浅谈混合动力汽车控制策略

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1、浅谈混合动力汽车工作模式和控制策略王志杰（福建信息职业技术学院福州，350003）摘要：依据混合动力电动汽车发展现状,介绍串联式、并联式和混联式的混合动力电动汽车的概况，探讨三种结构方式下的工作模式及其能量流动和几种典型控制策略。关键词：混合动力汽车；HEV;控制策略；0前言近几十年来，世界各国汽车工业都一直面对能源安全与环境保护两大挑战，为此，各国政府纷纷制定相应的对策，力图开发新-代的清洁节能型汽车。从上世纪90年代开始，全球各大汽公司首先把n光投放到电动汽车研究上，但由于车用蓄电池的能量密度低、质量较人，使得纯

2、电动汽车的续驶里程短且成本较高，很难实现市场化，而混合动力汽车的出现正好解决了这一难题。混合动力汽车（Hybrid-ElectricVehicel,缩写HEV）是将电动机与辅助动力单元组合在-•辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。混合动力汽车结合了传统和电动张动系统的特点，即明显减少汽车排放和降低油耗，又有大的行程。控制策略是混合动力汽车的核心，它根据驾驶员意图和行驶工况，协调各部件I'可的能量流动合理进行动力分配，优化车载能源,捉高整车经济性，适当降低排放，并在不牺牲整车性能的况

3、下，实现两者之间的折中优化。本文就混合动力汽车工作模式、能量流动和控制策略作了初步的论述，使人们対混合动力汽车技术有一定了解。1混合动力汽车技术1.1串联式混合动力汽车串联式混合动力电动汽年由发动机、发电机和电动机三大主要部件总成组成。发动机仅仅川于发电，发电机所发出的电能供给电动机，电动机驱动汽年行驶。发电机发出的部分电能向电池充电，来延氏混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能驱动电动汽车，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。1.1.1工作模式及其能量流动1.1.1.1纯蓄电池模式当混合动

4、力汽车负荷小（空载）时，山电池驱动电动机带动车轮转动，此时的能量流1锢/1=1谢灘——

5、WL图1动如图1所示。驱动轴电动机占控制器h蓄电池

6、:册减能:电能整流换流器I内删I一I发电机y图21.1.1.2纯发动机模式载荷比较大时，则山发动机带动发电机发电驱动电动机带动车轮转动。此时的能量流动如图2所示。1.1.1.3混合驱动模式rwi图3当车处于启动、加速、爬坡的工况时，发动机-发电机和蓄电池共同向电动机提供电能。能量流动图如图3所示。1.1.1.4发动机一蕃电池模式当车处低速、滑行、减速的工况时，则

7、iwi

8、

9、IB

10、由蓄电池组驱动电动机，由发动机-发电机组向电池组充电。能最流动图如图4所示。询馭能•I换昭壽馳图41.1.2相应控制策略串联式混介动力汽午控制策略按控制性质nJ分为两大类:一类是被动型能量控制,—•类是主动型能量控制。被动型能量控制是在保证电池和发动机工作于最佳工作区范围的条件下被动地满足车辆功率需求的一种控制模式，这种控制模式以提高能虽流动效率为其主耍冃的。主动型能量控制就是在注重提高汽午系统内部能量流动效率的同时，再根据行车坏境主动减小车辆功率需求。1开关型控制该策略加于被动型能虽:控制，特征是发动机开机后即恒定

11、地工作于效率最高点，为使蓄电池组工作于充放电性能良好的工作区，预先设定了其充电状态SOC（Stateofcharge）的最大值SOCmax与最小值SOGdn。控制逻辑为：①蕃电池SOCSOCmax^,发动机退出设定工作点，停机或减速时，由蓄电池单独向电动机供电驱动汽车。这种控制策略的优点是发动机的燃烧充分，排放低。缺点是蓄电池充放电频繁，加上发动机开关吋的动态损耗，使得系

12、统总体的损失功率变大，能量转换效率趋低，因而有可能抵消由发动机运行时工作效率最高所带来的好处。1.1.2.2功率跟随型控制该策略也属于被动型能量控制，在这种控制策略中山发动机全程跟踪午辆功率需求。只有在蓄电池的SOC>SOCmax时且仅rfl蓄电池提供的功率能满足千辆需求吋，发动机才停机或减速运行。这种策略的优点是蓄电池容量被减小到最小程度，因而蓄电池重量相对开关式策略来说减轻了许多，从而在很大程度上减小了汽千行驶阻力；此外由于蓄电池充放电次数减少而使得系统内部损失减少。缺点是发动机必须在从低到高的较人负荷区内运行，

13、使得发动机效率和排放不如开关型控制策略。1.1.2.3动态规划法能虽优化该策略属于主动型能最控制，以汽车在给定的驾驶循环工况下最小油耗为优化目标，根据串联式混合动力的能量流动特点建立适肖的数学模型，按照时间顺序把整个循环工况下的功率与效率以一定的时间间隔（通常为Is）分成若干个吋间片段，然后从最后一段状态开始逆向递推到初始段状态为止,最后求出整