插电式混合动力汽车控制策略的研究现状及发展趋势

蒋乾振 上汽大众汽车有限公司南京分公司

引言：世界各国针对燃油排放问题都愈加重视并且出台了相关法规来对此进行控制，而我国也在为环保事业不断努力着，同时出台了各项管理标准来对雾霾等大气污染问题来进行改善，针对汽车尾气方面也表示未来将逐步完善相关法规的制定，明确提出不仅是乘用车和商用车，客车和卡车也将被纳入了排放与燃油经济性法规的限制范围内。

1.插电式混合动力汽车的控制策略

1.1 研究现状

由于插电式混合动力汽车本身与传统内燃汽车相比而言，从能量的获取源头上是比较多的，内燃汽车只能通过燃料来获取动力，而插电式混合动力汽车的能量源则基本可以分为电能与燃料内能，从混合动力汽车中有关内燃机能量和电能上运用比例来划分，就可以将其分为微混、轻混、中混以及深度混合四种，而按照结构类型来进行分类，则可以分为串联式、并联式、混联式与功率分流式这四种，而其中的插电式混合动力汽车无论从行驶里程还是燃油经济性来说都有出色的表现。对其进行控制策略的重点就在于怎么对电能和燃烧内容进行最大化利用，将能源的特性进行分析从而在保证车辆正常驱动的同时还能够节约能源的使用。采纳控制策略的中心就在于对汽车在真正的行驶过程中所需要的所用能量进行预估，然后在行驶过程根据实际变化来协调电机与发动机的输出功率，从而能够保证混合动力汽车达到最好的燃油排放效果以及最优的性能。

1.2 发展趋势

从在线优化的角度来说，可以将插电式混合动力汽车的能量管理控制策略基本分为在线控制策略以及离线控制策略。到目前为止，在实际的插电式混合动力汽车领域中得到有效利用的很大一部分还是离线优化控制策略，因为控制策略在实际工作过程中系统地针对地面的路况进行分析，其中包含的信息计算量较大，还没有办法完全实现在线控制的效果。但是在车联网、定位技术以及云端计算等各项技术的不断发展下，在线控制策略明显更有可能成为未来的使用主流。

而从优化目标来谈的话，控制策略就有了更多的分类方法。从目前的研究来看，已经有从有害尾气排放水平来进行控制策略研究的方向，但是由于汽车的经济性与排放水平往往存在一定的矛盾，所以该项研究还需要不断地在二者之间寻找平衡点来改善这一矛盾。通常来说柴油机会比汽油机的有害物排放表现得更严重一些，但是柴油机的经济性是比汽油机更为理想的，部分专家对柴油机与汽油机的排放水平方面进行了系统研究后发现，柴油的氮氧化物排放物是非常高的，可以对氮氧化物排放进行减少，但与此同时也要牺牲柴油机接近三分之一的燃油经济性，其运用的主要方法就是在冷启动时先行对三元催化转化器进行加热，这样就能够对柴油机的排放水平进行提升。

目前而言，还有以发动机工作效率或者是根据插电式混合动力汽车在城市工况的频繁启停与冷启动方面作为优化目标的控制策略研究，甚至还有针对变速器进行换挡平顺性提升的控制策略研究，又或者是针对整车的舒适性与操作稳定性来进行优化的控制策略研究等等。以上种种有关插电式混合动力汽车控制策略优化研究，大体上可以分为基于规则逻辑、优化模型以及模型预测这三种控制策略。

首先在插电式混合动力汽车的应用中，基于规则逻辑的控制策略大致上包括逻辑门限值控制策略与模糊逻辑控制策略，其从电量角度还可以具体分为电量保持控制策略、电量耗损控制策略以及电量保持与耗损混合控制策略等；其次，针对优化模型的控制策略方面，就可以至少从数值计算优化方法以及解析优化方法的角度来进行分析，同时在优化模型的控制策略中经常还会采用等效燃油消耗最小发法来进行优化，另外基于简化模型的控制策略也有专家学者提出简化为半正定凸优化问题等，还可以从效率正规化来进行控制策略的优化；实际上在插电式混合动力汽车中，基于优化模型的控制策略被应用过程中还会与基于模型预测的控制策略来进行相互结合，实现模型预测控制的同时，也支持矢量量化法以及向量机等机器学习法在控制策略优化中进行应用。

2 结束语

在插电式混合动力汽车的能量管理控制策略方面都各有其优缺点，也就是说在目前的应用过程中还不能针对现有的控制策略来进行最优项的选择。但是相信在未来科技技术的不断发展下，对于控制策略的基础条件方面也会愈加完美，在各项问题不断解决过后，就一定能够对现存的能源问题进行有效的缓解。