汽車底 混合動力電驅動技術的控制策略

◎馮茹

汽車底 混合動力電驅動技術的控制策略

◎馮茹

隨著社會的快速發展，交通事業也得到了迅猛發展。但是，在城市和交通事業快速發展的同時，生態問題也日趨嚴重，嚴重影響了人們正常的生活和工作。西方國家針對此問題，做出了相應規定，并對內燃機汽車的生產進行嚴格管控。我國為了保證交通運輸業和汽車業的正常發展，開始研發混合動力汽車，希望從根源上解決生態污染問題。從目前的形式來看，純電動汽車和純染料汽車的生產技術都不夠成熟，無法走入汽車市場，而混合型動力汽車能夠將發電

機和電動機的優點結合在一起，成為了汽車行業發展的重點。

圖一 汽車底盤混合動力電驅動系統結構圖

目前，混合型動力汽車的底盤是汽車行業研發的重點，工作人員要對汽車底盤進行控制數值的計算，這樣才能在保證汽車動力的基礎上降低汽車的生產成本。汽車底盤電驅動技術應用的合理性對汽車的性能有很大影響。因此，工作人員必須對汽車底盤電驅動技術進行嚴格管控。

汽車底盤混合動力電驅動系統結構分析

如今，混合動力汽車底盤是一種潛力巨大的汽車底盤，該底盤包括兩個部分：一部分是發動機，另一個部分是電動機，屬于雙軸式結構，發動機和電動機共同作用在耦合器上，并對耦合器產生一定的力，驅使汽車前行。在這個過程中，發電機借助離合器和汽車變速器相連接，而電動機則通過變化器從電池內吸取電能。在混合動力驅動下，汽車最高的車速可以達到165km/h，汽車最大的爬坡度是32.5%，汽車在100km/h內的加速時間是12.6s，完全符合國家汽車生產標準。

在混合動力的電驅動底盤中，電動機和電池以及變電器之間是采用線性連接的方式，而不是機械連接，致使汽車底盤的安裝也較為簡化，拆裝更加方便。混合動力的電驅動底盤運行模式有以下幾種：一是在發電機單獨運行模式下，電動機停止工作，發電機需要為汽車提供前行所需的所有動力。在此運行模式下，可以更好的降低電動機電池的損耗，節約電能。二是電動機單獨運行的模式。在混合動力汽車驅動初期，電動機單獨運營，發電機關閉，這樣可以降低汽車尾氣的排放量，降低汽車燃油成本。三是混合動力電驅動模式，在該模式下，發電機和電動機共同發揮作用，體現了混合動力電驅動的優勢，實現了節能環保的目標。四是發電機帶動電動機充電模式，也就是說在發電機運行，電動機關閉的狀態下，發電機可以為電動機的電池充電，保證電動機電池的電量。五是再生模式，在該模式下電動機會產生一定的負力矩，并把發動機的動能轉變為電動機的電能，以驅使汽車前行。汽車底盤混合動力電驅動系統結構圖如圖一所示。

汽車底盤混合動力電驅動技術的控制對策

在混合動力的電驅動技術控制中，系統效率是控制的關鍵，工作人員需要采用遺傳算法對系統效率進行核算。遺傳算法屬于智能型計算方法，在一個固定的計算模式下進行系統效率計算，計算結果的準確性較高。混合動力的電驅動技術控制的目標是在保證汽車性能良好的前提下，滿足汽車駕駛人員的駕駛需求，并降低汽車的駕駛成本。要想實現以上控制目標，就需要混合動力的電驅動底盤內部零件協同合作。

控制對策可以體現在以下兩個方面：一是合理確定汽車底盤的控制模式。二是合理控制混合動力底盤內部零部件的結構。但是，即便實現了系統零部件的最優化，也不代表實現了系統的最優化，工作人員還需要對底盤混合動力的電驅動系統展開全局優化。在汽車行駛過程中，如果汽車行駛的速度超過了預期的速度，汽車底盤就會開啟混合動力電驅動模式，發電機和電動機同時工作。當汽車行駛需求的功率出現負值時，底盤內部的發電機會自動關閉，電動機啟動，并與液壓聯合制動。當汽車的行駛功率小于下限P時，發電機可以完全關閉，電動機單獨工作，降低汽車的燃油成本。當混合動力汽車發電機的SOC小于Skw時，電池的電量過低，電動機就不可以繼續啟動，否則就會出現汽車故障，影響混合動力汽車的正常行駛。

在控制算法中，混合動力汽車行駛速度的限值是ua，功率的下限數值是Pmin，SOC的下限數值是Skw，這幾個數值對混合動力的電驅動技術控制效果的影響比較大。因此，必須對以上幾個數值進行優化計算，采用遺傳計算方法重新計算，計算公式如下：

Sk（t+1）=1- Sk（t）

其中，t是迭代的次數，k是變異的編碼，Sk是系統中個體在k中的位置編碼。

在MATLAB平臺中對混合動力的電驅動技術控制進行仿真，仿真中步長數值為0.01s，采用11-15工況，連續進行，仿真距離為100km。仿真的參數有：汽車的質量為1300kg，汽車行駛中風阻系數是0.36，地面阻力的系數是0.021，汽車迎風的面積為2.9㎡，地面附著的系數是0.76，輪胎的直徑是0.8m，旋轉換算的系數是1.095。在遺傳算法中，對混合動力的電驅動系統中的數值進行優化以后，汽車燃油成本降低了8.7%，混合動力汽車的性能也有所提高。

隨著汽車數量的不斷增多，生態環境問題也日益突顯，嚴重影響了人們正常的生活和工作。混合型動力汽車把發電機和電動機的優點結合在一起，降低了燃油消耗，緩解了生態污染問題。混合動力汽車底盤有五種運行模式，一是發電機單獨運行模式、二是電動機單獨運行的模式、三是混合動力電驅動模式、四是發電機帶動電動機充電模式、五是再生模式。目前，工作人員需要多混合型動力的電驅動底盤系統進行優化計算和設計，對混合動力的電驅動系統中的數值進行優化可以降低汽車的燃油成本，提高混合動力汽車的性能。

（作者單位：長春汽車工業高等專科學校）