基于一種插電式混合動力汽車的控制方法研究

趙金國 閻治安

摘 要：針對現(xiàn)有插電式混合動力汽車的控制方法的設(shè)計(jì)所存在之缺陷，文章提出了將插電式混合動力汽車整車需求轉(zhuǎn)矩Treq、動力電池的荷電量SOC和車速V，傳遞給控制模塊的動力控制系統(tǒng)的方案。該方案的關(guān)鍵之處是采用模糊分層控制，使得混合動力汽車動力控制系統(tǒng)有效地控制車輛發(fā)動機(jī)和驅(qū)動電機(jī)達(dá)到行駛時期的最佳狀態(tài)，從而交大幅度地提高了汽車的續(xù)航能力。通過對該控制方法地建模仿真，結(jié)果表明文章設(shè)計(jì)的模糊分層控制方法可以滿足要求。

關(guān)鍵詞：插電式;混合動力汽車;模糊分層控制;仿真

中圖分類號：U469.7;TN710.9? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B? 文章編號：1671-7988（2020）22-69-04

Abstract： In view of the defects in the design of the current control methods of plug-in hybrid electric vehicles， this paper proposes a scheme of transferring the demand torque Treq， the SOC of power battery and the speed V of plug-in hybrid electric vehicles to the power control system of the control module. The key of the scheme is to adopt the fuzzy hierarchical control， so that the hybrid electric vehicle power control system can effectively control the vehicle engine and drive motor to reach the optimal state during the driving period， thus greatly improving the vehicle's endurance. The simulation results show that the fuzzy hierarchical control method can meet the requirements.

Keywords： Plug-in; Hybrid vehicle; Fuzzy hierarchical control; The simulation

CLC NO.： U469.7; TN710.9? Document Code： B? Article ID： 1671-7988（2020）22-69-04

引言

插電式混合動力汽車是一種處于動力汽車和純電動汽車之間的車型，融合了電動汽車和汽油車的優(yōu)勢[1]。但是，到目前為止，插電式混合動力汽車的現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案還不完善、成熟，性能還不夠理想，主要體現(xiàn)在其驅(qū)動方式不合理，控制方法該沒有得到優(yōu)化，使得插電式混合動力汽車的應(yīng)用受到限制。本文提出了一種新的混合動力汽車控制方法，該插電式混合動力汽車可以使用較高的充電功率電池，也可以通過外部充電來提高混合動力汽車的動力性能。在城市路況或低速條件下，可采用純電動模式行駛。該駕駛階段的汽車零排放，環(huán)保效果較好。當(dāng)動力電池充電狀態(tài)較低或電機(jī)的峰值功率無法達(dá)到車輛所需功率時，車輛依靠車輛控制器自動啟動發(fā)動機(jī)，帶動電機(jī)一起輸出功率，具有高度的可行性和有效性，汽車的性能較好，并且行駛里程也會變長。

1 工作結(jié)構(gòu)

本文設(shè)計(jì)了插電式混合動力汽車控制模塊，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。主要包括發(fā)動機(jī)模塊、動力電池模塊、電機(jī)模塊和控制模塊。電機(jī)包括第一輪轂電機(jī)、第二輪轂電機(jī)。第一輪轂電機(jī)、第二輪轂電機(jī)的輸出端分別與混合動力連接。混合動力汽車的前軸主減速器-差速器的汽車的兩個后輪機(jī)械連接。動力電池通過逆變器與起動發(fā)電一體機(jī)[2]、第一輪轂電機(jī)、第二輪轂電機(jī)電氣相輸出端通過前橋半軸和混合動力汽車的兩個前輪相連;前軸主減速器-差速器的輸入端依次通過變速器、離合器、起動發(fā)電一體機(jī)和發(fā)動機(jī)的輸出端機(jī)械連接[3]。

控制模塊分別與第一輪轂電機(jī)、第二輪轂電機(jī)、動力電池、發(fā)動機(jī)、起動發(fā)電一體機(jī)電氣相連。控制模塊包含主控制單元、輪轂電機(jī)控制單元、動力電池控制單元和發(fā)動機(jī)控制單元。

采用該技術(shù)方案，可以使用荷電量更大的動力電池，還可以外接充電，提高混合動力汽車的動力性能。在城市路況或者車速較低等情況下，完全可以用純電模式行駛，這種行駛階段的汽車是零排放的，環(huán)保效果極佳，汽車的性能較好，行駛里程隨之變長。

2 技術(shù)方案

1）獲取汽車的整車需求轉(zhuǎn)矩Trep、動力電池的荷電量SOC和車速V，并將其傳遞給控制模塊。令SOClo、SOChi分別為預(yù)先設(shè)定的荷電狀態(tài)最小值、荷電狀態(tài)最大值，Vmin為預(yù)設(shè)的模式切換車速。

2）控制模塊將Trep和0進(jìn)行比較，將SOC分別和SOClo、SOChi進(jìn)行比較、將V和Vmin進(jìn)行比較;

3）當(dāng)Treq<0且SOC

4）當(dāng)Treq<0且SOC≥SOChi時，表明汽車當(dāng)前處于制動狀態(tài)，采用摩擦制動模式：控制模塊控制起動發(fā)電一體機(jī)起動發(fā)動機(jī)并停止發(fā)電工作，控制第一輪轂電機(jī)、第二輪轂電機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，控制動力電池不再接受制動能量回收。

5）當(dāng)Treq>0且SOC