浅析混合动力汽车控制策略的现状研究与发展

李义军/广东惠州工程技术学校

浅析混合动力汽车控制策略的现状研究与发展

李义军/广东惠州工程技术学校

我国当前混合动力汽车的控制策略还不够完善，本文对其发展现状进行了研究，提出了优化的策略与建议，在制定控制策略时，需要延长蓄电池的寿命，还可以提高汽车的驾驶性能，降低整车的成本，保证发动机、电动机以及传动系统配置的最佳性。下面笔者混合动力汽车的种类以及特点进行简要的介绍，再提出优化混合动力汽车控制的策略，希望对相关工作人员有所帮助，降低汽车的能耗与排放。

混合动力汽车；控制策略；现状；发展

随着社会的不断发展，人们的环保意识越来越强，为了缓解我国能源紧缺的现状，相关工作者不断的研究新能源，而且研制出了可以代替能源的新型汽车。由于短时间内电动汽车无法取代燃油汽车，所以，研究人员研制出了兼顾电动汽车与燃油汽车的混合动力汽车，其具有低能耗、低排放的优点，可以实现城市的可持续发展。为了提高混合动力汽车的性能，必须制定高效的控制策略，这样也可以实现整车的经济性，可以促进混合动力汽车更好的发展。

一、混合动力汽车的种类以及特点

混合动力汽车是一种新型的汽车，其同时配备了电力驱动系统以及辅助动力单元，而且辅助动力单元可以作为燃烧某种燃料的原动机，可分为柴油机、汽油机等类型。混合动力汽车中配有电动机、原动机以及蓄电池等部件，实现这些部件的优化配置，可以提高汽车的性能，而且可以达到低油耗、低排放的研制目的。混合动力汽车有着不同的结构类型，可大致将其分为串联式、并联式以及混联式三种组合类型。

1.串联式驱动系统。具有串联式驱动系统结构的混合动力汽车，辅助动力单元是由原动机与发电机构成的，二者结合在一起后，原动机可以带动发电机进行发电，在利用控制系统可以将电能传送到电动机中，然后产生一定的驱动力控制汽车运动。发电机的发电功率与电动机需要的功率出现不一致的情况时，控制器会发出不同的指令，可以控制电池向电动机传输电能，这一系统结构比较简单，但是能力的转换效率并不高，工作人员可以在高效的系统中安装较小的发动机，这样可以改善系统的耗能性。

2.并联式驱动系统。并联式驱动系统是由发动机与电动机共同作用实现驱动的，将电动机作为辅助驱动系统时，功率比较小，并联式驱动系统的发动机可以通过机械传动控制汽车，这种系统的能量转换率比较高，而且经济性也比较高。并联驱动系统比较适合城市公路稳定行驶的工况，当汽车行驶工况出现较多变化时，并联系统的性能会大大降低，其需要安装变速装置。并联式驱动系统行驶的里程稍长，但是系统比较复杂，应用的成本比较高。

3.混联式驱动系统。混联式驱动系统是对串联式与并联式系统的混合，在这一系统中，发动机的功率是由机械传动系统传输到驱动设备的，并且是由驱动发电机进行发电的，发电机还可以将部分电能输送到电池中，其产生的驱动力还可以控制汽车行驶。混联式驱动系统为了提高控制能力，在汽车进入低速行驶阶段时，主要是串联的工作方式，而进入高速稳定阶段时，是以并联的方式进行工作，这可以实现汽车性能的最大发挥，但是这一控制系统比较复杂，造价也比较高。当汽车发动机稳定运行时，可以实现节能环保的目的。

二、混合动力汽车控制策略的现状研究与发展

1.串联式混合动力汽车的控制策略。当蓄电池荷电状态（SOC）降到设定的低门限值时，发动机启动，在最低油耗或排放点按恒功率输出，一部分功率用于满足车轮驱动功率要求，另一部分功率向蓄电池充电。而当蓄电池组SOC上升到所设定的高门限值时，发动机关闭，由电动机驱动车轮。当发动机功率需求小于输出功率时，将发动机的输出功率调整为最小值；当SOC高于下界，汽车总的需求负荷未超出电池容量但超过发动机最大功率时，则发动机输出功率调整为最大值。发动机的功率紧紧跟随车轮功率的变化，这与传统的汽车运行相似。采用这种控制策略，蓄电池工作循环将消失，与充放电有关的蓄电池组损失被减少到最低程度。

2.并联式混合动力汽车的控制策略。以车速为主要参数的控制策略这是最早也是最常采用的一种控制策略，它利用车速大小作为控制的依据。当汽车车速低于所设定的车速时，由电动机单独驱动车轮；当车速高于所设定的车速时，电动机停止驱动，而由发动机驱动车轮；当车轮负荷比较大时，则由发动机和电动机联合驱动车轮。这种策略利用了电动机低速大转矩的作用，避免了发动机的怠速及低负荷工况。当车轮平均功率低于某设定值时，汽车由电动机单独驱动；当车轮平均功率高于该设定值时，此时有利于发动机有效工作，因而发动机被启动，电动机则停止运行。发动机启动的最佳时机是在变速器换挡期间，这有助于获得平稳的驾驶性能。一旦车轮平均功率超过发动机所能提供的功率时，电动机启动，辅助发动机提供额外的功率。

3.混联式混合动力汽车的控制策略。混联式混合动力汽车的控制策略采用发动机作为主要动力源，电动机和电池通过提供附加转矩的形式进行功率调峰，使系统获得足够的瞬时功率。由于采用了行星齿轮机构，发动机转速可以不随车速变化，这样使发动机工作在最优工作点，提供恒定的转矩输出，而剩余的转矩则由电动机提供。这样电动机来负责动态部分，避免了发动机动态调节带来的损失，而且与发动机相比，电动机的控制也更为灵敏，容易实现。在发动机最优工作曲线模式思想的基础上，对混合动力车在特定工况点下整个动力系统的优化目标进行优化，便可得到瞬时最优工作点，然后基于系统的瞬时最优工作点，对各个状态变量进行动态再分配。

三、结语

混合动力汽车有三种不同的种类，而且有着各自的特点以及不同的适用范围，这三种类型分别是串联式驱动系统、并联式驱动系统以及混联式驱动系统，其中串联式驱动系统的成本比较低，但是能量转换的效率并不高，串联式驱动系统的结构比较复杂，而且成本比较高，混联式驱动系统是对二者的结合，其适用范围比较广，而且系统具有灵活转换的特点，在不受汽车行驶工况影响的条件下，可以实现低油耗、低排放、节能环保的控制效果。在优化混合动力汽车控制策略时，一定要以延长电池寿命，降低整车成本为目标，这样才能促进混合动力汽车控制策略更好发展。

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