插電式混合動(dòng)力汽車的控制策略探討

摘 要：在我國(guó)的交通事業(yè)發(fā)展中，汽車的應(yīng)用極為普遍，而汽車在使用的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的廢氣，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)污染，于是隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，插電式混合動(dòng)力汽車被研發(fā)出來(lái)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境友好和能源資源節(jié)約，給人們的日常出行和生活帶來(lái)了影響。但是插電式混合動(dòng)力汽車在使用的過(guò)程中，存在著控制問(wèn)題，影響其發(fā)展和使用。于是本文就針對(duì)插電式混合動(dòng)力汽車的控制進(jìn)行研究，促進(jìn)插電式混合動(dòng)力汽車的發(fā)展，促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：插電式；混合動(dòng)力；汽車；控制

自從我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展以來(lái)，社會(huì)建設(shè)的速度就越來(lái)越快，人們的生活水平也得到了顯著的提高，于是人們對(duì)于生活中的相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展就有了更高的要求，標(biāo)簽是隨著我國(guó)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的施行，我國(guó)人民的環(huán)保意識(shí)顯著增強(qiáng)，于是在日常生活中，人們對(duì)于環(huán)保的要求也越來(lái)越高。在我國(guó)現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，汽車行駛過(guò)程中產(chǎn)生的各種廢棄物，對(duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重污染，于是近幾年來(lái)，我國(guó)就研發(fā)出了插電式混合動(dòng)力汽車，利用混合動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車，這極大降低了汽車行駛過(guò)程中產(chǎn)生的污染物。但是插電式混合動(dòng)力汽車在使用的過(guò)程中還存在著一些問(wèn)題，其動(dòng)力控制方面存在著很多問(wèn)題，影響了插電式混合汽車的大范圍應(yīng)用，所以想要使其得到大范圍的應(yīng)用，就必須要對(duì)其控制策略進(jìn)行研究。

一、插電式混合動(dòng)力汽車的介紹

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（hybrid electric vehicle，HEV）是通過(guò)增加額外動(dòng)力源或驅(qū)動(dòng)裝置，為車輛驅(qū)動(dòng)提供部分或全部動(dòng)力，同時(shí)提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率的新型汽車。不過(guò)動(dòng)力汽車在使用的過(guò)程中，能夠?qū)χ苿?dòng)能量進(jìn)行回收，從而保證車輛行駛過(guò)程中的節(jié)能減排，而且混合式的動(dòng)力，將電能與內(nèi)燃機(jī)的能量進(jìn)行混合，可以避免單一能量形式在使用的過(guò)程中，對(duì)設(shè)備造成的負(fù)擔(dān)，從而提高車輛的，利用系數(shù)和動(dòng)力性，提高駕駛員的駕駛舒適性。

插電式混合動(dòng)力汽車與普通的混合動(dòng)力汽車相比，普通混合動(dòng)力汽車電池的容量更小，在驅(qū)動(dòng)的過(guò)程中不能進(jìn)行純電動(dòng)駕駛模式，而且不能進(jìn)行充電；但是插電式動(dòng)力混合汽車的電池容量卻比較大，而且可以從外部進(jìn)行充電，在行駛的過(guò)程中，可以使用純電動(dòng)模式進(jìn)行駕駛，從而可以幫助駕駛員實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離駕駛，因此插電式混合動(dòng)力汽車與普通的混合動(dòng)力汽車相比具有顯著優(yōu)勢(shì)。

二、插電式混合動(dòng)力汽車的結(jié)構(gòu)

插電式混合動(dòng)力汽車在結(jié)構(gòu)方面與普通的混合動(dòng)力汽車相同，可以被分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種類型。

串聯(lián)式的插電式混合動(dòng)力汽車，其發(fā)動(dòng)機(jī)不與車輪相連，所以在行駛的過(guò)程中，能夠始終保持最佳的運(yùn)行效率，能夠減少車輛行駛過(guò)程中外界因素對(duì)其運(yùn)行效率的影響，但是這種結(jié)構(gòu)方式，那雙比較大的能量消耗，能量的轉(zhuǎn)換量比較大，所以車輛行駛的過(guò)程中，系統(tǒng)的總體效率并不高，所以這種串聯(lián)式的，插電式混合動(dòng)力模式，目前被廣泛應(yīng)用于大型公交客車中。并聯(lián)式插電式混合汽車在行駛的過(guò)程中，電機(jī)與發(fā)電機(jī)是分開的，有專門的電機(jī)進(jìn)行效率調(diào)控，能夠?qū)Πl(fā)電機(jī)的工作效率進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)發(fā)電機(jī)功率不足時(shí)，電機(jī)就會(huì)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充，而發(fā)電機(jī)功率過(guò)大時(shí)，電機(jī)則會(huì)將多余的能量?jī)?chǔ)存至電池中，延長(zhǎng)車輛的行駛時(shí)間和距離，所以并聯(lián)式插電式混合汽車，在行駛的過(guò)程中具有較高優(yōu)勢(shì)，而且這種結(jié)構(gòu)的改造也比較方便，所以我國(guó)很多的內(nèi)燃機(jī)汽車都會(huì)進(jìn)行該方面的改造，改造的成本比較小。混聯(lián)式插電式混合動(dòng)力汽車在我國(guó)很多汽車中被廣泛應(yīng)用，與串聯(lián)式和并聯(lián)式相比，混聯(lián)式的結(jié)構(gòu)模式，綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)中增加了行星齒輪耦合結(jié)構(gòu)，這樣能夠保證汽車在行駛的過(guò)程中，發(fā)電機(jī)可以長(zhǎng)期在最佳效率區(qū)間進(jìn)行工作，保證車輛行駛過(guò)程中的發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率的穩(wěn)定性，該結(jié)構(gòu)避免了串聯(lián)式的過(guò)多能量轉(zhuǎn)換，也降低了并聯(lián)式的能量消耗，所以目前我國(guó)的插電式混合動(dòng)力汽車中，大部分的汽車都采用混聯(lián)式結(jié)構(gòu)形式，其在能量消耗和成本方面都有很大優(yōu)勢(shì)。

三、能量管理控制策略

1、基于規(guī)則邏輯的控制策略

該控制策略主要包括邏輯門限值能量管理控制策略，和模糊邏輯控制策略。

邏輯門限值能量管理控制策略指的是根據(jù)駕駛員踩踏板時(shí)的踏板開度變化情況，確定車輛的功率需求情況，將其與系統(tǒng)提前設(shè)置的邏輯規(guī)則進(jìn)行結(jié)合，確定出最終的發(fā)電機(jī)和電機(jī)的輸出變量值，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)在行駛的過(guò)程中處于最佳的功率區(qū)間。這種能量管理控制策略相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，而且時(shí)效性比較強(qiáng)，控制的效果也比較好，所以在現(xiàn)在的插電式混合動(dòng)力汽車中，應(yīng)用比較廣泛。在該控制策略的控制過(guò)程中，使用了遺傳算法、粒子群算法、風(fēng)險(xiǎn)算法等智能優(yōu)化算法，最大限度保證了發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中的功率控制，保證了汽車行駛的效率。

模糊邏輯控制策略是近幾年來(lái)隨著智能化技術(shù)發(fā)展起來(lái)的新型控制策略，該策略的基本思想是對(duì)人腦進(jìn)行模仿，從而進(jìn)行不確定性的概念判斷和推理思維方式，具有較強(qiáng)的非線性和大滯后性的特點(diǎn)，在控制的過(guò)程中，會(huì)應(yīng)用模糊集合和模糊規(guī)則進(jìn)行推理，用模糊邏輯代替確定規(guī)則，從而達(dá)到控制變量的目的。模糊邏輯控制在應(yīng)用的過(guò)程中，能夠?qū)Ω鞣N需求變量進(jìn)行信息的精確控制，通過(guò)模糊推理，得到最終的精確控制變量，這種與人腦思維方式類似的控制模式，在使用的過(guò)程中，其經(jīng)濟(jì)性和控制效果更好。

2、基于優(yōu)化模型的控制策略

這種控制策略主要分為數(shù)值計(jì)算優(yōu)化方法、解析優(yōu)化方法、基于簡(jiǎn)化模型的優(yōu)化控制方法、瞬時(shí)優(yōu)化控制方法，和基于效率正規(guī)化的優(yōu)化方法。

數(shù)值計(jì)算優(yōu)化方法，指的是利用動(dòng)態(tài)規(guī)劃對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行最優(yōu)控制，通過(guò)數(shù)值計(jì)算優(yōu)化方法，能夠?qū)Σ咫娛交旌蟿?dòng)力汽車行駛過(guò)程中的能量運(yùn)行情況和消耗情況進(jìn)行全局優(yōu)化，可以通過(guò)系統(tǒng)設(shè)置，對(duì)燃油的經(jīng)濟(jì)性和排放水平進(jìn)行性能指標(biāo)的確認(rèn)，并進(jìn)行性能參數(shù)的約束，從而對(duì)整個(gè)插電式混合動(dòng)力汽車的運(yùn)行情況進(jìn)行有效控制。解析優(yōu)化方法是最優(yōu)控制理論中的重要內(nèi)容，通過(guò)該方法可以得到最優(yōu)控制律。等下燃油消耗最小法，主要是針對(duì)車輛行駛中的電動(dòng)機(jī)油耗和蓄電池耗電量進(jìn)行的控制，通過(guò)該方法，能夠?qū)︸{駛過(guò)程中的燃油量和耗電量進(jìn)行控制，減少能量的消耗，使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠保持最佳的運(yùn)行效率，延長(zhǎng)車輛的行駛時(shí)間。

結(jié)束語(yǔ)：目前插電式混合動(dòng)力汽車在我國(guó)的汽車行業(yè)中已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用，但是在行駛的過(guò)程中，其能量控制頻頻出現(xiàn)問(wèn)題，影響車輛的行駛時(shí)間和效率，因此在插電式混合動(dòng)力汽車的應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)能量控制策略進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn)

[1] 高建平，張磊敏，孫中博，郗建國(guó).基于工況影響的插電式混合動(dòng)力汽車控制策略優(yōu)化[J].中國(guó)機(jī)械工程，2017，28（15）：1770-1777.

[2] 連靜，劉爽，李琳輝，周雅夫，楊帆，袁魯山.插電式混合動(dòng)力汽車車速預(yù)測(cè)及整車控制策略[J].控制理論與應(yīng)用，2017，34（05）：564-574.

[3] 莊偉超，丁洋，邱立琦，王良模，鄒小俊，郭福祥.插電式混合動(dòng)力汽車控制策略的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2016，45（06）：11-17.

[4] 王永寬，錢立軍，牛禮民.插電式混合動(dòng)力汽車雙模糊控制策略及其優(yōu)化[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，2016，30（02）：209-217.

作者簡(jiǎn)介

黃艷（1988-9-27），女，吉林洮南人，學(xué)歷：學(xué)士，工作單位：上汽大眾汽車有限公司南京分公司，助理工程師

（作者單位：上汽大眾汽車有限公司南京分公司）