(shí)際電池的充放電實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。在實(shí)驗(yàn)中，對電池進(jìn)行多種工況下的充放電測試，包括恒流充放電、脈沖充放電等。將實(shí)驗(yàn)測得的電池端電壓、容量等數(shù)據(jù)與模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較。在恒流放電實(shí)驗(yàn)中，電池以0.5C的倍率放電，實(shí)驗(yàn)測得的電池端電壓隨時(shí)間的變化曲線與模型計(jì)算得到的曲線進(jìn)行對比。通過對比發(fā)現(xiàn)，模型計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在大部分時(shí)間內(nèi)都具有較好的一致性，誤差在可接受范圍內(nèi)。在脈沖充放電實(shí)驗(yàn)中，模型也能夠較好地模擬電池在脈沖電流下的電壓響應(yīng)和容量變化。這表明所建立的電池模型能夠準(zhǔn)確地模擬電池在不同工況下的性能，為并聯(lián)混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力學(xué)仿真提供了可靠的基礎(chǔ)。4.6制動(dòng)器模型制動(dòng)器作為車輛制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵執(zhí)行部件，在驅(qū)動(dòng)防滑控制中發(fā)揮著不可或缺的作用。為了準(zhǔn)確模擬并聯(lián)混合動(dòng)力汽車在驅(qū)動(dòng)防滑控制過程中制動(dòng)器的工作特性，建立制動(dòng)器模型，該模型將詳細(xì)描述制動(dòng)力的產(chǎn)生和控制過程，為驅(qū)動(dòng)防滑控制提供精確的制動(dòng)控制依據(jù)。制動(dòng)器制動(dòng)力的產(chǎn)生基于摩擦原理。當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓或氣壓裝置將制動(dòng)踏板的機(jī)械力轉(zhuǎn)化為液壓或氣壓，并傳遞到制動(dòng)器的制動(dòng)鉗或制動(dòng)蹄上。制動(dòng)鉗或制動(dòng)蹄在壓力的作用下，緊緊抱住制動(dòng)盤或制動(dòng)鼓，使它們之間產(chǎn)生摩擦力，從而形成制動(dòng)力，阻礙車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。在常見的盤式制動(dòng)器中，制動(dòng)鉗內(nèi)的活塞在液壓作用下，推動(dòng)制動(dòng)片向制動(dòng)盤移動(dòng)，制動(dòng)片與制動(dòng)盤之間的摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力。制動(dòng)力的大小與制動(dòng)系統(tǒng)的壓力、制動(dòng)片與制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù)以及制動(dòng)盤的有效半徑等因素密切相關(guān)，其計(jì)算公式為F_b=\mu_b\cdotP\cdotr，其中F_b表示制動(dòng)力，\mu_b為制動(dòng)片與制動(dòng)盤之間的摩擦系數(shù)，P是制動(dòng)系統(tǒng)的壓力，r為制動(dòng)盤的有效半徑。在驅(qū)動(dòng)防滑控制過程中，對制動(dòng)器的控制至關(guān)重要。當(dāng)驅(qū)動(dòng)防滑控制系統(tǒng)檢測到驅(qū)動(dòng)輪出現(xiàn)打滑跡象時(shí)，需要精確控制制動(dòng)器對打滑車輪施加適當(dāng)?shù)闹苿?dòng)力，以降低驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速，使滑轉(zhuǎn)率保持在合理范圍內(nèi)。這就要求制動(dòng)器能夠快速響應(yīng)控制指令，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)力的精確調(diào)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，現(xiàn)代車輛通常采用電子控制的制動(dòng)系統(tǒng)，如電子穩(wěn)定程序（ESP）、防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（ABS）等。這些系統(tǒng)通過傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)和車輪的轉(zhuǎn)速，當(dāng)檢測到驅(qū)動(dòng)輪打滑時(shí)，電子控制單元（ECU）會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的控制策略，迅速向制動(dòng)器的電磁閥發(fā)出控制信號，調(diào)節(jié)制動(dòng)系統(tǒng)的壓力，從而實(shí)現(xiàn)對制動(dòng)力的精確控制。在低附著系數(shù)路面上，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率超過設(shè)定閾值時(shí)，ECU會(huì)控制電磁閥增加制動(dòng)系統(tǒng)的壓力，使制動(dòng)器對打滑車輪施加更大的制動(dòng)力，以抑制驅(qū)動(dòng)輪打滑。隨著驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率的降低，ECU又會(huì)逐漸減小制動(dòng)系統(tǒng)的壓力，使制動(dòng)力保持在合適的水平，避免車輪抱死。在建立制動(dòng)器模型時(shí)，考慮到制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和響應(yīng)延遲。制動(dòng)系統(tǒng)中的液壓或氣壓傳遞過程存在一定的時(shí)間延遲，制動(dòng)片與制動(dòng)盤之間的摩擦力也會(huì)隨著制動(dòng)過程的進(jìn)行而發(fā)生變化。為了準(zhǔn)確模擬這些動(dòng)態(tài)特性，采用傳遞函數(shù)模型來描述制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。假設(shè)制動(dòng)系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為G(s)=\frac{K}{Ts+1}，其中K為比例系數(shù)，反映制動(dòng)系統(tǒng)的增益；T為時(shí)間常數(shù)，表征制動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)速度。通過實(shí)驗(yàn)測試和數(shù)據(jù)分析，確定傳遞函數(shù)中的參數(shù)K和T，從而建立起準(zhǔn)確的制動(dòng)器動(dòng)態(tài)模型。在實(shí)際應(yīng)用中，還考慮到制動(dòng)片的磨損、溫度變化等因素對制動(dòng)力的影響。制動(dòng)片在長時(shí)間使用后會(huì)逐漸磨損，導(dǎo)致摩擦系數(shù)下降，從而影響制動(dòng)力的大小。溫度變化也會(huì)對制動(dòng)片的摩擦系數(shù)產(chǎn)生顯著影響，高溫時(shí)摩擦系數(shù)可能會(huì)降低，導(dǎo)致制動(dòng)性能下降。在制動(dòng)器模型中，通過引入磨損系數(shù)和溫度修正系數(shù)等參數(shù)，來描述這些因素對制動(dòng)力的影響。當(dāng)制動(dòng)片磨損到一定程度時(shí)，根據(jù)磨損系數(shù)相應(yīng)地降低制動(dòng)力的計(jì)算值；當(dāng)制動(dòng)片溫度升高時(shí)，根據(jù)溫度修正系數(shù)調(diào)整摩擦系數(shù)，以準(zhǔn)確模擬制動(dòng)力的變化。通過建立精確的制動(dòng)器模型，詳細(xì)描述制動(dòng)力的產(chǎn)生和控制過程，并考慮制動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和各種影響因素，能夠?yàn)椴⒙?lián)混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)防滑控制提供可靠的制動(dòng)控制依據(jù)。在驅(qū)動(dòng)防滑控制策略的設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程中，利用制動(dòng)器模型進(jìn)行仿真分析，可以準(zhǔn)確評估不同控制策略下制動(dòng)器的工作效果，從而選擇最優(yōu)的控制策略，提高車輛在復(fù)雜路面條件下的行駛穩(wěn)定性和安全性。在研究一種新的驅(qū)動(dòng)防滑控制策略時(shí)，通過制動(dòng)器模型仿真分析，對比不同控制參數(shù)下制動(dòng)力的變化情況以及對驅(qū)動(dòng)輪滑轉(zhuǎn)率的控制效果，為控制策略的參數(shù)優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。五、路面識別模型的建立5.1國內(nèi)外路面識別發(fā)展現(xiàn)狀路面識別技術(shù)作為車輛主動(dòng)安全領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一，近年來在國內(nèi)外受到了廣泛關(guān)注和深入研究。隨著汽車智能化水平的不斷提高，準(zhǔn)確識別路面狀況對于車輛的驅(qū)動(dòng)防滑控制、穩(wěn)定性控制以及自動(dòng)駕駛等功能的實(shí)現(xiàn)具有至關(guān)重要的意義。在國外，路面識別技術(shù)的研究起步較早，取得了一系列顯著成果。美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，眾多高校和科研機(jī)構(gòu)投入大量資源進(jìn)行研究。美國的一些研究團(tuán)隊(duì)利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，結(jié)合車輛傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對不同路面類型的有效識別。他們通過采集大量的路面圖像、輪胎力、車速等數(shù)據(jù)，訓(xùn)練支持向量機(jī)（SVM）、決策樹等機(jī)器學(xué)習(xí)模型，能夠準(zhǔn)確識別干燥路面、濕滑路面、積雪路面和結(jié)冰路面等常見路面類型。德國的研究人員則側(cè)重于利用車輛動(dòng)力學(xué)模型和傳感器融合技術(shù)進(jìn)行路面識別。他們通過建立精確的車輛動(dòng)力學(xué)模型，結(jié)合輪速傳感器、加速度傳感器、方向盤轉(zhuǎn)角傳感器等多傳感器數(shù)據(jù)，利用擴(kuò)展卡爾曼濾波等算法對路面狀況進(jìn)行估計(jì)和識別。這種方法能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測車輛的行駛狀態(tài)，并根據(jù)車輛動(dòng)力學(xué)特性的變化推斷路面的附著系數(shù)和類型，在實(shí)際應(yīng)用中取得了較好的效果。日本的研究主要集中在基于圖像處理和人工智能技術(shù)的路面識別方法上。他們利用高清攝像頭采集路面圖像，通過深度學(xué)習(xí)算法對圖像進(jìn)行分析和處理，識別路面的紋理、顏色等特征，從而判斷路面類型。一些先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)模型，如卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（CNN），在路面識別任務(wù)中表現(xiàn)出了很高的準(zhǔn)確率。日本的一些汽車制造商已經(jīng)將路面識別技術(shù)應(yīng)用于高端車型中，通過實(shí)時(shí)識別路面狀況，自動(dòng)調(diào)整車輛的懸掛系統(tǒng)、制動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)力輸出，提高車輛的行駛舒適性和安全性。在國內(nèi)，路面識別技術(shù)的研究也取得了長足的進(jìn)展。近年來，隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和對智能交通技術(shù)的重視，越來越多的高校和企業(yè)加入到路面識別技術(shù)的研究行列中。清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等高校在路面識別領(lǐng)域開展了深入研究，取得了一系列有價(jià)值的成果。清華大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)提出了一種基于多傳感器融合和深度學(xué)習(xí)的路面識別方法。他們將攝像頭圖像、激光雷達(dá)數(shù)據(jù)和車輛傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，利用深度學(xué)習(xí)模型對融合數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)了對復(fù)雜路面狀況的準(zhǔn)確識別。該方法不僅能夠識別常見的路面類型，還能對路面的坑洼、裂縫等病害進(jìn)行檢測和識別，為車輛的安全行駛提供了更全面的信息。上海交通大學(xué)的研究人員則致力于開發(fā)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的路面識別算法。他們通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集和分析，建立了路面狀況與車輛響應(yīng)之間的數(shù)學(xué)模型，利用模型預(yù)測和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)實(shí)現(xiàn)路面識別。這種方法能夠充分利用車輛自身的傳感器數(shù)據(jù)，無需額外的專用設(shè)備，具有成本低、實(shí)用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。一些國內(nèi)的汽車企業(yè)也加大了在路面識別技術(shù)方面的研發(fā)投入，積極探索將路面識別技術(shù)應(yīng)用于量產(chǎn)車型中。比亞迪、吉利等汽車制造商在新能源汽車和智能汽車的研發(fā)過程中，將路面識別技術(shù)作為關(guān)鍵技術(shù)之一，通過與高校和科研機(jī)構(gòu)合作，不