江勝波

貴州交通技師學(xué)院 貴州省貴陽市 550008

與我國傳統(tǒng)的汽車相比，混合動力電動汽車是一種運用多種動力進行汽車驅(qū)動的新型汽車，我國的混合動力電動汽車科研人員通過對汽車的動力切換系統(tǒng)進行研究，從中尋找出提高混合動力電動汽車動力切換系統(tǒng)的驅(qū)動效率的有效解決方案，對混合動力電動汽車的混合動力系統(tǒng)提出了行之有效的系統(tǒng)能量協(xié)調(diào)管理策略，確?；旌蟿恿﹄妱悠嚹苓m應(yīng)各種路況。因混合動力電動汽車的動力切換工作模式組合類型較多，導(dǎo)致了各種動力切換工作之間的問題出現(xiàn)。例如動力工作模式的切換問題、動力驅(qū)動模式之間的切換問題，下文筆者就這些問題進行分析。

1 混合動力切換協(xié)調(diào)控制研究現(xiàn)狀

上世紀九十年代，國外的大部分汽車公司開始研發(fā)混合動力電動汽車，美國主要以生產(chǎn)排量處于中大等級的混合動力電動汽車為主，而日本則是主要生產(chǎn)本田和豐田汽車中運用JSG+行星輪系和JSG+CVT汽油混合動力系統(tǒng)為主的混合動力汽車。我國的混合動力電動汽車的科研項目研發(fā)時間較為落后，研發(fā)的混合動力電動汽車大多都處在低度或中度混合動力電動汽車階段。

國內(nèi)外對于混合動力電動汽車技術(shù)的研究，大多都集中研究混合動力電動汽車的能源協(xié)調(diào)管理方案、混合動力機電耦合機構(gòu)、混合動力電動汽車動力切換系統(tǒng)規(guī)律和動力切換協(xié)調(diào)控制等方面。通過分析豐田動力汽車的混合動力切換控制問題，研究混合動力電動汽車的混合動力切換協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，對我國的混合動力電動汽車的發(fā)展提出一些可行性建議。豐田Prius汽車采用的混合動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、發(fā)電機、電動機和行星齒輪機構(gòu)組成。行星齒輪機構(gòu)的太陽輪、齒圈和行星齒輪架分別與發(fā)電機、電動機和發(fā)動機連接，同時齒圈和減速齒輪相吻合。通過控制可測的發(fā)電機轉(zhuǎn)矩，利用系統(tǒng)的行星齒輪直接計算出發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，通過將所需轉(zhuǎn)矩減去發(fā)電機上的轉(zhuǎn)矩得到發(fā)電機的目標轉(zhuǎn)矩，確保發(fā)動機和電動機能夠正常運行。

通過上面對豐田Prius汽車的混合動力切換協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，可以對我國目前的關(guān)于混合動力電動汽車動力切換協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的研究有所影響。從現(xiàn)階段混合動力電動汽車的動力切換協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)上分析，大多數(shù)的混合動力切換協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)都是通過喲補償電動機轉(zhuǎn)矩進行動力控制的；從獲得發(fā)動機轉(zhuǎn)數(shù)參數(shù)的方法來分析，目前的獲得數(shù)據(jù)方法主要是通過發(fā)動機直接提供轉(zhuǎn)矩參數(shù)、應(yīng)用MAP圖標定法獲取發(fā)動機參數(shù)、應(yīng)用模型估計法進行數(shù)據(jù)分析、應(yīng)用信號檢測分析法；從車輛動力學(xué)建模工程中分析，大多數(shù)混合動力電動汽車動力切換協(xié)調(diào)控制科研項目多采用車輛動力學(xué)建模工具，應(yīng)用專業(yè)軟件進行建模工作；從試驗方法上分析，大多數(shù)的混合動力電動汽車動力切換協(xié)調(diào)控制科研研究很少應(yīng)用整車試驗，大多都是應(yīng)用離線仿真的方法進行試驗。

2 混合動力切換協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)

在我國的混合動力電動汽車動力切換協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)研究過程中，為了解決有關(guān)混合動力系統(tǒng)中動力協(xié)調(diào)控制問題，要求我國的相關(guān)技術(shù)科研人員將混合動力電動汽車內(nèi)部運行的協(xié)調(diào)機理進行研究，制定出能夠有效解決動力協(xié)調(diào)控制問題的對策，通過對電動機和發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩進行實時監(jiān)控，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供判斷依據(jù)。

2.1 混合動力電動汽車動力切換系統(tǒng)與車輛動力學(xué)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(shè)備在不同的工作情況下，建立各自的動力學(xué)模型，通過轉(zhuǎn)矩模型觀測器對汽車內(nèi)部的主要運行設(shè)施進行實時的數(shù)據(jù)監(jiān)控，得到相應(yīng)的動態(tài)數(shù)據(jù)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(xié)調(diào)控制系統(tǒng)中的各個供能裝置與耗能裝置之間的關(guān)系。

2.2 基于模型預(yù)測的電動機轉(zhuǎn)矩補償控制

通過對混合動力電動汽車的駕駛狀態(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(xié)調(diào)系統(tǒng)的影響，將電動汽車在正常運行過程中的電動機轉(zhuǎn)矩補償確保動力供應(yīng)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(tǒng)動力切換動態(tài)協(xié)調(diào)控制的試驗研究

在混合動力系統(tǒng)動力切換動態(tài)協(xié)調(diào)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(jīng)驗，但這種研究方式得到的數(shù)據(jù)與混合動力電動汽車實際使用過程中的數(shù)據(jù)之間依然存在一定的差距，這對科研研究項目的調(diào)整提出了一定的要求。通過搭建硬件設(shè)施盡可能的貼近混合動力電動汽車正式投入使用時的數(shù)據(jù)，通過驗證和修改典型狀態(tài)下混合動力系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)據(jù)，研究出相關(guān)的混合動力系統(tǒng)動力協(xié)調(diào)控制技術(shù)。

2.4 混合動力電動汽車動力切換時的瞬態(tài)穩(wěn)定性

在進行混合動力電動汽車動力切換時的瞬態(tài)穩(wěn)定性實驗時，應(yīng)考慮到混合動力電動汽車在正常行駛過程中的動力系統(tǒng)運行模式和動力系統(tǒng)在運行中的相關(guān)數(shù)據(jù)。在汽車正常行駛過程中準備進行動力系統(tǒng)切換時，考慮相關(guān)數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)實時記錄的動態(tài)分析模型，將電動汽車在各種動力切換模式工作之間的臨界值找到。

掌握混合動力電動汽車動力系統(tǒng)的動力切換協(xié)調(diào)控制技術(shù)的過程，需要通過軟件仿真試驗對混合動力系統(tǒng)動力切換協(xié)調(diào)控制的數(shù)據(jù)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(shè)施對混合動力系統(tǒng)動力切換協(xié)調(diào)控制數(shù)據(jù)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(jīng)濟條件允許的情況下，可以使混合動力電動汽車在正常路況行駛，通過施加真實的道路負載，對混合動力電動汽車的動力切換協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的實況運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，確?；旌蟿恿f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)能夠正常運行。將混合動力電動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，保障混合動力電動汽車在進行動力切換時不會出現(xiàn)故障，確保汽車在正常行駛過程中的絕對安全。

3 結(jié)語

隨著我國混合動力電動汽車的科研工作不斷開展，混合動力電動汽車的動力切換協(xié)調(diào)控制技術(shù)逐漸的走向成熟，我國的相關(guān)科研人員就混合動力汽車的多樣性工作模式帶來的動力切換協(xié)調(diào)控制問題進行詳細的分析研究。在我國的混合動力電動汽車的動力切換協(xié)調(diào)控制技術(shù)研究過程中，我國的混合動力切換協(xié)調(diào)控制關(guān)鍵技術(shù)主要是建立與車輛動力學(xué)和混合動力切換系統(tǒng)的模型、基于模型進行電動機轉(zhuǎn)矩補償控制技術(shù)、對混合動力系統(tǒng)動力切換動態(tài)協(xié)調(diào)控制的試驗研究方法、對混合動力系統(tǒng)動力切換動態(tài)時瞬態(tài)穩(wěn)定性監(jiān)控，這些技術(shù)將影響混合動力電動汽車的動力切換協(xié)調(diào)控制技術(shù)的發(fā)展進步，對我國的混合動力電動汽車的動力切換協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)將有著實質(zhì)性的進步，有效的解決了我國混合動力電動汽車中多種工作模式之間的協(xié)調(diào)控制問題，是我國的混合動力電動汽車的發(fā)展歷程中的重要里程碑。