混合動力汽車多平臺控制策略分析

（衡水市工業(yè)學(xué)校，河北 衡水 053000）

摘 要：混合動力汽車的控制策略和結(jié)構(gòu)影響整個汽車的性能指標(biāo)。本文基于Simulink介紹了一種混合動力汽車多平臺控制策略，該策略在不同的仿真環(huán)境、開發(fā)階段、車型、構(gòu)型上都具有較高的可讀性的。采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和層次化的建模思想進行模型框架的搭建，具有很好的可讀性、擴展性、通用性、繼承性和移植性。

關(guān)鍵詞：混合動力;汽車;多平臺;控制

目前新能源電動汽車可以分為燃料電池汽車、純電動汽車和混合動力汽車三類。混合動力汽車是一種新型的汽車結(jié)構(gòu)型式，它既有傳統(tǒng)汽車的強大動力，同時又兼具節(jié)油少排的特質(zhì)，而且它比純電動車的生產(chǎn)成本還要低。近年來，世界各大汽車公司相繼開始側(cè)重對混合動力汽車的研究和開發(fā)，各大研究機構(gòu)和大學(xué)也掀起了研究混合動力汽車的熱潮。本文通過分析混合動力汽車的結(jié)構(gòu)形式和多平臺控制策略，對目前研究中的主要問題進行分析，同時結(jié)合自身工作實際情況對以后的研究重心進行說明。

1 混合動力汽車的結(jié)構(gòu)

混合動力汽車是指利用兩種動力源作為動力裝置的汽車。混合動力汽車具有不同的布置方式、控制策略和組成部件，所以形成了各式各樣的結(jié)構(gòu)型式。本文根據(jù)蓄電池組的荷電狀態(tài)的變化情況，對混合動力汽車的結(jié)構(gòu)類型進行分析。

1.1 荷電消耗型

荷電消耗型的混合動力汽車運行時它的蓄電池組的荷電狀態(tài)逐漸消耗具有純電動行程。蓄電池組利用車外充電器進行充電，它的有效利用的電力相當(dāng)高，大約為45%。這種類型的汽車的電池充放電損失小，能量經(jīng)濟性比較好。

通常這類汽車的蓄電池組容量都比較大，而且發(fā)動機的排量小。這樣就可以提供較長的純電動行程，如果蓄電池組不能有效的保證足夠功率的動力時，那么發(fā)動機會直接開始運行。如果需要將蓄電池的容量相應(yīng)的減少，可以選擇配置小型的發(fā)動機，結(jié)合一定的能量管理控制系統(tǒng)來確保汽車在電動使用里程的長度，提供更好的續(xù)駛能力。

1.2 荷電維持型

該類型混合動力汽車都已經(jīng)預(yù)先設(shè)定一定長度的純電動行程，但是也存在一部分車輛沒有設(shè)置或者很少的純電動里程。在汽車運行完成一次循環(huán)之后，能夠有效的保證SOC系統(tǒng)不變。

荷電維持型汽車可以不使用電能，例如動力輔助型汽車就是采用該系統(tǒng)類型，根據(jù)相關(guān)專業(yè)技術(shù)研究部門的確定，該類型汽車采用并聯(lián)型混合動力汽車在燃油方面具有十分明顯的優(yōu)勢，相對串聯(lián)型混合動力汽車效率高大約6%左右。

2 混合動力汽車多平臺控制策略

一旦確定混合動力汽車各個部分的配件之后，技術(shù)的核心內(nèi)容為優(yōu)化相應(yīng)的控制系統(tǒng)，保證混合動力汽車在油耗和排放等方面相比普通汽車具有更為明顯的優(yōu)勢。基于Simulink的V模式開發(fā)方法，針對混合動力汽車各部件的特性及汽車的運行工作狀況和混合動力汽車開發(fā)的各個階段，遵循了相應(yīng)汽車控制系統(tǒng)研究內(nèi)容，采用高效、可靠、低投入的汽車控制系統(tǒng)，同時已經(jīng)逐漸發(fā)展形成高效控制系統(tǒng)的重要思路。而目前常用的系統(tǒng)控制技術(shù)大部分采用對于固定類型的混合動力汽車進行設(shè)計，具有很強局限性，不能有效的滿足所有類型的汽車控制要求。在移植性、通用性和繼承性等方面存在許多不足。

為了減小混合動力汽車的開發(fā)周期和成本，提高開發(fā)效率，吉林大學(xué)汽車仿真與控制國家重點實驗室提出了一種基于Simulink的混合動力汽車多平臺能量分配策略的通用構(gòu)架，該策略適用與不同開發(fā)階段、不同仿真環(huán)境、不同構(gòu)型、不同車型。它采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、層次化的建模思想進行搭建，在可讀性、擴展性、通用性、移植性和繼承性等方面具有很大的優(yōu)勢。

2.1 多平臺控制策略架構(gòu)的建立

建立現(xiàn)代化的控制系統(tǒng)需要通過幾個流程來實現(xiàn)：功能設(shè)計與離線仿真、原理設(shè)計、代碼編寫、硬件仿真、整車測試。開發(fā)完成需要實現(xiàn)功能設(shè)計到測試結(jié)束一體化設(shè)計，整體設(shè)計流程下來，最重要的內(nèi)容是保證核心控制系統(tǒng)的正確性，在信號的輸入和輸出端口，設(shè)備的了解穩(wěn)定性，加強不同平臺之間信號聯(lián)系和關(guān)聯(lián)。

采用該框架進行汽車控制系統(tǒng)設(shè)計時，如果汽車需要選擇不同的平臺，那么不需要對核心內(nèi)容進行重新調(diào)配即可完成不同平臺之間的切換，只需要完成在不同接口處的交換控制即可。

構(gòu)架核心控制策略的模型框架有三個基本原則：

第一，采用總線結(jié)構(gòu)。在實際信號處理過程中，設(shè)備將所有收集到的信息都集中到設(shè)備總線內(nèi)，并且不同分塊之間的信號傳輸過程也需要由總線控制。

第二，具有統(tǒng)一的建模規(guī)范。根據(jù)相應(yīng)控制算法提出的建模指導(dǎo)信息，技術(shù)人員根據(jù)建模規(guī)范中內(nèi)容來進行模型的建立，其中比較重要的數(shù)據(jù)全部儲存于m文件中，在進行命名時，對于不同的模塊、參數(shù)和信號都是參考目前行業(yè)公認(rèn)的仿真軟件來命名的。

第三，采用模塊化、使能結(jié)構(gòu)。技術(shù)人員根據(jù)實際功能應(yīng)用的情況將其劃分為不同操作部分，通過將使能狀態(tài)調(diào)整能夠?qū)崿F(xiàn)控制不同功能的開啟和停止，從而使復(fù)雜程度不同的設(shè)備都能全面符合系統(tǒng)的控制要求。

2.2 多平臺控制策略的應(yīng)用

利用本文研究的不同平臺能量分配策略形成的混合動力汽車控制系統(tǒng)，同時結(jié)合硬件管理的不同模塊搭建技術(shù)，配合仿真軟件的實際模擬，得到最終的分析結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，混合動力汽車在車速控制上能夠滿足要求，運行模式與設(shè)計完全相同，蓄電池的響應(yīng)速度也能夠滿足汽車使用要求，因此可以說明這種模型構(gòu)架的通用性和繼承性很好。這種框架有利于提高混合動力汽車能量分配策略的開發(fā)效率。

3 結(jié)束語

混合動力汽車是車輛工程發(fā)展重要方向，采用多平臺混合動力控制技術(shù)能夠有效的滿足以后人們生活的需求。目前多平臺控制策略發(fā)展還存在一定的不足。并聯(lián)混合動力汽車的運行原理與串聯(lián)型混合動力汽車更為復(fù)雜，在控制策略管理過程中參考依據(jù)應(yīng)當(dāng)保證燃油的經(jīng)濟特點，同時還要分析結(jié)合不同的汽車使用環(huán)境，結(jié)合發(fā)動機的排放量、電池使用時間、駕駛的舒適性等特點，考慮成本的投入，進行全面的綜合評定。為了滿足上述不同要求的內(nèi)容，需要進行全面的分析和研究，將多平臺控制策略深入研究，保證混合動力汽車的發(fā)展。

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