对并联混合动力汽车控制模式探究受《浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）》资助

唐杭斌 蔡高良 吴日晨

摘 要：随着科学技术的发展，特别是机械制造技术的发展，并联混合电力汽车成为现在电动汽车发展的主要方向。混合动力汽车在一定程度上解决了纯电动汽车在行驶里程和初始成本上的一些难题，使得混合动力汽车的行驶里程增加、初始成本降低。但是并联混合动力汽车在控制模式上还存在一定的问题，这些问题影响着并联混合动力汽车的发展。笔者将结合并联混合动力汽车的相关技术应用，对并联混合动力汽车的驱动系统、能量流动、工作模式等进行相关的研究，提出并联混合动力汽车控制模式的相关意见和建议。

关键词：并联混合动力；汽车；控制模式

随着环境污染越来越严重，环保型的新型汽车成为现在汽车发展的主要方向。在这样的大背景下各国制定各项政策鼓励环保型汽车的发展，其中电动汽车是环保型汽车的主要发展方向。电动汽车在刚开始研究生产中遇到了不少的技术难题，但是在相关科技人员的研究下这些问题大部分已经被解决。在现在的电动汽车当中，并联混合动力汽车是电动汽车的重要类型。并联混合动力汽车利用先进技术解决了电动汽车行驶里程短和初始成本高的难题。在并联混合动力汽车当中汽车的控制模式是并联混合动力汽车的核心内容。并联混合动力汽车的控制模式能使电动汽车根据驾驶员的相关指令和行驶的路况信息配置汽车的能量、优化汽车的行驶状况，降低汽车的能量消耗从而实现并联混合动力汽车性能的良好提升。本文中对并联混合动力汽车的相关的控制模式进行了研究，对并联混合动力汽车的控制模式提出了自己的意见和建议。

1并联混合动力汽车的驱动系统

现在的并联混合动力汽车采用的两套独立的驱动系统，即发电机和电动机独立驱动系统。这两种驱动程序有三种驱动方式，第一种是发电机单独驱动，这是通过发电机驱动系统的离合器来实现速度的控制的；第二种是电动机单独驱动，这种驱动压实靠单独的离合器来控制；第三种是两种驱动系统共同驱动的混合驱动。在现在的并联混合动力汽车当中主要运用的是第三种驱动系统。在一些特殊的情况下可以采用前两种的单独驱动系统。

2并联混合动力汽车的工作方式和你能量流动

并联混合动力汽车有三种驱动方式，在这三种驱动模式下并联混合动力汽车有着不同的工作方式和相关的能量流动。根据并联混合动力汽车的运行情况并联混合动力汽车有五种工作模式和相应的能量流动方式。这五种模式有三种是在启动到正常行驶、高SOC时的电动驱动方式，一种是加速或者爬坡状态下的混合驱动方式；另外一种是在减速或者制动状态下能量回收模式。在每种状态下并联混合动力汽车的能量流动有着自己的特点。

3并联混合动力汽车的控制模式

并联混合动力汽车的控制模式是一种较为先进的电动汽车控制模式。并联混合动力汽车的控制系统涉及到机械、电器、化学和热力等内容，它是一个较为复杂的非线性动态控制系统。在并联混合动力汽车的控制模式的研究当中，有效调节好各子系统、实现能量在各子系统之间的良好分配、并且根据相应的驾驶状态来分配燃料是现在并联混合动力汽车控制模式研究的主要方向。根据现在并联混合动力汽车的相关性能要求，并联混合动力汽车控制模式设计的基本原则是：减少发动机的开动次数、合理分配电动汽车的能源，实现能源的优化配置，提高能源利用效率、控制电动机的高效工作区域、实现动态系统的良好。在电动汽车研发的早期，相关的研究大部分是集中在速度的调控上。这种控制模式基本上采用把电动汽车的启动速度设置为一个定值，然后根据汽车的行驶速度判定汽车的工作状态和工作模式。这种根据速度的控制模式简单、易于被相关的技术人员所理解，技术要求相对较低，所以在原始的并联混合动力汽车当中运用较多。但是这种基于速度的控制模式也有着自身的缺点，由于其是靠单一的速度参数来实现控制的，所以其整体的动态性较差、汽车的效率较低。由于这些缺点的存在现在的并联混合动力汽车主要是功率或者转矩控制。现在并联混合动力汽车的这种控制模式主要有以下四种：智能控制模式、瞬时优化控制模式、全局最优控制模式、逻辑门控制模式。

3.1智能控制模式

智能控制模式是以仿生学为基础，根据被控制状态的信息变化，进行相关的定性、定量信息分析研究，从而实现对相关难以通过数学建模系统的良好控制。由于并联混合动力汽车的控制系统是一种非线性的复杂控制系统，所以并联混合动力汽车是适合智能控制模式的。目前在并联混合动力汽车的智能控制模式当中有三种控制策略：神经网络控制、遗传算法控制、模糊逻辑控制。这三种控制个有着自身的特点和特色，但是这三种控制模式也有着自身的缺点。在实际的应用当中如果能把三者结合起来，将会大大提高并联混合动力汽车智能控制的性能和质量。

3.2瞬时优化控制模式

在现代的并联混合动力汽车控制系统当中为了解决规则逻辑门控制模式当中未考虑动态变化的缺点开发了瞬时最优控制模式。这种控制模式也叫做实时控制模式。这种瞬时最优控制模式有功率损失最小控制模式和等效燃油消耗最少两种控制模式。这两种控制模式的有着相同的出发点，但是却有着不同的控制方法和控制途径。这两种控制模式都能实现对并联混合动力汽车的瞬时良好控制。但是这两种控制模式也有着自身的缺点，主要表现在计算量较大、设计成本较高，相关技术的实现是较为困难的。所以这种瞬时优化控制模式对现在的并联混合动力汽车的控制技术来讲还存在一定的技术难题，这些难题的存在将影响这种控制模式的相关效果。

3.3全局最优控制模式

在并联混合动力汽车的瞬时最优控制模式当中无法保障电动汽车在整个运行过程中达到最优。为了改善这种缺点相关的技术人员研发了全局最优控制模式。这种全局最优模式是在最优控制理论和最优方法的基础之上研发的一套混合动力控制系统。但是在现在的控制模式研究当中还是局限于相关的数学建模研究和相关的动态规划理论研究。这些相关的全局最优控制模式的相关理论还是不成熟的，在研究当中需要大量的计算，实时性较低。

3.4逻辑门控制模式

逻辑门控制模式当是根据发动机的静态效率曲线来实现对相关数据的研究分析的。在相关的控制模式研究当中要对加速信号、电池SOC、整车功率等进行相关的研究和分析。在逻辑门控制模式的电力控制模式是在数学中平均差和方差的基础上进行研究的。逻辑门控制模式的计算较为简单，容易实现相关的控制。但是在最优控制上还存在一定的缺点。

4小结

并联混合动力汽车是现在电动汽车发展的主要方向。通过相关的研究和分析可以看出并联混合动力汽车的控制模式还不够成熟，多数的控制模式实用性较低，多数还处在研发阶段。所以对现在的并联混合动力汽车来说开发一种实用性高、技术可靠的控制模式是现在并联混合动力汽车应该主要解决的问题。

参考文献

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[3]童毅， 欧阳明高. 前向式混合动力汽车模型中传动系建模与仿真[J]. 汽车工程， 2006， 25（5）： 189-190.

作者简介：

唐杭斌（1992.3-），男 浙江工业大学教育科学与技术学院，学士，从事机电一体化，机械控制，注塑模具研究，《机电一体化》发表的时候加上这么句话， 受《浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）》资助