謝敬友

（德州職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東德州 253000）

0 引言

混合動力電動汽車是具有兩種或兩種以上動力輸出裝置的汽車，將傳統(tǒng)汽車和純電動汽車兩者結(jié)合，通過不同的能源保證汽車動力性能，優(yōu)化了傳統(tǒng)汽車的重污染，純電動汽車的續(xù)航里程短等缺點?；旌蟿恿嚫鶕?jù)驅(qū)動系統(tǒng)及動力傳遞不同，分為串聯(lián)式混合動力車、并聯(lián)式混合動力車及混聯(lián)式混合動力車。

1 混合動力汽車的分類及結(jié)構(gòu)分析

1.1 串聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)及工作原理

串聯(lián)式混合動力汽車的動力裝置主要有發(fā)動機(jī)、電機(jī)和發(fā)電機(jī)。串聯(lián)混合動力汽車的不同階段工作運行模式如下。

（1）車輛啟動或者低速運行階段工作模式。串聯(lián)混合動力汽車在此階段，發(fā)動機(jī)不工作，由汽車蓄電池把電能傳送給電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動動力裝置驅(qū)動車輛行駛。

（2）車速逐漸增大運行階段工作模式。串聯(lián)混合動力汽車在此階段，動力輸出能量主要是有發(fā)動機(jī)提供，蓄電池在此階段儲存剩余的能量。

（3）車輛急加速或爬坡運行階段工作模式。在此階段，串聯(lián)混合動力汽車發(fā)動機(jī)提供的能量已經(jīng)達(dá)不到車輛行駛要求，此時需要發(fā)動機(jī)和蓄電池同時驅(qū)動電機(jī)工作，滿足汽車此工作模式下的能量。

（4）車輛減速和制動運行階段工作模式。在此工作工程中，蓄電池存儲電機(jī)和發(fā)電機(jī)裝置回收車輛在制動狀態(tài)產(chǎn)生的能量。

1.2 并聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)及工作原理

并聯(lián)式混合動力汽車主要由發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、蓄電池及轉(zhuǎn)矩耦合器組成。并聯(lián)混合動力汽車的不同階段工作運行模式如下。

（1）車輛啟動或者低速運行工作模式。并聯(lián)混合動力汽車啟動或者低速運行階段主要是利用電動機(jī)能量驅(qū)動汽車行駛。

（2）車輛高速運行及急加速或者爬坡工作模式。并聯(lián)混合動力汽車保持高速運行下，發(fā)動機(jī)處在高效率工作狀態(tài)，此階段主要有發(fā)動機(jī)提供動力。當(dāng)車輛在急加速或爬坡時，車輛額外的動力需求主要有電動機(jī)提供能量。

（3）車輛減速運行工作模式。蓄電池回收存儲制動產(chǎn)生的能量。

2 基于Matlab/Simulink 軟件平臺仿真數(shù)據(jù)分析

利用Matlab/Simulink 軟件構(gòu)建整車模型，對能量分配進(jìn)行模擬分析，從而控制最佳燃油經(jīng)濟(jì)性與平衡電池電量。最終數(shù)據(jù)分析，驗證模型預(yù)測控制方法，具有較強(qiáng)的理論價值與實用價值。

2.1 建模參數(shù)設(shè)置

依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《乘用車燃油消耗量限值》，設(shè)置歐洲駕駛循環(huán)工況（NEDC）為測試工況。電池初始值SOC0（State of Charge）為1。工況參數(shù)見表1。

表1 工況參數(shù)

2.2 能量分配數(shù)據(jù)分析

2.2.1 電池SOC 數(shù)據(jù)分析

通過規(guī)則的邏輯門限值能量分配方法對整車仿真模型進(jìn)行仿真分析，確定SOCmin為0.45，SOCmax為0.85。仿真數(shù)據(jù)分析：電池SOC 值始終保持在0.5～0.8，在此區(qū)間內(nèi)電池的工作效率較高，當(dāng)車輛高速運行時，電池SOC 值迅速減小，SOC 值出現(xiàn)略低狀態(tài)。經(jīng)過一個循環(huán)工況運行，電池SOC 值保持在0.56。

2.2.2 燃油消耗量數(shù)據(jù)分析

（1）百公里燃油油耗量計算公式分析。百公里油耗是由電池消耗的電能和燃油消耗量的能量額分析求得，具體公式如下：

式中 qequ——電能等效油耗

ΔSOC——循環(huán)工礦開始數(shù)值與結(jié)束數(shù)值的差值

U——蓄電池放電電壓

C——蓄電池電容

Hu——汽油熱值，44 000 kJ/kg

qact——實驗工況的總油耗

SD——實驗工況行駛總距離

ρgas——汽油密度

（2）燃油消耗量數(shù)據(jù)分析。通過公式計算，燃油消耗為6.0 L，數(shù)據(jù)查詢百公里油耗理論值為7.4 L。燃油經(jīng)濟(jì)性提高了18.9%。經(jīng)過整個循環(huán)工況仿真測試，最終的燃油消耗為365 g。

3 結(jié)論

（1）串聯(lián)混合動力汽車發(fā)動機(jī)輸出與驅(qū)動軸之間沒有機(jī)械連接，發(fā)動機(jī)工作不受行駛工況的影響，因此發(fā)動機(jī)的效率較高。但是車輛行駛時發(fā)動機(jī)發(fā)出的能量經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，能量損失嚴(yán)重，故效率利用率較低。

（2）并聯(lián)混合動力汽車依靠變速器和動力裝置傳輸發(fā)動機(jī)和驅(qū)動輪的動力，沒有機(jī)械連接，因此發(fā)動機(jī)能量及機(jī)械效率利用率較高，大大提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。