路面耦合式(Through-the-road,TTR)混合动力车辆构型是一种在路面上实现动力耦合的混合动力结构类型。通过给发动机增加BSG电机及给非驱动轴增加电驱动桥,即可将传统燃油车辆改造成为TTR构型混合动力车辆。该构型车辆可实现多种驱动模式,配合合理的能量管理策略,可以充分协调车辆动力性及经济性要求,因此具有广阔的发展前景。本文以该构型混合动力车辆为研究对象,根据性能要求进行动力参数匹配,提出适合该构型车辆的基于规则的能量管理策略,并通过搭建的仿真模型对车辆动力、经济性能进行了仿真分析。为验证能量管理策略在线应用潜力,通过CANoe软件对真实总线条件下的控制效果予以评价,并通过硬件在环试验平台对能量管理策略控制效果进行在线测试。本文主要研究内容包括:1.完成了TTR构型混合动力车辆动力总成参数匹配。以项目原型车为基础,首先确定混合动力车类型的布置形式,并根据车辆开发要求对关键参数进行匹配计算,确保车辆能够满足加速爬坡性能指标。此外,针对后轴“驱动电机+减速机构”这一通用型结构,开发出一款单级减速纯电动力系统参数匹配软件,可以极大简化匹配计算工作量。2.仿真建模。首先基于CRUISE软件对TTR构型车辆进行整车建模,主要用以对理论计算结果进行校验,确保参数匹配合理。之后基于MATLAB/Simulink对该车辆进行分部件建模,包括:驾驶员模型、发动机模型、主驱动电机模型、BSG电机模型、传动系统模型、动力电池组模型及车辆模型。通过与CRUISE中车辆模型进行对标测试,确保了模型精度,为研究能量管理策略及开展仿真分析奠定基础。3.提出了TTR混合动力构型车辆的规则能量管理策略。首先,将能量管理策略分为动力计算和动力分配两部分。在动力计算环节,分别提出以“车轮处最大可用驱动力”为依据的驱动状态动力需求计算方法及以“类机械制动特性”为依据的制动状态动力需求计算方法,同时对地面附着系数的影响予以校验,确保车辆需求驱动力能够满足路面附着系数要求。在动力分配环节,首先设计了考虑动力电池荷电状态(State of Charge,SOC)、车速、动力部件工作特性等信息的6种车辆基本工作模式,包括:起步模式、电驱动优先模式、发动机驱动优先模式、发动机驱动充电模式、高速模式和制动模式。进而以需求功率和实际车速为参考,提出了适合于配合能量管理策略的CVT双参数换挡规律。在此基础上,以合理协调车辆动力输出及平衡动力经济性能为目标,提出了结合发动机最优工作曲线与最优工作区域的规则能量管理策略。4.仿真及实验分析。实施了Simulink环境下的能量管理策略的仿真验证。通过车速跟随、功率跟随、SOC变化、工作模式切换和发动机工作点分布等仿真结果,验证了能量管理策略的合理性与有效性。车辆能够跟随目标工况,动力性能良好。按照“价格相等原则”将电量折算为燃油量的等效燃油消耗约7.367L/100km,经济性能良好。实施了基于CANoe总线仿真环境下的能量管理策略联合仿真试验,控制器节点总线负载率为:19.62%,验证了总线负载合理,车速跟随结果与Simulink中结果误差很小,相关性达0.999。联合仿真结果表明能量管理策略在总线环境下的控制效果合理可靠。实施了基于真实控制器硬件和驾驶员在环的能量管理策略硬件在环试验。真实踏板信号控制下的测试结果验证了车辆能够根据驾驶员意图实现加速和制动过程,且各部件能够协调工作。循环工况下测试出的等效油耗为7.732L/100km。车速跟随,SOC变化,工作模式切换等结果符合能量管理策略逻辑,也与离线结果吻合,证明该控制策略具备在线应用潜力。