混合动力汽车控制策略的分析

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1、混合动力汽车控制策略的分析摘要：混合动力汽车的动力系统基本可分为串联式、并联式和混联式3种，对并联型和串联型混合动力汽车控制策略研究现状进行分析。混联式混合动力系统结合了串联式和并联式两种结构的优点，使得能量流动的控制和能量消耗的优化具有更大的灵活性和可能性，并对混联式结构的几种控制方案进行了分析。指出混合动力汽车的控制策略不十分完善，需要进一优化。控制策略不仅仅要实现整车最佳的燃油经济性，而且还要兼顾发动机排放、蓄电池寿命、驾驶性能、各部件可靠性及整车成本等多方面要求，并针对混合动力汽车各部件

2、的特性和汽车的运行工况，使发动机、电动机、蓄电池和传动系统实现最佳匹配。关键词：混合动力汽车 结构 控制策略 1、混合动力汽车的研究背景混合动力汽车是兼顾了电动汽车和传统汽车优点的新一代汽车结构型式，因其具有低油耗低排放的潜力，其动力性接近于传统汽车，而生产成本低于纯电动汽车，因此，最近几年来对混合动力汽车的研究开发成为世界上各大汽车公司、研究机构和大学的一个热点。以相信，在电动汽车的储能部件—电池没有根本性突破以前，使用混合动力电动汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。混合动力电动汽

3、车与传统的内燃机汽车和电动汽车不同，它一般至少有两种车载能量源，其中一种为具有高功率密度的能量源。利用两种能量源的特性互补，实现整车系统性能的改善和提高。要实现两者之间相互协调工作，这就需要有良好的控制策略。控制策略是混合动力汽车的灵魂，它根据汽 车行驶过程中对动力系统的能量要求，动态分配发动机和电动机系统的输出功率。采用不同的控制策略是为了达到最优的设计目标，其主要目标为：最佳的燃油经济性、最低的排放、最低的系统成本、最佳的驱动性能。9当前开发研制的混合动力汽车可以分为三类：串联式、并联式、混

4、联式混合动力电动汽车。在各部件的选型确定以后，采用合适的控制策略是实现最佳燃油经济性，降低排放的关键。目前提出的混合动力汽车控制策略还不成熟，实用性不强，只有基于工程经验进行设计的逻辑门限控制策略在实际商品化混合动力汽车中得到了应用。开发一种成熟实用的控制策略仍然是目前亟待解决的难题。随着对混合动力系统控制策略研究的深入，诸如自适应控制、模糊逻辑控制等方法也有运用。自适应控制策略，实际上是一种实时控制策略，它同时考虑了发动机的燃油消耗和排放。由于实时控制策略能够保证在任一时刻都是由效率最优的部件

5、工作，因此其燃油经济性要优于模糊逻辑控制策略。但是实时控制策略过分依赖于各个部件的性能特性的精确性，由于受电池老化、发动机动态特性等的影响，在实际车辆的实时控制中很难得到应用。模糊逻辑控制策略由于其鲁棒性好的特点，适用于车辆控制这样一个复杂的系统，对混合动力电动汽车的控制有明显的优越性。 在国内，由于混合动力电动汽车的起步较晚，对混合动力控制策略的研究远没有达到成熟的程度，大都处于理论研究阶段。在应用方面可以说才刚刚起步，尚未实现产品化和产业化，与国外有关混合动力汽车控制方面的技术水平有相当大的

6、差距。因此，我国应大力提高混合动力汽车关键技术的自主研发能力，尤其是对车辆的性能有较大影响的控制策略的自主研发能力，以提高我国混合动力汽车的产品化进程。2. 混合动力汽车的种类、特点及控制策略分析混合动力电动汽车(HEV)是在一辆汽车上同时配备电力驱动系统和辅助动力单元(Auxiliary power unit，APU)的汽车，其中APU是燃烧某种燃料的原动机或由原动机驱动的发电机组，目前HEV所采用的原动机一般为柴油机、汽油机或燃汽轮机。混合动力电动汽车将原动机、电动机、能量储存装置(蓄电池)

7、组合在一起，它们之间的良好匹配和优化控制，可充分发挥内燃机汽车和电动汽车的优点，避免各自的不足，是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车。 目前世界各国研究开发的混合动力电动汽车有不同的结构形式，根据其驱动系统的配置和组合方式不同，可分为串联式、并联式和混联式三种组合方式。2.1 串联式驱动系统2.1.1定义串联式系统由发动机、发电机、储能装置、电机控制器和车辆传动系组成,其基本结构如图1所示。图一串联式系统的基本结构9由图1可知,串联式系统的基本结构是由发动机到发电机,然后由发电机把电能传递

8、给电机控制器,或是储能装备(动力电池组或超级电容组),电机控制器再把电能传递给驱动电机,再由驱动电机机械连接传动系进行工作。该系统包括以下特点:(1)驱动电机是整车唯一驱动动力源;(2)不需变速机构,可实现无极变速;(3)不需要离合器;(4)发动机与整车传动系完全机械解耦;(5)发动机工作点集中在最佳油耗区;(6)可取消发动机怠速工况。2.1.2电能分配机构形式串联混合动力汽车电能分配机构有3种形式,如图2所示。不同的结构采用不同的控制策略。图二采用不同控制策略时的能量流动形式图2(a)的结构采