淺析混合動力汽車控制策略的現狀研究與發展

李義軍/廣東惠州工程技術學校

淺析混合動力汽車控制策略的現狀研究與發展

李義軍/廣東惠州工程技術學校

我國當前混合動力汽車的控制策略還不夠完善，本文對其發展現狀進行了研究，提出了優化的策略與建議，在制定控制策略時，需要延長蓄電池的壽命，還可以提高汽車的駕駛性能，降低整車的成本，保證發動機、電動機以及傳動系統配置的最佳性。下面筆者混合動力汽車的種類以及特點進行簡要的介紹，再提出優化混合動力汽車控制的策略，希望對相關工作人員有所幫助，降低汽車的能耗與排放。

混合動力汽車；控制策略；現狀；發展

隨著社會的不斷發展，人們的環保意識越來越強，為了緩解我國能源緊缺的現狀，相關工作者不斷的研究新能源，而且研制出了可以代替能源的新型汽車。由于短時間內電動汽車無法取代燃油汽車，所以，研究人員研制出了兼顧電動汽車與燃油汽車的混合動力汽車，其具有低能耗、低排放的優點，可以實現城市的可持續發展。為了提高混合動力汽車的性能，必須制定高效的控制策略，這樣也可以實現整車的經濟性，可以促進混合動力汽車更好的發展。

一、混合動力汽車的種類以及特點

混合動力汽車是一種新型的汽車，其同時配備了電力驅動系統以及輔助動力單元，而且輔助動力單元可以作為燃燒某種燃料的原動機，可分為柴油機、汽油機等類型。混合動力汽車中配有電動機、原動機以及蓄電池等部件，實現這些部件的優化配置，可以提高汽車的性能，而且可以達到低油耗、低排放的研制目的。混合動力汽車有著不同的結構類型，可大致將其分為串聯式、并聯式以及混聯式三種組合類型。

1.串聯式驅動系統。具有串聯式驅動系統結構的混合動力汽車，輔助動力單元是由原動機與發電機構成的，二者結合在一起后，原動機可以帶動發電機進行發電，在利用控制系統可以將電能傳送到電動機中，然后產生一定的驅動力控制汽車運動。發電機的發電功率與電動機需要的功率出現不一致的情況時，控制器會發出不同的指令，可以控制電池向電動機傳輸電能，這一系統結構比較簡單，但是能力的轉換效率并不高，工作人員可以在高效的系統中安裝較小的發動機，這樣可以改善系統的耗能性。

2.并聯式驅動系統。并聯式驅動系統是由發動機與電動機共同作用實現驅動的，將電動機作為輔助驅動系統時，功率比較小，并聯式驅動系統的發動機可以通過機械傳動控制汽車，這種系統的能量轉換率比較高，而且經濟性也比較高。并聯驅動系統比較適合城市公路穩定行駛的工況，當汽車行駛工況出現較多變化時，并聯系統的性能會大大降低，其需要安裝變速裝置。并聯式驅動系統行駛的里程稍長，但是系統比較復雜，應用的成本比較高。

3.混聯式驅動系統。混聯式驅動系統是對串聯式與并聯式系統的混合，在這一系統中，發動機的功率是由機械傳動系統傳輸到驅動設備的，并且是由驅動發電機進行發電的，發電機還可以將部分電能輸送到電池中，其產生的驅動力還可以控制汽車行駛。混聯式驅動系統為了提高控制能力，在汽車進入低速行駛階段時，主要是串聯的工作方式，而進入高速穩定階段時，是以并聯的方式進行工作，這可以實現汽車性能的最大發揮，但是這一控制系統比較復雜，造價也比較高。當汽車發動機穩定運行時，可以實現節能環保的目的。

二、混合動力汽車控制策略的現狀研究與發展

1.串聯式混合動力汽車的控制策略。當蓄電池荷電狀態（SOC）降到設定的低門限值時，發動機啟動，在最低油耗或排放點按恒功率輸出，一部分功率用于滿足車輪驅動功率要求，另一部分功率向蓄電池充電。而當蓄電池組SOC上升到所設定的高門限值時，發動機關閉，由電動機驅動車輪。當發動機功率需求小于輸出功率時，將發動機的輸出功率調整為最小值；當SOC高于下界，汽車總的需求負荷未超出電池容量但超過發動機最大功率時，則發動機輸出功率調整為最大值。發動機的功率緊緊跟隨車輪功率的變化，這與傳統的汽車運行相似。采用這種控制策略，蓄電池工作循環將消失，與充放電有關的蓄電池組損失被減少到最低程度。

2.并聯式混合動力汽車的控制策略。以車速為主要參數的控制策略這是最早也是最常采用的一種控制策略，它利用車速大小作為控制的依據。當汽車車速低于所設定的車速時，由電動機單獨驅動車輪；當車速高于所設定的車速時，電動機停止驅動，而由發動機驅動車輪；當車輪負荷比較大時，則由發動機和電動機聯合驅動車輪。這種策略利用了電動機低速大轉矩的作用，避免了發動機的怠速及低負荷工況。當車輪平均功率低于某設定值時，汽車由電動機單獨驅動；當車輪平均功率高于該設定值時，此時有利于發動機有效工作，因而發動機被啟動，電動機則停止運行。發動機啟動的最佳時機是在變速器換擋期間，這有助于獲得平穩的駕駛性能。一旦車輪平均功率超過發動機所能提供的功率時，電動機啟動，輔助發動機提供額外的功率。

3.混聯式混合動力汽車的控制策略。混聯式混合動力汽車的控制策略采用發動機作為主要動力源，電動機和電池通過提供附加轉矩的形式進行功率調峰，使系統獲得足夠的瞬時功率。由于采用了行星齒輪機構，發動機轉速可以不隨車速變化，這樣使發動機工作在最優工作點，提供恒定的轉矩輸出，而剩余的轉矩則由電動機提供。這樣電動機來負責動態部分，避免了發動機動態調節帶來的損失，而且與發動機相比，電動機的控制也更為靈敏，容易實現。在發動機最優工作曲線模式思想的基礎上，對混合動力車在特定工況點下整個動力系統的優化目標進行優化，便可得到瞬時最優工作點，然后基于系統的瞬時最優工作點，對各個狀態變量進行動態再分配。

三、結語

混合動力汽車有三種不同的種類，而且有著各自的特點以及不同的適用范圍，這三種類型分別是串聯式驅動系統、并聯式驅動系統以及混聯式驅動系統，其中串聯式驅動系統的成本比較低，但是能量轉換的效率并不高，串聯式驅動系統的結構比較復雜，而且成本比較高，混聯式驅動系統是對二者的結合，其適用范圍比較廣，而且系統具有靈活轉換的特點，在不受汽車行駛工況影響的條件下，可以實現低油耗、低排放、節能環保的控制效果。在優化混合動力汽車控制策略時，一定要以延長電池壽命，降低整車成本為目標，這樣才能促進混合動力汽車控制策略更好發展。

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