【技研】 混合动力汽车控制策略

摘要

混合动力汽车融合电动汽车和传统汽车优点，具有低油耗、低排放特点，是当前研究热点。其采用两种车载能量源，通过优化控制策略改善性能。目前分为串联、并联、混联式三种类型。节能途径包括优化发动机工作点、控制策略、能量回收等。选择合适的蓄电池荷电状态、电压和工况，合理分工以实现最佳燃油经济性和排放。

正文

混合动力汽车是兼顾了电动汽车和传统汽车优点的新一代汽车结构型式，因其具有低油耗、低排放的潜力，动力性接近于传统汽车，而生产成本低于纯电动汽车，最近几年来其研究开发成为世界上各大汽车公司、研究机构和大学的一个研究热点。

可以相信，在电动汽车的储能部件——电池没有根本性突破以前，使用混合动力电动汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。

混合动力电动汽车与传统的内燃机汽车和电动汽车不同，它一般至少有两种车载能量源，其中一种为具有高功率密度的能量源。利用两种能量源的特性互补，实现整车系统性能的改善和提高。要实现两者之间相互协调工作，这就需要有良好的控制策略。控制策略是混合动力汽车的灵魂，它根据汽车行驶过程中对动力系统的能量要求，动态分配发动机和电动机系统的输出功率。采用不同的控制策略是为了达到最优的设计目标，其主要目标为：最佳的燃油经济性、最低的排放、最低的系统成本、最佳的驱动性能。

当前开发研制的混合动力汽车可以分为三类：串联式、并联式、混联式混合动力电动汽车。在各部件的选型确定以后，采用合适的控制策略是实现最佳燃油经济性，降低排放的关键。

混合动力汽车节能机理和途径：

• 选择较小的发动机，从而提高发动机负荷率

• 改善控制策略使发动机工作在高效区，以改善整车的燃油经济性

• 对制动能量经行回收

• 优化发动机工作点：基于发动机的最佳燃油经济性、最低排放或二者相结合，确定发动机的最优工作点。

• 优化发动机工作曲线：不同功率下的发动机最优工作点构成了发动机的最优工作曲线。

• 最小的发动机动态波动：应控制发动机的工作转速以避免波动，从而使发动机的动态波动最小。

• 限制发动机的最低转速：当发动机转速低于某一值时，应切断发动机的工作。

• 减少发动机的开关次数：频繁地开关发动机，会使发动机的油耗和排放增加。

• 合适的蓄电池荷电状态：蓄电池的SOC应该保持在适当的水平上，以便汽车加速时能提供足够功率，在制动和下坡时能回收能量。

• 安全的蓄电池电压：在放电、发电机充电或再生制动时，蓄电池的电压会发生很大变化，应避免蓄电池电压过低或过高，否则，蓄电池会发生永久性损坏。

• 分工适当：在驱动循环中，发动机和蓄电池应合理分担汽车所需要功率。

• 工况选择：在某些城市或地区混合动力汽车应以纯电动的模式工作，这种转换可以通过手动或自动来控制。