混合动力汽车控制策略及其研 究方向
目录
1.混合动力汽车的系统结构 2.混合动力汽车的控制策略 3.混合动力汽车的研究方向
1.混合动力汽车的系统结构
根据动力系统的结构和能量流动方式的不同，混合 动力电动汽车可分为串联式、并联式、混联式。近 年，又新出现了电动轮式混合动力电动汽车。
1.1串联式动力系统
2.1串联式混合动力汽车的控制策略
由于串联式混合动力汽车的发动机与汽车行 驶工况没有直接联系，因此控制策略的主要目 标是使发动机在最佳效率区和排放区工作。此 外，为了优化控制策略，还必须考虑合并在一 起的电池、电传动系统、发动机和发电机的总 体效率。以下介绍串联式混合动力汽车的两种 基本的控制模式。
串联式混合动力系统
1.2并联式动力系统 并联式混合动力电动汽车主要由发动机、
电动/发电机两大部件总成组成，它们可分开 工作也可以协调工作，结构具有明显的多样性， 可以根据使用要求选用。两大动力总成的功率 可以互相叠加，发动机功率和电动/发电机功 率约为电动汽车所需最大驱动功率的0.5~1倍， 因此，可以采用小功率的发动机与电动/发电 机，使得整个动力系统的装配尺寸、质量都较 小，造价也更低，行程也可以比串联式混合动 力电动汽车长一些，其特点更加趋近于内燃机 汽车。由于并联混合动力汽车有两套驱动系统， 且不同的驱动系统有不同的工作效率区间，这 就使得汽车在不同的行驶工况下，具有不同工 作模式。
2.1.1恒温器控制模式 2.1.2发动机跟踪器控制模式
上述两种控制模式可以结合起来使用，其目的
是充分利用发动机和电池的高效率区，使其达到 整体效率最高。发动机在荷电状态值较低或负载 功率较大时均会起动；当负载功率较小且荷电状 态值高于预设的上限值时，发动机被关闭；在发 动机关和开之间设定了一定范围的状态保持区域， 这样可以避免发动机的频繁起停。发动机一旦起 动便在相对经济的区域内对电动机的负载功率进 行跟踪，当负载功率大于或小于发动机经济区域 所能输出的功率时，电池组可以通过充放电对该 功率差进行缓冲和补偿，采用该控制策略可以减 少电能的循环损耗，避免电池大电流放电和发动 机的频繁起动，降低了油耗，提高了排放性能。
串联式混合动力电动汽车动力组成由发动机、发 电机和驱动电机3大主要部件组成。发动机仅仅用 于发电，发电机所发出的电能供给电动机，电动机 驱动汽车行驶。发电机发出的部分电能向电池充电， 来延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还 可以单独向电动机提供电能来驱动电动汽车，使混 合动力电动汽车在零污染状态下行驶。
并联式混合动力系统
1.3混联式动力系统
混联式系统最能体现HEV系统的最优化思 想，同时也是最复杂、研究难度最大的结构。 低速和启动时发动机关闭，电动机由电池供 电并输出动力；发动机运行时，视电池状态 和动力需求，发电机承担发电或调速的作用； 制动时电动机和发电机均能进行制动能量回 收，向电池充电。上述几种电动车原理，其 动力传动系统基本都维持了内燃机汽车传统 的传动方案，特别是从主减速器、差速器、 半轴到车轮基本没有改变。最近出现了一种 更为先进的电动汽车，取代了这一传统的传 动方案，这就是电动轮式混合动力电动汽车
d.当行驶需要扭矩大于发动机在给定转速下所能产生 的最大扭矩时,由电机提供扭矩助力;
e.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ速时回收制动能量。
2.2.3 模糊逻辑控制策略
模糊逻辑控制策略的出发点是通过综合考 虑发动机和蓄电池的工作效率来实现混合动力 系统的整体效率达到最高。模糊逻辑控制策略 目标与实时控制策略类似,但是与实时控制策略 相比,模糊逻辑控制策略具有鲁棒性好的优点。
a.当车速低于某一最小车速时,由电机提供全部驱动 力;
b.当车速大于最小车速,并且行驶需要扭矩小于电机 的最大扭矩时,根据发动机的燃油消耗率和当前电池的 SOC值来决定动力源;
c.当行驶需要扭矩大于电机的最大扭矩,并且小于发 动机在给定转速下所能产生的最大扭矩时,由发动机独 自提供全部驱动力。发动机是否驱动电机对电池充电, 取决于电池的SOC以及此时电池和电机的效率;
动转矩; c.当发动机在给定的车速上效率很低时,发动机关机,由电动
机提供驱动转矩; d.当电池SOC过低时,发动机提供额外扭矩带动电机工作对电
池充电。 e.回收制动能量,为蓄电池充电;
2.2.2 并联自适应式控制策略(实时控制策略) 这种控制策略兼顾了燃油经济性和发动机废气排放
两方面的性能,在每一个时间段内都对发动机和电动机 的转矩分配进行优化控制。主要特点如下:
2.2并联式混合动力电动汽车控制策略
目前用于并联的策略一般有并联电辅助驱动式控制策略、 并联自适应式控制策略(实时控制策略)和模糊逻辑控制策略三 种,下面分别加以介绍.
2·2·1 并联电辅助驱动式控制策略 在电辅助驱动控制策略中,利用电动机提供额外功率,并要保
持电池的荷电状态处于允许的工作范围。具体的控制策略如下: a.当车速低于某一最小车速时,电动机提供全部的驱动力; b.当转矩需求高于发动机的最大值时,电动机提供额外的驱
混联式动力系统
1.4电动轮式动力系统
电动轮式混合动力电动汽车最大特点就 是用电子差速器代替了传统汽车的差速器 和半轴，将电动机直接安装在驱动轮上， 从而使电动轮驱动型式结构简洁、传动高 效。
电动轮式动力系统
2.混合动力汽车的控制策略
在混合动力汽车各部件的配置确定下来 之后，如何优化控制策略是实现混合动力 汽车低油耗、低排放目标的关键所在。在 满足汽车的动力性和其他基本技术性能以 及成本等要求的前提下，针对各部件的特 性及汽车的运行工况，控制策略要实现能 量在发动机、电机之间的合理而有效分配、 使整车系统效率达到最高，获得整车最大 的燃油经济性、最低的排放以及平稳的驾 驶性能。
模糊控制规则的主要意图是:
a.所需功率近似为当前转速下发动机最优功率 时,电机基本不工作。
b.所需功率大于最优功率一定值时,发动机工作 点位于最优工作点附近,余下的部分功率由电机 提供,同时使电机运行效率也在较高范围内。 c.SOC超出限定值时,采取相应措施,使其回到正 常范围。