增程式电动汽车发动机多工作点控制策略

田洋

摘 要：电动汽车在当今社会获得了快速的发展，这主要是由于，传统汽车带来的能源问题以及环境问题，制约了其自身进一步扩展，从而带来了电动汽车领域的探索。而增程式电动汽车，是近些年，在电动汽车基础上，开发的一种增设增程器的过渡车型。其具有运转效率更高、电池容量较小的以及行驶里程提升等多种优点。其发动机，可以通过增程器进行额定功率以外的多工作点的发动机控制。这种多工作的的控制策略，正在逐渐的被研究开发，以及改进应用。本文针对增程式电动汽车发动机多工作点控制进行研究，完成相应问题的探讨，并提出其发展的有效策略。

关键词：增程式汽车;电动汽车;发动机控制

1 增程式电动汽车的工作模式分析

1.1 纯电动模式

相较于普通电能电动汽车，增程式电动汽车的动力蓄电池，能够储存更多的电量，提供充足的电能。同样，增程式电动汽车也不会出现过多的大功率用电需求，因此，其电量的储备，完全可以支持增量汽车采用纯电动模式来运行。其车载动力电池，能够通过减少增程器使用，或者完全不惊喜增程器使用，实现零油耗的纯电动运行电力支持。这种纯电动的运行，系统会进行准确的动力电池管理，运行过程中，为实现电力的稳定和运行的动力保证，系统会根据动力所需的供电需求，提供一个逻辑算法。算法会得出一个电能的供应值，得到这个供应值的发动机，根据其输出核实的机械能通过机械的设备转换，实现电能驱动车辆的目的。这种纯电能的驱动模式，能够实现绝大部分的汽车运行需求，同时能够实现节能环保的作用。

1.2 增程运行模式

如果增程式电动汽车，只能使用纯电动模式，那么就和普通电动汽车无异了。其真正的效能表现在于，当汽车的动力系统出现电池电量不足的情况时，可以通过工作点的控制，实现增程器的启动，这样，汽车不需要在继续依靠汽车的电池供应动力，而是通过增程器发动机工作燃烧燃油，来获取其供应的动力。这个模式中能量增程器，同步流向动力电池和驱动电机，提供相应机械能，再由驱动电机完成供能给转换机械设备的过程，实现汽车动力的供给。这个时候，增程器发动机增程器工作直接通过整车的运行过程来确定燃烧燃油的供给量，继而燃烧燃油其产生的机械产能。

2 增程式电动汽车发动机多工作点控制策略分析

之所以在纯电动汽车上增设一个增程器作为其性能提升的关键点，主要是为了提升其控制系统的能效和能力。但同时，这种提升，对于汽车的控制系统复杂程度，也提出了更高的需求。也就是说，研究增程式汽车，本身是为了提升汽车动力的简便性，但同时这种技术的革新和提升，具有一定的难度，其控制系统相应的更为复杂。其复杂性在于，增程式电动汽车的发动机系统通过增程器完成可一种多输入和多输出的发展形势，包含了控制过程中的多种影响和数据耦合，实现这些影响和耦合的控制过程较为复杂且困难。

对于增程式电动汽车发动机多工作点的控制，其研究一般采用对比模糊控制能量分配方法，以及电子芯片修正能量分配方法等，其总体上，比单一的电子芯片修正能量分配方法要更有优势，能够实现其多个运行系统对于输入量和输出量的共性需求达成。总体上说，这种研究方式能够实现增程式电动汽车对于动力性能方面的工作点确定，实现控制发动机以及其电力发动机之间的快速动能切换，能够保持车辆切换动能和运行动能时，其工作点的稳定工作，高效运行。

设计和研发多工作点控制增程式电动汽车发动机的主要原因在于，其满足车辆在行进过程中的多动力供应的需求，控制发动机根据驾驶者的不同意图，通过设置开关，进行供能的不同模式选择。可以采用纯电动式功能，暂不使用增程器工作;当车辆动力电池不足时，也可通过最低限制的警报系统，提醒驾驶者使用增程模式，采用增程器工作。

增程器多工作点控制的运用，其能够满足车辆行驶的多重情况需求。使用情况为，电动汽车本身的载重量没有过重的负担的情况，同时，其行驶里程不能有过高的要求，这种形式的行驶状态，其控制策略方面可以以纯电动模式进行，并能够实现节省能源以及，零排放的目的。而一旦出现驾驶者的行驶情况出现变化时，就可以根据不同的行驶情况，完成不同的工作点设置，从而改变增程器的控制。不同的增程器控制，有不同的工作點控制策略，对于车辆的行驶经济性、能源性、排放情况，都有不同的影响。

3 增程式电动汽车发动机多工作点控制策略

传统的电力系统电动汽车无法实现其根据车辆行驶情况而调整控制策略的能力，其控制策略无法满足人们对于电动汽车的使用需要。考虑到这种情况，我们探索适合现今汽车行驶需求的多重增程器工作点控制实施方案。

3.1 结合汽车行驶的需求

在实施增程式电动汽车的多工作点控制时，我们要首先结合汽车行驶的不同需求。对于不同的需求情况，我们归纳总结为以下几点：一是长时间进行较重负荷的运行行驶;二是行驶状态不稳定，出现频繁的减速或加速的情况;三是长时间以稳定的速度运行;四是车速较快的运行行驶，没有过大的车辆负荷。根据以上的汽车行驶需求。我们确定不同的发动机工作策略，提出相应的工作控制点。

3.2 考虑发动机工作策略

通过汽车的形式需求，我们首先进行增程器系统发动机的工作策略基础方向的考虑。一是考虑其汽车长时间负荷情况下，其发动机的转速和功率都有很大的消耗，同时发动机油耗有着很大的耗用。这种情况下对于发动机的最佳工作点设计控制在于其工作效率的控制，要结合其车速情况以及电池电量情况，确定其工作点的选取和控制。二是不稳定行驶状态时，对于发动机的工作点控制，要控制发动机动态波动的间值缩短，实现其间值最小化，转速变化评率提升，但是不影响其动力电力电量的使用情况。三是长时间稳定行驶对于电动力以及燃油效率的要求都较低，因此在这情况下的工作点控制在于实现其发动机转速的稳定，甚至可以实现其转速的最低化，如果电池动力充足，完全可以释放发动机的使用，实现能耗的最低。

3.3 工作点的选取

工作点的选取，正是根据不同的发动机控制策略，需求的动力高效区间以及恒定区间的不同，从而确定其稳定的工作点切换位置。一般来说，工作点的选取主要有三种情况。

3.3.1 发动机转速恒定工作点

当发动机最大运行处于高效区间，其运行过程中的恒定转速不变，其工作点的选择可以选定转速恒定工作点。

3.3.2 发动机转矩恒定工作点

当发动机最大运行处于高效区间，其运行过程中的恒定转矩不变时，其工作点的选择可以选定转矩恒定工作点。

3.3.3 发动机变化工作点

当发动机最大运行处于高效区间，但是其运行过程中的转速和转矩都处于变化状态，这种情况下其工作点的选择需要选择变化工作点。这种情况的发动起控制最为复杂。

3.4 策略方案的确定

根据工作点的选取，策略方案的确定主要有以下三个。

一是依据车辆运行中的功率需求、发动机燃油效率在发动机转速恒定工作点，确定其高效能位置，以及其输出的功率，完成在这个高效能位置和输出功率最高点的工作点切换，實现这个位置的耗油、效率最佳。

二是转矩恒定工作点，由于其转矩的恒定，其车速的稳定，因此以车速为工作切换点，完成车速上限和下限的取值，实现其转换。

三是发动机变化工作点其电力输出方面以及燃油动能输出两方面的转换，要实现以燃油供能为主，动力电池供能为辅的形式进行工作的确定。尤其是有不同的供能需求变量时，要完成其功率的变化。

3.5 多工作点控制实施

最终的发动机多控制的实施是在于将三种不同的策略方案，进行工作模式的设定和结合。其中涉及的车速门限切换、转矩距离切换、以及变量切换，能够使发动起工作点的切换频率降低，实现增程器电动汽车的行驶稳定化和系统化，保证一定时间内的电池稳定，有利于增程器以及电池的使用寿命延长，完成汽车的耗能节约。

4 结语

增程式电动汽车，在动力系统方面不同于一般的汽车结构形式，其特殊性能够让发动机工作状况进行转变。增程式电动汽车动力特殊性在于其发动机的工作状况较为先进，能够实现发动机的控制不受其负载功率的限制。从发动机主体上来说，这是一种控制策略的多样选择和多重设计。目前，针对增程式电动汽车发动机所设计的控制策略，尤其是在其多工作点的控制方面，还没有更多的深入研究。对于增程式电动汽车的形式过程来说，其本身在运行数据的约束条件方面有更多的需求，诸如功率、车速、电池电量等方面，都有不同的控制策略需求。这种情况下，根据不同的工作特性，提出更多的工作点，进行动力的控制，能够满足其约束条件的需求，对于电动汽车中动力电池以及其整车的燃烧燃料机械产能，都能起到良好的运转。

参考文献：

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