汽车底 混合动力电驱动技术的控制策略

◎冯茹

汽车底 混合动力电驱动技术的控制策略

◎冯茹

随着社会的快速发展，交通事业也得到了迅猛发展。但是，在城市和交通事业快速发展的同时，生态问题也日趋严重，严重影响了人们正常的生活和工作。西方国家针对此问题，做出了相应规定，并对内燃机汽车的生产进行严格管控。我国为了保证交通运输业和汽车业的正常发展，开始研发混合动力汽车，希望从根源上解决生态污染问题。从目前的形式来看，纯电动汽车和纯染料汽车的生产技术都不够成熟，无法走入汽车市场，而混合型动力汽车能够将发电

机和电动机的优点结合在一起，成为了汽车行业发展的重点。

图一 汽车底盘混合动力电驱动系统结构图

目前，混合型动力汽车的底盘是汽车行业研发的重点，工作人员要对汽车底盘进行控制数值的计算，这样才能在保证汽车动力的基础上降低汽车的生产成本。汽车底盘电驱动技术应用的合理性对汽车的性能有很大影响。因此，工作人员必须对汽车底盘电驱动技术进行严格管控。

汽车底盘混合动力电驱动系统结构分析

如今，混合动力汽车底盘是一种潜力巨大的汽车底盘，该底盘包括两个部分：一部分是发动机，另一个部分是电动机，属于双轴式结构，发动机和电动机共同作用在耦合器上，并对耦合器产生一定的力，驱使汽车前行。在这个过程中，发电机借助离合器和汽车变速器相连接，而电动机则通过变化器从电池内吸取电能。在混合动力驱动下，汽车最高的车速可以达到165km/h，汽车最大的爬坡度是32.5%，汽车在100km/h内的加速时间是12.6s，完全符合国家汽车生产标准。

在混合动力的电驱动底盘中，电动机和电池以及变电器之间是采用线性连接的方式，而不是机械连接，致使汽车底盘的安装也较为简化，拆装更加方便。混合动力的电驱动底盘运行模式有以下几种：一是在发电机单独运行模式下，电动机停止工作，发电机需要为汽车提供前行所需的所有动力。在此运行模式下，可以更好的降低电动机电池的损耗，节约电能。二是电动机单独运行的模式。在混合动力汽车驱动初期，电动机单独运营，发电机关闭，这样可以降低汽车尾气的排放量，降低汽车燃油成本。三是混合动力电驱动模式，在该模式下，发电机和电动机共同发挥作用，体现了混合动力电驱动的优势，实现了节能环保的目标。四是发电机带动电动机充电模式，也就是说在发电机运行，电动机关闭的状态下，发电机可以为电动机的电池充电，保证电动机电池的电量。五是再生模式，在该模式下电动机会产生一定的负力矩，并把发动机的动能转变为电动机的电能，以驱使汽车前行。汽车底盘混合动力电驱动系统结构图如图一所示。

汽车底盘混合动力电驱动技术的控制对策

在混合动力的电驱动技术控制中，系统效率是控制的关键，工作人员需要采用遗传算法对系统效率进行核算。遗传算法属于智能型计算方法，在一个固定的计算模式下进行系统效率计算，计算结果的准确性较高。混合动力的电驱动技术控制的目标是在保证汽车性能良好的前提下，满足汽车驾驶人员的驾驶需求，并降低汽车的驾驶成本。要想实现以上控制目标，就需要混合动力的电驱动底盘内部零件协同合作。

控制对策可以体现在以下两个方面：一是合理确定汽车底盘的控制模式。二是合理控制混合动力底盘内部零部件的结构。但是，即便实现了系统零部件的最优化，也不代表实现了系统的最优化，工作人员还需要对底盘混合动力的电驱动系统展开全局优化。在汽车行驶过程中，如果汽车行驶的速度超过了预期的速度，汽车底盘就会开启混合动力电驱动模式，发电机和电动机同时工作。当汽车行驶需求的功率出现负值时，底盘内部的发电机会自动关闭，电动机启动，并与液压联合制动。当汽车的行驶功率小于下限P时，发电机可以完全关闭，电动机单独工作，降低汽车的燃油成本。当混合动力汽车发电机的SOC小于Skw时，电池的电量过低，电动机就不可以继续启动，否则就会出现汽车故障，影响混合动力汽车的正常行驶。

在控制算法中，混合动力汽车行驶速度的限值是ua，功率的下限数值是Pmin，SOC的下限数值是Skw，这几个数值对混合动力的电驱动技术控制效果的影响比较大。因此，必须对以上几个数值进行优化计算，采用遗传计算方法重新计算，计算公式如下：

Sk（t+1）=1- Sk（t）

其中，t是迭代的次数，k是变异的编码，Sk是系统中个体在k中的位置编码。

在MATLAB平台中对混合动力的电驱动技术控制进行仿真，仿真中步长数值为0.01s，采用11-15工况，连续进行，仿真距离为100km。仿真的参数有：汽车的质量为1300kg，汽车行驶中风阻系数是0.36，地面阻力的系数是0.021，汽车迎风的面积为2.9㎡，地面附着的系数是0.76，轮胎的直径是0.8m，旋转换算的系数是1.095。在遗传算法中，对混合动力的电驱动系统中的数值进行优化以后，汽车燃油成本降低了8.7%，混合动力汽车的性能也有所提高。

随着汽车数量的不断增多，生态环境问题也日益突显，严重影响了人们正常的生活和工作。混合型动力汽车把发电机和电动机的优点结合在一起，降低了燃油消耗，缓解了生态污染问题。混合动力汽车底盘有五种运行模式，一是发电机单独运行模式、二是电动机单独运行的模式、三是混合动力电驱动模式、四是发电机带动电动机充电模式、五是再生模式。目前，工作人员需要多混合型动力的电驱动底盘系统进行优化计算和设计，对混合动力的电驱动系统中的数值进行优化可以降低汽车的燃油成本，提高混合动力汽车的性能。

（作者单位：长春汽车工业高等专科学校）