解埡嶺 王震

摘要：隨著現代人們節(jié)能、環(huán)保理念的提升，汽車制造業(yè)也越來越重視開發(fā)節(jié)能環(huán)保型汽車。混合動力汽車具備傳統汽車以及電動汽車的優(yōu)勢，具有耗油少、排放低、動力性能不弱于傳統汽車且造價成本顯著低于電動汽車的特點，成為現代各大汽車生產公司以及相關機構的研究熱點。本文主要探討了混合動力汽車動力切換控制技術。

關鍵詞：混合動力汽車；動力切換

1. 混合動力汽車類型、特點及控制策略

混合動力汽車主要分為串聯式、并聯式、混聯式這三種類型，因此，文章主要針對串聯式、并聯式、混聯式驅動系統及控制策略展開分析：

1.1串聯式驅動系統

串聯式驅動系統主要由發(fā)電機和電動機組成。電動機通過發(fā)電實現控制器對汽車的驅動，在此過程中，電池起到平衡電動機輸入、輸出功率的效果：當電動機發(fā)電功率超過驅動汽車所需功率時，控制器能夠控制電流進入電池；若電動機發(fā)電功率低于驅動汽車所需功率時，控制器則控制電池提供所需功能[3]。該系統具有自由性高、操縱簡單的優(yōu)點，但是也存在效率低、持續(xù)時間短的問題。

在串聯式驅動系統中，發(fā)動機與汽車行駛工作無直接影響，因此，控制策略的主要任務是優(yōu)化驅動系統的運行效率和減少排放。筆者主要針對功率跟蹤式控制模式展開分析，該控制模式主要是根據電池的電量以及電荷來控制發(fā)動機的運行與否，并能夠有效調節(jié)發(fā)動機的輸出功率，從而滿足汽車驅動的需求[4]。當發(fā)動機功率低于驅動所需功率時，控制器可以將發(fā)動機輸出功率適當調高；當電量下降，驅動汽車所需功率超過發(fā)動機最大功率時，可以通過提高電池的功率來實現。

1.2并聯式驅動模式

并聯式驅動系統能夠實現發(fā)動機與電動機的共同運行或獨立運行，當電動機作為輔助動力來源時，可以適當調節(jié)功率。其與串聯式驅動模式相比，具有較高的運行效率，且經濟性能顯著優(yōu)于串聯式驅動模式。并聯式驅動模式能夠有效提高發(fā)動機的經濟效益，并且能夠有效提高汽車的穩(wěn)定性。但是由于其結構復雜，成本高昂等因素的影響，導致其在混合動力汽車中的實際應用受到限制。

并聯式混合動力汽車控制策略仍存在一定的問題，有待進一步解決。筆者主要闡述實際運用最廣泛的以車速為參數的控制策略：該方法主要根據車速進行控制，當車速低于一定標準的車速時，電動機能夠單獨承擔驅動車輛的任務；當車速高于標準車速后，電動機停止工作，并由發(fā)動機來驅動車輛；當車載負荷量較大時，可以采用聯合驅動的方式，能夠有效保障驅動系統的運作效率。

1.3混聯式驅動模式

混聯式是綜合了上述兩種模式，當汽車慢速行駛時，汽車主要采用串聯方式驅動；當汽車快速行駛時，主要采用并聯方式驅動[5]。這種模式能夠有效滿足汽車行駛的各方面需求，但是由于使用技術較為高端，對于汽車結構設計以及制造技術的要求較高。這種方式能夠有效保障驅動系統的效率，并且實現了低排放和低能耗，具有較高的綠色環(huán)保效果。

2. 混合動力汽車驅動系統控制策略分析

2.1 基線控制策略

基線控制策略在實際使用過程中能夠結合不同的工況來決定發(fā)動機和電機的工作狀態(tài)，需要將二者的運行參數控制在有限區(qū)域范圍內，來實現不同的控制目標。當實際車速小于設定車速時，需要運用電動機和發(fā)動機來提供驅動力矩。如果車輛的實際驅動力大于發(fā)動機工作區(qū)域中的最大力矩，需要由電動機進行彌補。

2.2 實時控制策略

為了提高車輛運行性能，需要明確排放量和燃油經濟性之間的關系，結合排放運行特點和發(fā)動機的工作性能，來實現燃油消耗和排放物較少的目標。需要了解并聯混合動力汽車的經濟性、動力性和排放性能，構建實時適應控制的目標函數，促進目標函數的最小化。通過實時適應控制能夠實現對系統的最優(yōu)控制，提升汽車控制系統性能。

2.3 模糊控制策略

模糊控制與智能控制方式和紙質的提煉精度有直接關系，能夠展現出混合動力系統的非線性特點，混合動力汽車模糊控制建立在發(fā)動機需求和電池組的SOC狀態(tài)值基礎上，需要將扭矩Treq和功率Preq作為輸入變量輸出控制量，運用輸入條件和發(fā)動機運行模式來確定發(fā)動機的工作點。

3. 混合動力切換控制關鍵技術

3.1 混合動力汽車動力切換系統與車輛動力學建模

將混合動力電動汽車的發(fā)動機、發(fā)電機、電動機等設備在不同的工作情況下，建立各自的動力學模型，通過轉矩模型觀測器對汽車內 部的主要運行設施進行實時的數據監(jiān)控，得到相應的動態(tài)數據變化模型，通過對發(fā)電機和電 動機的動力特性進行專業(yè)分析，研究混合動力 電動汽車的動力切換協調控制系統中的各個供 能裝置與耗能裝置之間的關系。

2.2 基于模型預測的電動機轉矩補償控制

通過對混合動力汽車的駕駛狀態(tài)、動 力的切換穩(wěn)定時間和駕駛工作狀況進行分析，得出這些因素對動力切換協調系統的影響，將汽車在正常運行過程中的電動機轉矩補償確保動力供應穩(wěn)定的問題進行解決，確?；旌蟿恿﹄妱悠嚨膭恿η袚Q處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.3 混合動力系統動力切換動態(tài)協調控制的試驗研究

在混合動力系統動力切換動態(tài)協調控制的試驗研究過程中，通過進行仿真模擬研究得到 一定的經驗，但這種研究方式得到的數據與混合動力汽車實際使用過程中的數據之間依 然存在一定的差距，這對科研研究項目的調整提出了一定的要求。通過搭建硬件設施盡可能 的貼近混合動力汽車正式投入使用時的數據，通過驗證和修改典型狀態(tài)下混合動力系統的動態(tài)數據，研究出相關的混合動力系統動力協調控制技術。

2.4混合動力電動汽車動力切換時的瞬態(tài)穩(wěn)定性

在進行混合動力汽車動力切換時的瞬態(tài)穩(wěn)定性實驗時，應考慮到混合動力汽車在正常行駛過程中的動力系統運行模式和動力系統在運行中的相關數據。在汽車正常行駛過 程中準備進行動力系統切換時，考慮相關數據的瞬態(tài)穩(wěn)定性問題，通過建立一個將汽車進行動力切換數據實時記錄的動態(tài)分析模型，將汽車在各種動力切換模式工作之間的臨界值找到。掌握混合動力汽車動力系統的動力切換協調控制技術的過程，需要通過軟件仿真試驗對混合動力系統動力切換協調控制的數據進行詳細的對比分析，在科研項目研究后期時，要通過硬件設施對混合動力系統動力切換協調控制數據進行進一步的試驗，從實驗中所需的零件到對整個混合動力電動汽車的試驗都要進 行分析處理，當經濟條件允許的情況下，可以 使混合動力汽車在正常路況行駛，通過施加真實的道路負載，對混合動力汽車的動力切換協調控制系統的實況運行狀態(tài)進行實時 監(jiān)控，確?；旌蟿恿f調控制系統能夠正常運行。將混合動力汽車在進行動力切換時的瞬態(tài)穩(wěn)定性進行有效的控制，保障混合動力汽車在進行動力切換時不會出現故障，確保汽車在正常行駛過程中的絕對安全。

結語

近年來，人們的環(huán)保意識增加，汽車尾氣控制得到了人們的廣泛關注，運用節(jié)能環(huán)保型汽車來代替?zhèn)鹘y的內燃機車輛，對提升混合動力汽車的環(huán)保性能具有重要作用。該文對串聯式、并聯式和混聯式的汽車工作模式和原理進行了深入分析，對混合動力汽車驅動系統中的基線控制策略、實時控制策略和模糊控制策略進行分析，并對混合動力汽車動力切換控制技術進行了分析，明確了發(fā)動機關閉和開啟對發(fā)動機控制的影響，提高了發(fā)動機的整體性能。

參考文獻

[1]萬媛媛.混合動力汽車（HEV）驅動系統的研究[J].汽車零部件，2014（10）：28，61-63.

[2]秦大同，劉東陽，杜波，等.重度混合動力汽車驅動模式切換動力源轉矩協調控制[J].公路交通科技，2012（7）：151-158.