混合動力電動汽車動力切換協調控制綜述

江勝波

貴州交通技師學院 貴州省貴陽市 550008

與我國傳統的汽車相比，混合動力電動汽車是一種運用多種動力進行汽車驅動的新型汽車，我國的混合動力電動汽車科研人員通過對汽車的動力切換系統進行研究，從中尋找出提高混合動力電動汽車動力切換系統的驅動效率的有效解決方案，對混合動力電動汽車的混合動力系統提出了行之有效的系統能量協調管理策略，確保混合動力電動汽車能適應各種路況。因混合動力電動汽車的動力切換工作模式組合類型較多，導致了各種動力切換工作之間的問題出現。例如動力工作模式的切換問題、動力驅動模式之間的切換問題，下文筆者就這些問題進行分析。

1 混合動力切換協調控制研究現狀

上世紀九十年代，國外的大部分汽車公司開始研發混合動力電動汽車，美國主要以生產排量處于中大等級的混合動力電動汽車為主，而日本則是主要生產本田和豐田汽車中運用JSG+行星輪系和JSG+CVT汽油混合動力系統為主的混合動力汽車。我國的混合動力電動汽車的科研項目研發時間較為落后，研發的混合動力電動汽車大多都處在低度或中度混合動力電動汽車階段。

國內外對于混合動力電動汽車技術的研究，大多都集中研究混合動力電動汽車的能源協調管理方案、混合動力機電耦合機構、混合動力電動汽車動力切換系統規律和動力切換協調控制等方面。通過分析豐田動力汽車的混合動力切換控制問題，研究混合動力電動汽車的混合動力切換協調控制系統，對我國的混合動力電動汽車的發展提出一些可行性建議。豐田Prius汽車采用的混合動力系統主要由發動機、發電機、電動機和行星齒輪機構組成。行星齒輪機構的太陽輪、齒圈和行星齒輪架分別與發電機、電動機和發動機連接，同時齒圈和減速齒輪相吻合。通過控制可測的發電機轉矩，利用系統的行星齒輪直接計算出發動機轉矩，通過將所需轉矩減去發電機上的轉矩得到發電機的目標轉矩，確保發動機和電動機能夠正常運行。

通過上面對豐田Prius汽車的混合動力切換協調控制系統，可以對我國目前的關于混合動力電動汽車動力切換協調控制系統的研究有所影響。從現階段混合動力電動汽車的動力切換協調控制系統上分析，大多數的混合動力切換協調控制系統都是通過喲補償電動機轉矩進行動力控制的；從獲得發動機轉數參數的方法來分析，目前的獲得數據方法主要是通過發動機直接提供轉矩參數、應用MAP圖標定法獲取發動機參數、應用模型估計法進行數據分析、應用信號檢測分析法；從車輛動力學建模工程中分析，大多數混合動力電動汽車動力切換協調控制科研項目多采用車輛動力學建模工具，應用專業軟件進行建模工作；從試驗方法上分析，大多數的混合動力電動汽車動力切換協調控制科研研究很少應用整車試驗，大多都是應用離線仿真的方法進行試驗。

2 混合動力切換協調控制關鍵技術

在我國的混合動力電動汽車動力切換協調控制系統研究過程中，為了解決有關混合動力系統中動力協調控制問題，要求我國的相關技術科研人員將混合動力電動汽車內部運行的協調機理進行研究，制定出能夠有效解決動力協調控制問題的對策，通過對電動機和發動機的轉矩進行實時監控，為系統的穩定性提供判斷依據。

2.1 混合動力電動汽車動力切換系統與車輛動力學建模

將混合動力電動汽車的發動機、發電機、電動機等設備在不同的工作情況下，建立各自的動力學模型，通過轉矩模型觀測器對汽車內部的主要運行設施進行實時的數據監控，得到相應的動態數據變化模型，通過對發電機和電動機的動力特性進行專業分析，研究混合動力電動汽車的動力切換協調控制系統中的各個供能裝置與耗能裝置之間的關系。

2.2 基于模型預測的電動機轉矩補償控制

通過對混合動力電動汽車的駕駛狀態、動力的切換穩定時間和駕駛工作狀況進行分析，得出這些因素對動力切換協調系統的影響，將電動汽車在正常運行過程中的電動機轉矩補償確保動力供應穩定的問題進行解決，確保混合動力電動汽車的動力切換處于穩定狀態。

2.3 混合動力系統動力切換動態協調控制的試驗研究

在混合動力系統動力切換動態協調控制的試驗研究過程中，通過進行仿真模擬研究得到一定的經驗，但這種研究方式得到的數據與混合動力電動汽車實際使用過程中的數據之間依然存在一定的差距，這對科研研究項目的調整提出了一定的要求。通過搭建硬件設施盡可能的貼近混合動力電動汽車正式投入使用時的數據，通過驗證和修改典型狀態下混合動力系統的動態數據，研究出相關的混合動力系統動力協調控制技術。

2.4 混合動力電動汽車動力切換時的瞬態穩定性

在進行混合動力電動汽車動力切換時的瞬態穩定性實驗時，應考慮到混合動力電動汽車在正常行駛過程中的動力系統運行模式和動力系統在運行中的相關數據。在汽車正常行駛過程中準備進行動力系統切換時，考慮相關數據的瞬態穩定性問題，通過建立一個將汽車進行動力切換數據實時記錄的動態分析模型，將電動汽車在各種動力切換模式工作之間的臨界值找到。

掌握混合動力電動汽車動力系統的動力切換協調控制技術的過程，需要通過軟件仿真試驗對混合動力系統動力切換協調控制的數據進行詳細的對比分析，在科研項目研究后期時，要通過硬件設施對混合動力系統動力切換協調控制數據進行進一步的試驗，從實驗中所需的零件到對整個混合動力電動汽車的試驗都要進行分析處理，當經濟條件允許的情況下，可以使混合動力電動汽車在正常路況行駛，通過施加真實的道路負載，對混合動力電動汽車的動力切換協調控制系統的實況運行狀態進行實時監控，確保混合動力協調控制系統能夠正常運行。將混合動力電動汽車在進行動力切換時的瞬態穩定性進行有效的控制，保障混合動力電動汽車在進行動力切換時不會出現故障，確保汽車在正常行駛過程中的絕對安全。

3 結語

隨著我國混合動力電動汽車的科研工作不斷開展，混合動力電動汽車的動力切換協調控制技術逐漸的走向成熟，我國的相關科研人員就混合動力汽車的多樣性工作模式帶來的動力切換協調控制問題進行詳細的分析研究。在我國的混合動力電動汽車的動力切換協調控制技術研究過程中，我國的混合動力切換協調控制關鍵技術主要是建立與車輛動力學和混合動力切換系統的模型、基于模型進行電動機轉矩補償控制技術、對混合動力系統動力切換動態協調控制的試驗研究方法、對混合動力系統動力切換動態時瞬態穩定性監控，這些技術將影響混合動力電動汽車的動力切換協調控制技術的發展進步，對我國的混合動力電動汽車的動力切換協調控制系統將有著實質性的進步，有效的解決了我國混合動力電動汽車中多種工作模式之間的協調控制問題，是我國的混合動力電動汽車的發展歷程中的重要里程碑。