混合动力电动汽车结构与控制对策分析

古敏雄

摘 要：随着经济的不断发展，科学技术的进步，汽车行业取得了长足的进步。但是，随着能源的不断消耗，污染的日益严重，汽车行业的发展已经到达了一个瓶颈。伴随着燃料电池的出现，为电动汽车的发展提供了基础。和传统的电动汽车相比，混合动力电动汽车的优势更大，能更好的达到保护环境的目的。

关键词：混合动力；电动汽车；结构；控制对策

中图分类号：U469.79 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）14-0091-01

随着我国社会经济的不断发展，人们的经济条件越来越好、生活水平越来越高，对生活质量的要求也随之上升。在多年的发展中，为了保证经济的增长，对环境造成了严重的危害。为了缓解环境压力，国家逐渐开始针对污染环境的因素进行整改，首先就是汽车尾气问题。随着各项政策的不断出台，传统的汽车工业正面临着转型的重要阶段。由于燃油价格的不断上升，人们逐渐开始选择电能，但是传统的电池技术难以满足汽车的能源需求。因此，随着科学技术的发展，逐渐出现了以混合动力为主的电动汽车。

1 混合动力电动汽车的特点

混合动力汽车指的是由两种动力源组成的动力装置。而混合动力电动汽车指的则是在动力装置中，有一种动力源可以转化为电能。混合动力电动汽车的结构以及控制策略都有着一定的差异性，同时结构也呈现出多样化的趋势。

从我国目前的情况来看，主要的混合动力电动汽车分为串联型、并联型与混联型三种。分类主要是根据动力源的数量以及传递方式的区别。

和传统的电动汽车相比，这种混合动力电动汽车的优势主要可以分为以下几方面：

第一，混合动力电动汽车的发动机负荷和传统的电动汽车比要小，因此在节能减排方面体现的更加明显，噪音也更小；

第二，电池数量的转变，使得汽车的整体质量有明显减少；

第三，在混合动力电动汽车中，使用了辅助动力单元，因此汽车在持续性以及动力性能方面都比原来提高了很多，其水平和内燃机相差无几；

第四，混合动力电动汽车在行驶中有电动机的帮助，因此能够保证发动机长时间处于正常工作状态下，能够提高对制动能量的回收率，经济效益较强。

随着我国开始重视环境发展的措施，混合动力电动汽车以其低排放、环境优化的优势，必然会是未来的主要发展方向。

2 混合动力电动汽车结构与控制策略分析

2.1 串联式混合动力电动汽车结构与控制策略分析

串联式混合动力电动汽车是混合动力电动汽车中结构以及控制策略最方便的一种方式。串联式混合动力电动汽车的工作原理是：首先发动机工作产生机械能，再通过发电机将机械能转化为电能，这其中一部分电能来保证电动机以及动力传动装置的运行，另一部分电能则是储存在蓄电池中。

在对这类混合动力电动汽车采取的控制策略，主要是保证发动机的工作效率，使得排放一直处在良好的稳定状态的技术措施。

为了达到系统的最优化目标，在实践的过程中，这类混合动力电动汽车的控制方式主要分为两种：恒温器控制技术和发动机跟踪控制技术。

在使用恒温控制技术时，当蓄电池SOC的值达到最低点时，发动机会自动启动，在最低排放点保证功率的稳定输出，从而一边支持汽车工作，一边蓄电。当SOC的值达到最高点时，发动机会自动关闭，通过电能来保证汽车的正常运作[1]。这种控制技术，会使蓄电池处在不利的地位；

而发动机跟踪器控制技术，和传统的汽车控制技术较为相似。在这种技术下，对蓄电池的损失率较低。但是发动机的效率则较差，为了缓解这种情况，可以通过自动无极变速解决。

2.2 并联式混合动力电动汽车结构与控制策略分析

并联式混合动力电动汽车指的是发电机和电动机是两套独立的驱动系统，在保证汽车的正常运作时，可以采用三种驱动方式：发动机驱动、电力单独驱动、混合驱动。并联式混合动力电动汽车的工作原理是将行星轮系作为汽车的动力符合装置，或者通过将发动机、电机、轴串联在一起，组成全新的结构，从而通过磁场叠加原理保证混合动力电动汽车的正常运行。

在控制策略方面，目前主要有电力辅助控制、SOC扭矩平衡式控制、自适应控制、模糊逻辑控制等等。其中，电力辅助控制是应用最广泛的技术，能够很好的适应并联式混合动力电动汽车。在实践中，当混合动力电动汽车的车速比设定速度大时，由发动机工作功能；当混合动力电动汽车的车速比设定速度小时，则由电动机进行功能。当车轮的符合较大时，发动机和电动机会同时工作，保证汽车的运行。如果发动机的工作效率不高，则会让电动机作为混合动力电动汽车的主要结构。如果电池的状态不佳，则由发动机为电动机的工作提供能量。

2.3 混联式混合动力电动汽车结构与控制策略分析

混联式混合动力电动汽车的动力系统是在串联式与并联式的基础上，将两种进行综合的结果。混联式混合动力电动汽车的驱动方式较多变，既可以由发电机对混合动力电动汽车进行驱动，也可以通过发动机来驱动混合动力电动汽车，或者由两者同时工作进行驱动。混联式动力系统是混合动力电动汽车系统中优化性的最好体现。

在该控制策略中，有以下优势：在这种动力系统下，开始启动时由电池进行供电，当发动机能够维持在一个较高的稳定工作效率时，再由发动机驱动混合动力电动汽车。轻载下由电池进行功能，而正常的行驶过程则由发动机负责。在加速的过程中，两者之间相互配合，共同完成驱动任务。在减速过程中，电动机可以转化为电机模式进行工作。

2.4 电动轮混合动力电动汽车的结构与控制策略

除了以上串联型、并联型以及混联型混合动力电动汽车之外，近年来还出现了另一种更加先进的电动汽车：电动轮混合动力电动汽车[2]。

电动轮混合动力电动汽车的最大特点就是用电子差速器代替了传统汽车中额差速器与半轴，将电动机直接安装在驱动轮上，从而使得整个电动轮结构简便，传动效率更高。目前，通过计算机控制技术对电动轮的电子差速进行控制，已经成为电动汽车发展的一个重要方向。

电动轮混合动力电动汽车的控制策略主要在于对电子差速的准确控制。电子差速器的控制原理是当混合动力电动汽车直线行使时，左右车轮的转速相同，并通过车轮转速传感器将信号传输到中央处理器中，中央处理器在对两侧车轮进行分析后，将分析结果传输到电机控制器中，从而保证两边车轮速度的相同。当混合动力电动汽车转弯时，中央处理器会根据方向盘的转动幅度、路面的道路情况以及车轮转速情况等因素进行综合分析，并将分析的结果，也就是两轮所需要的转速信号传输到电机控制器中，从而保证两轮的差速控制。

3 结 语

随着我国社会经济的不断发展，逐渐开始重视环境的重要性。传统的汽车，每年会排放大量的汽车尾气，对环境造成严重的危害。随着混合动力电动汽车的出现，一方面可以充分利用我国在传统汽车行业方面的研究成果与工业基础；另一方面，大大减少了汽车尾气的排放，降低油耗，是传统内燃机汽车向零排放电动汽车过渡的使用方案之一，已经受到了广泛研究人员的关注。目前，混合动力电动汽车分为串联、并联、混联以及全新的电动轮等多种形式，在具体的应用中，要考虑到不同地点、用途，结合实际情况进行选择。

参考文献：

[1] 葛郢汉.混合动力电动汽车结构与控制策略分析[J].内燃机与动力装置，2011，（1）.

[2] 乌达巴拉其其格.混合动力电动汽车结构与控制策略技术分析[J].才智，2015，（17）.