對并聯混合動力汽車控制模式探究受《浙江省大學生科技創新活動計劃（新苗人才計劃）》資助

唐杭斌 蔡高良 吳日晨

摘 要：隨著科學技術的發展，特別是機械制造技術的發展，并聯混合電力汽車成為現在電動汽車發展的主要方向。混合動力汽車在一定程度上解決了純電動汽車在行駛里程和初始成本上的一些難題，使得混合動力汽車的行駛里程增加、初始成本降低。但是并聯混合動力汽車在控制模式上還存在一定的問題，這些問題影響著并聯混合動力汽車的發展。筆者將結合并聯混合動力汽車的相關技術應用，對并聯混合動力汽車的驅動系統、能量流動、工作模式等進行相關的研究，提出并聯混合動力汽車控制模式的相關意見和建議。

關鍵詞：并聯混合動力；汽車；控制模式

隨著環境污染越來越嚴重，環保型的新型汽車成為現在汽車發展的主要方向。在這樣的大背景下各國制定各項政策鼓勵環保型汽車的發展，其中電動汽車是環保型汽車的主要發展方向。電動汽車在剛開始研究生產中遇到了不少的技術難題，但是在相關科技人員的研究下這些問題大部分已經被解決。在現在的電動汽車當中，并聯混合動力汽車是電動汽車的重要類型。并聯混合動力汽車利用先進技術解決了電動汽車行駛里程短和初始成本高的難題。在并聯混合動力汽車當中汽車的控制模式是并聯混合動力汽車的核心內容。并聯混合動力汽車的控制模式能使電動汽車根據駕駛員的相關指令和行駛的路況信息配置汽車的能量、優化汽車的行駛狀況，降低汽車的能量消耗從而實現并聯混合動力汽車性能的良好提升。本文中對并聯混合動力汽車的相關的控制模式進行了研究，對并聯混合動力汽車的控制模式提出了自己的意見和建議。

1并聯混合動力汽車的驅動系統

現在的并聯混合動力汽車采用的兩套獨立的驅動系統，即發電機和電動機獨立驅動系統。這兩種驅動程序有三種驅動方式，第一種是發電機單獨驅動，這是通過發電機驅動系統的離合器來實現速度的控制的；第二種是電動機單獨驅動，這種驅動壓實靠單獨的離合器來控制；第三種是兩種驅動系統共同驅動的混合驅動。在現在的并聯混合動力汽車當中主要運用的是第三種驅動系統。在一些特殊的情況下可以采用前兩種的單獨驅動系統。

2并聯混合動力汽車的工作方式和你能量流動

并聯混合動力汽車有三種驅動方式，在這三種驅動模式下并聯混合動力汽車有著不同的工作方式和相關的能量流動。根據并聯混合動力汽車的運行情況并聯混合動力汽車有五種工作模式和相應的能量流動方式。這五種模式有三種是在啟動到正常行駛、高SOC時的電動驅動方式，一種是加速或者爬坡狀態下的混合驅動方式；另外一種是在減速或者制動狀態下能量回收模式。在每種狀態下并聯混合動力汽車的能量流動有著自己的特點。

3并聯混合動力汽車的控制模式

并聯混合動力汽車的控制模式是一種較為先進的電動汽車控制模式。并聯混合動力汽車的控制系統涉及到機械、電器、化學和熱力等內容，它是一個較為復雜的非線性動態控制系統。在并聯混合動力汽車的控制模式的研究當中，有效調節好各子系統、實現能量在各子系統之間的良好分配、并且根據相應的駕駛狀態來分配燃料是現在并聯混合動力汽車控制模式研究的主要方向。根據現在并聯混合動力汽車的相關性能要求，并聯混合動力汽車控制模式設計的基本原則是：減少發動機的開動次數、合理分配電動汽車的能源，實現能源的優化配置，提高能源利用效率、控制電動機的高效工作區域、實現動態系統的良好。在電動汽車研發的早期，相關的研究大部分是集中在速度的調控上。這種控制模式基本上采用把電動汽車的啟動速度設置為一個定值，然后根據汽車的行駛速度判定汽車的工作狀態和工作模式。這種根據速度的控制模式簡單、易于被相關的技術人員所理解，技術要求相對較低，所以在原始的并聯混合動力汽車當中運用較多。但是這種基于速度的控制模式也有著自身的缺點，由于其是靠單一的速度參數來實現控制的，所以其整體的動態性較差、汽車的效率較低。由于這些缺點的存在現在的并聯混合動力汽車主要是功率或者轉矩控制。現在并聯混合動力汽車的這種控制模式主要有以下四種：智能控制模式、瞬時優化控制模式、全局最優控制模式、邏輯門控制模式。

3.1智能控制模式

智能控制模式是以仿生學為基礎，根據被控制狀態的信息變化，進行相關的定性、定量信息分析研究，從而實現對相關難以通過數學建模系統的良好控制。由于并聯混合動力汽車的控制系統是一種非線性的復雜控制系統，所以并聯混合動力汽車是適合智能控制模式的。目前在并聯混合動力汽車的智能控制模式當中有三種控制策略：神經網絡控制、遺傳算法控制、模糊邏輯控制。這三種控制個有著自身的特點和特色，但是這三種控制模式也有著自身的缺點。在實際的應用當中如果能把三者結合起來，將會大大提高并聯混合動力汽車智能控制的性能和質量。

3.2瞬時優化控制模式

在現代的并聯混合動力汽車控制系統當中為了解決規則邏輯門控制模式當中未考慮動態變化的缺點開發了瞬時最優控制模式。這種控制模式也叫做實時控制模式。這種瞬時最優控制模式有功率損失最小控制模式和等效燃油消耗最少兩種控制模式。這兩種控制模式的有著相同的出發點，但是卻有著不同的控制方法和控制途徑。這兩種控制模式都能實現對并聯混合動力汽車的瞬時良好控制。但是這兩種控制模式也有著自身的缺點，主要表現在計算量較大、設計成本較高，相關技術的實現是較為困難的。所以這種瞬時優化控制模式對現在的并聯混合動力汽車的控制技術來講還存在一定的技術難題，這些難題的存在將影響這種控制模式的相關效果。

3.3全局最優控制模式

在并聯混合動力汽車的瞬時最優控制模式當中無法保障電動汽車在整個運行過程中達到最優。為了改善這種缺點相關的技術人員研發了全局最優控制模式。這種全局最優模式是在最優控制理論和最優方法的基礎之上研發的一套混合動力控制系統。但是在現在的控制模式研究當中還是局限于相關的數學建模研究和相關的動態規劃理論研究。這些相關的全局最優控制模式的相關理論還是不成熟的，在研究當中需要大量的計算，實時性較低。

3.4邏輯門控制模式

邏輯門控制模式當是根據發動機的靜態效率曲線來實現對相關數據的研究分析的。在相關的控制模式研究當中要對加速信號、電池SOC、整車功率等進行相關的研究和分析。在邏輯門控制模式的電力控制模式是在數學中平均差和方差的基礎上進行研究的。邏輯門控制模式的計算較為簡單，容易實現相關的控制。但是在最優控制上還存在一定的缺點。

4小結

并聯混合動力汽車是現在電動汽車發展的主要方向。通過相關的研究和分析可以看出并聯混合動力汽車的控制模式還不夠成熟，多數的控制模式實用性較低，多數還處在研發階段。所以對現在的并聯混合動力汽車來說開發一種實用性高、技術可靠的控制模式是現在并聯混合動力汽車應該主要解決的問題。

參考文獻

[1]周雅夫，辛世界，隆武強.混合動力電動汽車多能源原型控制器研究[J].大連理工大學學報.2004，（11）：145-146.

[2]劉濤， 姜繼海. 靜液傳動混合動力汽車的研究與進展[J]. 汽車工程， 2009，5（31）： 156-157.

[3]童毅， 歐陽明高. 前向式混合動力汽車模型中傳動系建模與仿真[J]. 汽車工程， 2006， 25（5）： 189-190.

作者簡介：

唐杭斌（1992.3-），男 浙江工業大學教育科學與技術學院，學士，從事機電一體化，機械控制，注塑模具研究，《機電一體化》發表的時候加上這么句話， 受《浙江省大學生科技創新活動計劃（新苗人才計劃）》資助