并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)研究

李明杰

（遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 撫順 118000）

并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)研究

李明杰

（遼寧機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 撫順 118000）

想要突破并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)的研究難題，就要在汽車行業(yè)的技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域做出更多的創(chuàng)新和探索，研究時(shí)要考慮車體的安全性和駕駛的舒適性，并且在并重經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)車的環(huán)保設(shè)計(jì)和汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

汽車發(fā)展；并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)；研究

環(huán)境污染和能源短缺問題，已經(jīng)成了我國最亟待解決的問題之一。因而實(shí)行節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展是汽車業(yè)必須面對(duì)的重要問題。在近年來的發(fā)展當(dāng)中，我國始終致力于對(duì)新能源綠色汽車的開發(fā)和創(chuàng)新工場(chǎng)，而近年來，我們發(fā)現(xiàn)純電動(dòng)汽車能實(shí)現(xiàn)低排放甚至是零排放。但是由于理想中的純電動(dòng)汽車的造價(jià)昂貴，而且行駛時(shí)間較短，蓄電困難。因而想要普及純電動(dòng)汽車，我們還需要更多的研究和探索。但是從另一個(gè)角度尋找出路，我們將注意力轉(zhuǎn)向混合動(dòng)力的汽車，這種技術(shù)成熟的汽車是由傳統(tǒng)的燃油汽車向純電動(dòng)汽車過渡的最佳選擇。將這兩種汽車進(jìn)行對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)，插電式混合動(dòng)力汽車相對(duì)于傳統(tǒng)的混合動(dòng)力汽車來說，不管從排放量還是燃油量的角度，都更接近于純電動(dòng)汽車。這種汽車可以用專用電網(wǎng)或家庭用電進(jìn)行充電行駛，這種方式就較好地解決了續(xù)航和充電的問題。這種汽車有著優(yōu)良的性價(jià)比和更低的排放量，是新能源領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。與此同時(shí)，插電式混合動(dòng)力汽車控制策略是系統(tǒng)的核心技術(shù)，這關(guān)系到整個(gè)車的經(jīng)濟(jì)性的好壞和排放性能的優(yōu)劣，因此優(yōu)化插電式混合動(dòng)力汽車的控制策略，具有重要的研究意義。想要整體提高并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車車體的經(jīng)濟(jì)性、安全性和市場(chǎng)性，我們就需要對(duì)并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制系統(tǒng)進(jìn)行更深入的調(diào)查和研究。

1 并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車的發(fā)展趨勢(shì)

1.1 并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車的優(yōu)勢(shì)

隨著當(dāng)今時(shí)代的發(fā)展，人們對(duì)出行的安全性和高效性都有了更高的要求。為了使汽車更高效地行駛和運(yùn)作，汽車公司研究了多種汽車動(dòng)力結(jié)構(gòu)。其中并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)就是一種環(huán)保，性價(jià)比較高的汽車結(jié)構(gòu)。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車結(jié)構(gòu)，可以用來直接驅(qū)使車輛，沒有能量轉(zhuǎn)換，能量損失小，因此是一種環(huán)保節(jié)能的動(dòng)力方式。除此之外，并聯(lián)式發(fā)動(dòng)機(jī)可以作為電動(dòng)機(jī)使用，也可以作為發(fā)電機(jī)使用，且在生產(chǎn)中可以采用較小功率的電機(jī)，成本造價(jià)低。它以先進(jìn)的控制技術(shù)為紐帶，將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力技術(shù)系統(tǒng)與純電動(dòng)動(dòng)力技術(shù)系統(tǒng)有機(jī)地相結(jié)合，具有內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車兩者的優(yōu)點(diǎn)?？梢詫?shí)現(xiàn)零排放的純電動(dòng)汽車是解決我國石油資源短缺和空氣，環(huán)境污染的理想途徑。

1.2 并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車當(dāng)今發(fā)展中的問題

首先，并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪間的連接屬于機(jī)械連接，由于這種特殊的連接方式，因而發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)不可能總處于最佳位置，隨著路況的變化和行駛時(shí)間的延長，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率可能得不到充分的發(fā)揮。其次，并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)需要搭載變速器，且適合搭載自動(dòng)變速器。第三，并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的混合度如果較低，就不便于插電式混合動(dòng)力過渡。

1.3 并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)的主要模式及使用情況

并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)有內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)的套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，他們可以分開工作也可以一起協(xié)調(diào)，共同驅(qū)動(dòng)，所以并聯(lián)式混合汽車可以在比較復(fù)雜的工廠情況下使用，應(yīng)用范圍廣。并聯(lián)式結(jié)構(gòu)由于電機(jī)的數(shù)量種類，具體部件的數(shù)量和位置關(guān)系的差別，而具有明顯的多樣性，結(jié)構(gòu)上可以分為雙軸式和單軸承式。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車在實(shí)際的道路運(yùn)行上十分復(fù)雜，包括了車體運(yùn)行的不同情況。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車由于發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的高效工作區(qū)并不相同，所以為了發(fā)揮并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，汽車應(yīng)根據(jù)不同運(yùn)行情況采取一直相同的工作模式，應(yīng)該隨環(huán)境的變化而改變，從而提高車輛的整體動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。

2 并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)在汽車運(yùn)行中的重要性

2.1 對(duì)于整個(gè)車體的運(yùn)行價(jià)值

控制系統(tǒng)指的是汽車動(dòng)力總成集中控制系統(tǒng)，它是整個(gè)車正常行駛的核心單位，控制系統(tǒng)控制著車輛的運(yùn)行情況和安全程度，是整個(gè)車體的靈魂系統(tǒng)。一臺(tái)擁有精確控制系統(tǒng)的汽車，可以精確地控制車體的運(yùn)行，可以提供給駕車人員更好的駕車體驗(yàn)。

2.2 控制系統(tǒng)的主要內(nèi)容

控制系統(tǒng)的控制內(nèi)容包括發(fā)動(dòng)機(jī)的空燃比控制，點(diǎn)火控制和怠速控制以及變速器的檔位變化控制和換擋感覺控制等，混合動(dòng)力汽車的控制，還需要根據(jù)轉(zhuǎn)速副審核以及車速等信息和相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)確定發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)的功率和分配策略，即當(dāng)汽車負(fù)荷給定后，首先要確定發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)輸出，功率的比例，這樣來滿足汽車的動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性排放性等標(biāo)準(zhǔn)和要求，為了滿足混合動(dòng)力汽車的各項(xiàng)要求，需要設(shè)計(jì)與混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行相適應(yīng)的控制系統(tǒng)和控制策略

從評(píng)價(jià)結(jié)果來看，2000—2005年研究區(qū)人為干擾主要為中度正向干擾與輕度負(fù)向干擾，在整個(gè)研究區(qū)分布都較為均勻；2005—2010年人為干擾主要以正向干擾為主，輕度正向干擾與強(qiáng)度正向干擾主要集中在甘孜縣、色達(dá)縣、壤塘縣以及阿壩縣，石渠縣則以中度正向干擾為主，若爾蓋縣與紅原縣中度正向干擾零星分布，負(fù)向干擾以中度為主，零星分布于研究區(qū)；2010—2014年研究區(qū)人為干擾主要以輕度負(fù)向干擾為主，輕度負(fù)向干擾集中分布在研究區(qū)西部各縣，強(qiáng)度負(fù)向干擾零星分布于研究區(qū)，中度負(fù)向干擾主要分布在若爾蓋縣與紅原縣，人為正向干擾區(qū)域較小，除若爾蓋縣輕度正向干擾較為集中外，正向干擾零星分布于其他縣。

3 并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)的具體研究方向

3.1 開展總成參數(shù)配比工作，進(jìn)一步細(xì)化系統(tǒng)參數(shù)

基于雙電機(jī)并聯(lián)插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)的構(gòu)型，我們應(yīng)該出于對(duì)高性價(jià)目標(biāo)的考慮，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配比發(fā)動(dòng)機(jī)，優(yōu)化驅(qū)動(dòng)電機(jī)，優(yōu)化動(dòng)力電池，進(jìn)一步提高駕駛舒適性，豐富安全配置等目的，采用網(wǎng)絡(luò)軟件搭建的仿真模型，對(duì)整個(gè)車進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證參數(shù)匹配的真實(shí)性和合理性。在參數(shù)配備工作中，要注意所取參數(shù)的精確性，記錄時(shí)注意配比的準(zhǔn)確性，這些數(shù)據(jù)信息將會(huì)為我們接下來的研究和探索提供有利的信息。

3.2 進(jìn)行混合動(dòng)力控制策略研究

針對(duì)雙電機(jī)并聯(lián)插電式混合動(dòng)力系統(tǒng)的特殊特點(diǎn)，我們應(yīng)該依據(jù)不同車型的需求，根據(jù)不同路況，不同天氣條件設(shè)計(jì)不同的模型。同時(shí)要考慮駕駛員的意識(shí)意圖，揣測(cè)突然發(fā)生的交通事故中駕駛者的思維模式，設(shè)計(jì)獨(dú)特的車輛管理模型。在試驗(yàn)中整合車的耗能情況進(jìn)行研究。重點(diǎn)研究車輛行駛中插電式混合動(dòng)力電機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性的變化，提出與此相關(guān)的輔助能量管理策略。

3.3 提高車體的行駛平順性

駕駛平順性高的汽車產(chǎn)品會(huì)提供給駕駛員一個(gè)更好的駕駛體驗(yàn)，這類產(chǎn)品也更容易打開市場(chǎng)，受到客戶的歡迎和關(guān)注。為解決混合動(dòng)力車帶來的駕車切換問題，我們應(yīng)當(dāng)針對(duì)車的驅(qū)動(dòng)模式進(jìn)行切換，在變速器換擋過程中進(jìn)行深入研究，提出基于速度閉環(huán)的電機(jī)主動(dòng)減振控制思考模式，從而緩解扭矩交替，緩解離合器交和障礙，進(jìn)一步提高車輛駕駛的平順性。

3.4 進(jìn)一步評(píng)估該系統(tǒng)的安全性和可行性

安全，是汽車駕駛的最基本的要求。并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制系統(tǒng)的安全性能決定了該系統(tǒng)的可適用范圍。以混合動(dòng)力系統(tǒng)為研究范圍，應(yīng)用相應(yīng)的安全標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行全面的安全分析。識(shí)別出并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車系統(tǒng)的相關(guān)危害與風(fēng)險(xiǎn)。在評(píng)定的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步完善車體安全設(shè)備。

進(jìn)一步分析插電式混合動(dòng)力汽車模型的特殊功能和性能需求，通過動(dòng)力總成臺(tái)架及試驗(yàn)樣車開展實(shí)驗(yàn)。通過參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)工作并重點(diǎn)研究中的動(dòng)力總成臺(tái)架標(biāo)定，和整體環(huán)境試驗(yàn)性標(biāo)定通過具體的實(shí)驗(yàn)總結(jié)出插電式，混合電動(dòng)汽車控制參數(shù)的標(biāo)定模成，和相應(yīng)的測(cè)定方法。進(jìn)一步完善并聯(lián)插電式混合動(dòng)力系列車的控制系統(tǒng)。

4 并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)的優(yōu)化方案

4.1 模型實(shí)驗(yàn)思想

我們?cè)诰唧w研究過程中，在保證參數(shù)精準(zhǔn)的情況下，可以對(duì)并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車進(jìn)行整車動(dòng)力總成參數(shù)配比。巧妙運(yùn)用車體模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，從能耗最小入手，以并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車模型的行使能耗最小為著眼點(diǎn)，在實(shí)驗(yàn)過程中采用門線控制策略與瞬間優(yōu)化策略相結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)隊(duì)并聯(lián)插電式混合汽車模型的控制。

4.2 具體的操作步驟

在實(shí)際的實(shí)驗(yàn)過程中，我們需要根據(jù)并聯(lián)插電式混合汽車的性能指標(biāo)，對(duì)并聯(lián)插電式混合汽車進(jìn)行選型和參數(shù)設(shè)計(jì)。具體包括動(dòng)力電泡、發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、離合器、傳動(dòng)比等。在實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上建立一個(gè)動(dòng)力模塊的模型，以便于對(duì)模型的動(dòng)力性進(jìn)行仿真研究。

4.3 具體實(shí)驗(yàn)思路

基于我國現(xiàn)有的并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車能量管理策略的情況，在實(shí)驗(yàn)過程中，我們可以以并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車等效燃油消耗最優(yōu)為著眼點(diǎn)，融合汽車系統(tǒng)的門限值，控制策略和瞬間最優(yōu)化來實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的控制。實(shí)驗(yàn)的步驟可以分為三步。第一步，在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之前，運(yùn)用遺傳算法，對(duì)電量的消耗和電量保持模式的門限值參數(shù)進(jìn)行計(jì)算統(tǒng)計(jì)和優(yōu)化。第二步，根據(jù)等效燃油消耗最小的目標(biāo)函數(shù)模型，利用轉(zhuǎn)矩分析方法，對(duì)利用瞬時(shí)最優(yōu)化的電量情況進(jìn)行分析。第三步，根據(jù)聯(lián)合仿真平臺(tái)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證優(yōu)化的模型的合理性。最后探索混合式動(dòng)力汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的規(guī)律影響。

5 結(jié)語

在當(dāng)今石油資源緊缺，空氣污染嚴(yán)重的大環(huán)境下，實(shí)現(xiàn)國家的可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)今的重要任務(wù)，作為汽車行業(yè)的從業(yè)人員，應(yīng)當(dāng)肩負(fù)環(huán)保和發(fā)展的重?fù)?dān)。實(shí)現(xiàn)并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車的發(fā)展，可以有效地緩解環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)低排放的目標(biāo)要求。在發(fā)展并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車的過程中，主要思考并聯(lián)插電式混合動(dòng)力汽車控制系統(tǒng)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的優(yōu)化和創(chuàng)新。

[1]寧靜.環(huán)保汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展要求[J].《科學(xué)》,2014,12-18.

[2]黃如書.一位駕駛員的筆記[C].《駕駛科普》，2002.16-29.

U469.7

A

1671-0711（2017）07（上）-0113-02