混合動力汽車控制策略研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

【摘 要】混合動力汽車是貫徹節(jié)能環(huán)保理念的新技術(shù)，是現(xiàn)代汽車研發(fā)的重點。但是由于技術(shù)的簡直，混合動力汽車的控制策略尚存在許多問題，有待進一步解決。因此，文章主要針對混合動力汽車控制策略的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢展開分析。

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

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

一、控制策略對混合動力汽車的重要性

混合動力汽車與傳統(tǒng)汽車及電動汽車最大的不同之處在與其擁有兩種或以上車載能量源，其中有一種為高功率能量源，通過兩種能量源之間的互補，能夠提高汽車的性能。要想?yún)f(xié)調(diào)兩種能量源，就需要具備科學的控制策略。控制策略是混合動力汽車的核心，其能夠根據(jù)汽車在形式過程中對動力的需求，自動調(diào)節(jié)發(fā)動機與電動機的輸出功率[1]。應用控制策略有助于優(yōu)化動力系統(tǒng)設計，達到最好的燃油效益、最低成本、最號的動力性能。目前常見的混合動力汽車主要分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。當混合動力汽車的生產(chǎn)類型確定后，制定科學的控制策略是保障節(jié)能環(huán)保的關(guān)鍵。

目前的混合動力汽車控制策略仍存在實用性不高、可行性較低的問題，只有通過實踐才能夠提高設計與實際驅(qū)動的相符性。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的不斷進步，自適應控制、模糊理論等在混合動力汽車的控制策略中也有一定的應用價值。自適應控制通過考慮到發(fā)動機的能耗和廢氣排放，保障驅(qū)動的效率和質(zhì)量。；但是在實際過程中對各部件性能的參數(shù)要求高，且受到電池老化、發(fā)動機特征等方面的影響，容易出現(xiàn)動力過低等問題。模糊理論在混合動力切除的控制策略中具有較高的應用價值，具有魯棒性高的優(yōu)勢，因此，其在混合動力汽車中的應用成為研究熱點之一[2]。總而言之，控制策略與混合動力汽車的使用性能具有較大的影響，需要重視控制策略的創(chuàng)新，推動我國混合動力汽車的研發(fā)。

二、混合動力汽車類型、特點及控制策略

混合動力汽車主要分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式這三種類型，因此，文章主要針對串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)及控制策略展開分析：

（一）串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)

串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)主要由發(fā)電機和電動機組成。電動機通過發(fā)電實現(xiàn)控制器對汽車的驅(qū)動，在此過程中，電池起到平衡電動機輸入、輸出功率的效果：當電動機發(fā)電功率超過驅(qū)動汽車所需功率時，控制器能夠控制電流進入電池；若電動機發(fā)電功率低于驅(qū)動汽車所需功率時，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、操縱簡單的優(yōu)點，但是且也存在效率低、持續(xù)時間短的問題。

在串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)中，發(fā)動機與汽車行駛工作無直接影響，因此，控制策略的主要任務是優(yōu)化驅(qū)動系統(tǒng)的運行效率和減少排放。筆者主要針對功率跟蹤式控制模式展開分析，該控制模式主要是根據(jù)電池的點亮以及電荷來控制發(fā)動機的運行與否，并能夠有效調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出功率，從而滿足汽車驅(qū)動的需求[4]。當發(fā)動機功率低于驅(qū)動所需功率時，控制器可以將發(fā)動機輸出功率使得調(diào)高；當電量下降，驅(qū)動汽車所需功率超過發(fā)動機最大功率時，可以通過提高電池的功率來實現(xiàn)。

（二）并聯(lián)式驅(qū)動模式

并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機與電動器的共同運行或獨立運行，當電動機作為輔助動力來源時，可以適當調(diào)節(jié)功率。其與串聯(lián)式驅(qū)動模式相比，具有較高的運行效率，且經(jīng)濟性能顯著優(yōu)于串聯(lián)式驅(qū)動模式。并聯(lián)式驅(qū)動模式能夠有效提高發(fā)動機的經(jīng)濟效益，并且能夠有效提高汽車的穩(wěn)定性。但是由于其結(jié)構(gòu)復雜，成本高昂等因素的影響，導致其在混合動力汽車中的實際應用受到限制。

并聯(lián)式混合動力汽車控制策略仍存在一定的問題，有待進一步解決。筆者主要闡述實際運用最廣泛的以車速為參數(shù)的控制策略：該方法主要根據(jù)車速進行控制，當車速低于一定標準的車速時，電動機能夠單獨承擔驅(qū)動車輛的任務；當車速高于標準車速后，電動機停止工作，并由發(fā)動機來驅(qū)動車輛；當車載負荷量較大時，可以采用聯(lián)合驅(qū)動的方式，能夠有效保障驅(qū)動系統(tǒng)的運作效率。

（三）混聯(lián)式驅(qū)動模式

混聯(lián)式是綜合了上述兩種模式，當汽車慢速行駛時，汽車主要采用串聯(lián)方式驅(qū)動；當汽車快速行駛時，主要采用并聯(lián)方式驅(qū)動[5]。這種模式能夠有效滿足汽車行駛的各方面需求，但是由于使用技術(shù)較為高端，對于汽車結(jié)構(gòu)設計以及制造技術(shù)的要求較高。這種方式能夠有效保障驅(qū)動系統(tǒng)的效率，并且實現(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)動機恒定工作的控制策略，該方法是采用發(fā)動機作為主要動力源，通過電動機輔助驅(qū)動的方式來保障汽車的功率。由于這種模式采取的是齒輪結(jié)構(gòu)設計，車速對于發(fā)動機轉(zhuǎn)速的影響小，能夠保障發(fā)動機的運作效率，電動機能夠通過動態(tài)調(diào)節(jié)，彌補了驅(qū)動系統(tǒng)的不足，提高了驅(qū)動系統(tǒng)的運行效率。

結(jié)束語

文章首先分析了控制策略對混合動力汽車的重要性，然后闡述了混合動力汽車類型、特點及控制策略，旨在提高我國混合動力汽車的研究。

參考文獻：

[1]趙峰，羅禹貢，李克強等.混合動力汽車牽引力分層控制與硬件在環(huán)試驗[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2013，42（4）：8-12.

[2]連靜，韓虎，李琳輝等.基于傳動系統(tǒng)效率最優(yōu)的混合動力汽車控制策略研究[J].大連理工大學學報，2013，53（5）：666-670.

[3]于秀敏，曹珊，李君等.混合動力汽車控制策略的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢[J].機械工程學報，2016，42（11）：10-16.

[4]于海生，張建武，張彤等.電磁功率分流混合動力汽車傳動控制模式研究[J].農(nóng)業(yè)機械學報，2012，43（6）：1-7.

[5]朱慶林，王慶年，曾小華等.基于V模式的混合動力汽車多能源動力總成控制器開發(fā)平臺[J].吉林大學學報（工學版），2013，37（6）：1242-1246.

作者簡介：張騫，1985年11月，男，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，助教，主要研究方向為汽車檢測與診斷技術(shù)，汽車電子控制，新能源汽車系統(tǒng)等。