随着全球石油资源的日益枯竭与各国排放法规对汽车的要求愈发严苛,世界各大汽车公司都致力于研发新能源汽车,混合动力汽车即是其中的热点之一。混合动力汽车存在多种工作模式,在不同的行驶工况及驾驶员需求时,往往会产生模式切换。由于发动机、电机等部件的动态响应特性不同,在模式切换时易影响整车行驶的平顺性。因此有必要对混合动力汽车的模式切换过程进行协调控制,提高驾驶员的舒适性。本文以基于Position 2(P2)构型的混合动力系统为研究对象,对驱动模式切换的动态过程进行扭矩协调控制策略分析与研究,主要的研究内容有:①分析基于P2构型的混合动力系统的结构特点,在对发动机稳态特性、动态特性以及起动阻力矩分析的基础上建立节气门开度模型和基于实验数据建模法的发动机模型;介绍湿式多片离合器结构和工作原理,在对离合器的接合过程及其传递的扭矩特性动力学分析的基础上,建立仿真模型;根据电机转矩响应特性并利用相关试验数据,建立一阶响应的电机模型;利用锂离子电池试验数据建立内阻电池模型;在相关理论分析的基础上建立双质量飞轮、干式DCT变速器模型;根据经典的车辆行驶动力学方程,建立车辆纵向动力学模型。②根据驱动模式的划分区域,确定处于不同驱动状态工作模式下的动力源扭矩及离合器状态;在传动系统简化的基础上,对驱动模式进行动力学分析;采用冲击度作为模式切换品质的评价指标,由冲击度的基本定义,推导出混合动力系统的冲击度方程;分别对纯电动向发动机驱动、发动机向纯电动驱动、发动机向联合驱动模式切换的过程进行阶段划分,得出不同阶段的动力学方程、冲击度方程、扭矩变化率的可行域;由理论分析,将驱动模式分为三类典型模式切换过程:有离合器接合过程、有离合器分离过程、无离合器动作过程。③针对驱动模式切换的动态过程控制,分别提出发动机、电机及离合器的控制方法,其中发动机主要利用基于节气门开度变化率限制和PID控制,电机利用矢量控制进行控制,离合器滑摩阶段传递转矩的控制主要通过控制一级接合油压和接合油压变化率实现;制定驱动模式切换的控制流程,分析不同发动机起动点火方式对模式切换平顺性的影响,针对三类典型模式切换过程,分别制定扭矩协调控制策略。④搭建扭矩协调等控制策略模型;列举所建立混合动力系统的顶层控制模块以及相对底层的整车模式切换控制模块;对电起机过程进行仿真对比分析,结果表明采用发动机目标转速等扭矩点火的方式能使得扭矩输出更加平稳;针对三类典型模式切换过程,分别对有无扭矩协调控制策略进行仿真,结果表明采用扭矩协调策略能有效减小模式切换时的冲击度,验证了所制定扭矩协调控制策略的有效性;对比分析采用可行域限制的协调控制策略前后仿真结果,采用可行域限制的协调控制策略能有效控制模式切换时的冲击度,满足国家相关的法规要求。