混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

【摘 要】混合動(dòng)力汽車(chē)是貫徹節(jié)能環(huán)保理念的新技術(shù)，是現(xiàn)代汽車(chē)研發(fā)的重點(diǎn)。但是由于技術(shù)的簡(jiǎn)直，混合動(dòng)力汽車(chē)的控制策略尚存在許多問(wèn)題，有待進(jìn)一步解決。因此，文章主要針對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)展開(kāi)分析。

【關(guān)鍵詞】混合動(dòng)力汽車(chē)；控制策略；研究現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

隨著現(xiàn)代人們節(jié)能、環(huán)保理念的提升，汽車(chē)制造業(yè)也越來(lái)越重視開(kāi)發(fā)節(jié)能環(huán)保型汽車(chē)。混合動(dòng)力汽車(chē)具備傳統(tǒng)汽車(chē)以及電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)，具有耗油少、排放低、動(dòng)力性能不弱于傳統(tǒng)汽車(chē)且造價(jià)成本顯著低于電動(dòng)汽車(chē)，成為現(xiàn)代各大汽車(chē)生產(chǎn)公司以及相關(guān)結(jié)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。

一、控制策略對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)的重要性

混合動(dòng)力汽車(chē)與傳統(tǒng)汽車(chē)及電動(dòng)汽車(chē)最大的不同之處在與其擁有兩種或以上車(chē)載能量源，其中有一種為高功率能量源，通過(guò)兩種能量源之間的互補(bǔ)，能夠提高汽車(chē)的性能。要想?yún)f(xié)調(diào)兩種能量源，就需要具備科學(xué)的控制策略。控制策略是混合動(dòng)力汽車(chē)的核心，其能夠根據(jù)汽車(chē)在形式過(guò)程中對(duì)動(dòng)力的需求，自動(dòng)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的輸出功率[1]。應(yīng)用控制策略有助于優(yōu)化動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)，達(dá)到最好的燃油效益、最低成本、最號(hào)的動(dòng)力性能。目前常見(jiàn)的混合動(dòng)力汽車(chē)主要分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。當(dāng)混合動(dòng)力汽車(chē)的生產(chǎn)類(lèi)型確定后，制定科學(xué)的控制策略是保障節(jié)能環(huán)保的關(guān)鍵。

目前的混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略仍存在實(shí)用性不高、可行性較低的問(wèn)題，只有通過(guò)實(shí)踐才能夠提高設(shè)計(jì)與實(shí)際驅(qū)動(dòng)的相符性。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，自適應(yīng)控制、模糊理論等在混合動(dòng)力汽車(chē)的控制策略中也有一定的應(yīng)用價(jià)值。自適應(yīng)控制通過(guò)考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)的能耗和廢氣排放，保障驅(qū)動(dòng)的效率和質(zhì)量。；但是在實(shí)際過(guò)程中對(duì)各部件性能的參數(shù)要求高，且受到電池老化、發(fā)動(dòng)機(jī)特征等方面的影響，容易出現(xiàn)動(dòng)力過(guò)低等問(wèn)題。模糊理論在混合動(dòng)力切除的控制策略中具有較高的應(yīng)用價(jià)值，具有魯棒性高的優(yōu)勢(shì)，因此，其在混合動(dòng)力汽車(chē)中的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)之一[2]。總而言之，控制策略與混合動(dòng)力汽車(chē)的使用性能具有較大的影響，需要重視控制策略的創(chuàng)新，推動(dòng)我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)的研發(fā)。

二、混合動(dòng)力汽車(chē)類(lèi)型、特點(diǎn)及控制策略

混合動(dòng)力汽車(chē)主要分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式這三種類(lèi)型，因此，文章主要針對(duì)串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及控制策略展開(kāi)分析：

（一）串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要由發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)組成。電動(dòng)機(jī)通過(guò)發(fā)電實(shí)現(xiàn)控制器對(duì)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)，在此過(guò)程中，電池起到平衡電動(dòng)機(jī)輸入、輸出功率的效果：當(dāng)電動(dòng)機(jī)發(fā)電功率超過(guò)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)所需功率時(shí)，控制器能夠控制電流進(jìn)入電池；若電動(dòng)機(jī)發(fā)電功率低于驅(qū)動(dòng)汽車(chē)所需功率時(shí)，控制器則控制電池提供所需功能[3]。該系統(tǒng)具有自由性高、操縱簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，但是且也存在效率低、持續(xù)時(shí)間短的問(wèn)題。

在串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車(chē)行駛工作無(wú)直接影響，因此，控制策略的主要任務(wù)是優(yōu)化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率和減少排放。筆者主要針對(duì)功率跟蹤式控制模式展開(kāi)分析，該控制模式主要是根據(jù)電池的點(diǎn)亮以及電荷來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行與否，并能夠有效調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率，從而滿足汽車(chē)驅(qū)動(dòng)的需求[4]。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率低于驅(qū)動(dòng)所需功率時(shí)，控制器可以將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率使得調(diào)高；當(dāng)電量下降，驅(qū)動(dòng)汽車(chē)所需功率超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)，可以通過(guò)提高電池的功率來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（二）并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)模式

并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)器的共同運(yùn)行或獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)電動(dòng)機(jī)作為輔助動(dòng)力來(lái)源時(shí)，可以適當(dāng)調(diào)節(jié)功率。其與串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)模式相比，具有較高的運(yùn)行效率，且經(jīng)濟(jì)性能顯著優(yōu)于串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)模式。并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)模式能夠有效提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)效益，并且能夠有效提高汽車(chē)的穩(wěn)定性。但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高昂等因素的影響，導(dǎo)致其在混合動(dòng)力汽車(chē)中的實(shí)際應(yīng)用受到限制。

并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)控制策略仍存在一定的問(wèn)題，有待進(jìn)一步解決。筆者主要闡述實(shí)際運(yùn)用最廣泛的以車(chē)速為參數(shù)的控制策略：該方法主要根據(jù)車(chē)速進(jìn)行控制，當(dāng)車(chē)速低于一定標(biāo)準(zhǔn)的車(chē)速時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠單獨(dú)承擔(dān)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛的任務(wù)；當(dāng)車(chē)速高于標(biāo)準(zhǔn)車(chē)速后，電動(dòng)機(jī)停止工作，并由發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛；當(dāng)車(chē)載負(fù)荷量較大時(shí)，可以采用聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的方式，能夠有效保障驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)作效率。

（三）混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)模式

混聯(lián)式是綜合了上述兩種模式，當(dāng)汽車(chē)慢速行駛時(shí)，汽車(chē)主要采用串聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)；當(dāng)汽車(chē)快速行駛時(shí)，主要采用并聯(lián)方式驅(qū)動(dòng)[5]。這種模式能夠有效滿足汽車(chē)行駛的各方面需求，但是由于使用技術(shù)較為高端，對(duì)于汽車(chē)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及制造技術(shù)的要求較高。這種方式能夠有效保障驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率，并且實(shí)現(xiàn)了低排放和低能耗，具有較高的綠色環(huán)保效果。

筆者主要分析了發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作的控制策略，該方法是采用發(fā)動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿υ矗ㄟ^(guò)電動(dòng)機(jī)輔助驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)保障汽車(chē)的功率。由于這種模式采取的是齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，車(chē)速對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的影響小，能夠保障發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)作效率，電動(dòng)機(jī)能夠通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，彌補(bǔ)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的不足，提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

結(jié)束語(yǔ)

文章首先分析了控制策略對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)的重要性，然后闡述了混合動(dòng)力汽車(chē)類(lèi)型、特點(diǎn)及控制策略，旨在提高我國(guó)混合動(dòng)力汽車(chē)的研究。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：張騫，1985年11月，男，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，助教，主要研究方向?yàn)槠?chē)檢測(cè)與診斷技術(shù)，汽車(chē)電子控制，新能源汽車(chē)系統(tǒng)等。