插電式混合動力汽車控制策略的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

蔣乾振 上汽大眾汽車有限公司南京分公司

引言：世界各國針對燃油排放問題都愈加重視并且出臺了相關(guān)法規(guī)來對此進行控制，而我國也在為環(huán)保事業(yè)不斷努力著，同時出臺了各項管理標(biāo)準(zhǔn)來對霧霾等大氣污染問題來進行改善，針對汽車尾氣方面也表示未來將逐步完善相關(guān)法規(guī)的制定，明確提出不僅是乘用車和商用車，客車和卡車也將被納入了排放與燃油經(jīng)濟性法規(guī)的限制范圍內(nèi)。

1.插電式混合動力汽車的控制策略

1.1 研究現(xiàn)狀

由于插電式混合動力汽車本身與傳統(tǒng)內(nèi)燃汽車相比而言，從能量的獲取源頭上是比較多的，內(nèi)燃汽車只能通過燃料來獲取動力，而插電式混合動力汽車的能量源則基本可以分為電能與燃料內(nèi)能，從混合動力汽車中有關(guān)內(nèi)燃機能量和電能上運用比例來劃分，就可以將其分為微混、輕混、中混以及深度混合四種，而按照結(jié)構(gòu)類型來進行分類，則可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式與功率分流式這四種，而其中的插電式混合動力汽車無論從行駛里程還是燃油經(jīng)濟性來說都有出色的表現(xiàn)。對其進行控制策略的重點就在于怎么對電能和燃燒內(nèi)容進行最大化利用，將能源的特性進行分析從而在保證車輛正常驅(qū)動的同時還能夠節(jié)約能源的使用。采納控制策略的中心就在于對汽車在真正的行駛過程中所需要的所用能量進行預(yù)估，然后在行駛過程根據(jù)實際變化來協(xié)調(diào)電機與發(fā)動機的輸出功率，從而能夠保證混合動力汽車達到最好的燃油排放效果以及最優(yōu)的性能。

1.2 發(fā)展趨勢

從在線優(yōu)化的角度來說，可以將插電式混合動力汽車的能量管理控制策略基本分為在線控制策略以及離線控制策略。到目前為止，在實際的插電式混合動力汽車領(lǐng)域中得到有效利用的很大一部分還是離線優(yōu)化控制策略，因為控制策略在實際工作過程中系統(tǒng)地針對地面的路況進行分析，其中包含的信息計算量較大，還沒有辦法完全實現(xiàn)在線控制的效果。但是在車聯(lián)網(wǎng)、定位技術(shù)以及云端計算等各項技術(shù)的不斷發(fā)展下，在線控制策略明顯更有可能成為未來的使用主流。

而從優(yōu)化目標(biāo)來談的話，控制策略就有了更多的分類方法。從目前的研究來看，已經(jīng)有從有害尾氣排放水平來進行控制策略研究的方向，但是由于汽車的經(jīng)濟性與排放水平往往存在一定的矛盾，所以該項研究還需要不斷地在二者之間尋找平衡點來改善這一矛盾。通常來說柴油機會比汽油機的有害物排放表現(xiàn)得更嚴(yán)重一些，但是柴油機的經(jīng)濟性是比汽油機更為理想的，部分專家對柴油機與汽油機的排放水平方面進行了系統(tǒng)研究后發(fā)現(xiàn)，柴油的氮氧化物排放物是非常高的，可以對氮氧化物排放進行減少，但與此同時也要犧牲柴油機接近三分之一的燃油經(jīng)濟性，其運用的主要方法就是在冷啟動時先行對三元催化轉(zhuǎn)化器進行加熱，這樣就能夠?qū)Σ裼蜋C的排放水平進行提升。

目前而言，還有以發(fā)動機工作效率或者是根據(jù)插電式混合動力汽車在城市工況的頻繁啟停與冷啟動方面作為優(yōu)化目標(biāo)的控制策略研究，甚至還有針對變速器進行換擋平順性提升的控制策略研究，又或者是針對整車的舒適性與操作穩(wěn)定性來進行優(yōu)化的控制策略研究等等。以上種種有關(guān)插電式混合動力汽車控制策略優(yōu)化研究，大體上可以分為基于規(guī)則邏輯、優(yōu)化模型以及模型預(yù)測這三種控制策略。

首先在插電式混合動力汽車的應(yīng)用中，基于規(guī)則邏輯的控制策略大致上包括邏輯門限值控制策略與模糊邏輯控制策略，其從電量角度還可以具體分為電量保持控制策略、電量耗損控制策略以及電量保持與耗損混合控制策略等；其次，針對優(yōu)化模型的控制策略方面，就可以至少從數(shù)值計算優(yōu)化方法以及解析優(yōu)化方法的角度來進行分析，同時在優(yōu)化模型的控制策略中經(jīng)常還會采用等效燃油消耗最小發(fā)法來進行優(yōu)化，另外基于簡化模型的控制策略也有專家學(xué)者提出簡化為半正定凸優(yōu)化問題等，還可以從效率正規(guī)化來進行控制策略的優(yōu)化；實際上在插電式混合動力汽車中，基于優(yōu)化模型的控制策略被應(yīng)用過程中還會與基于模型預(yù)測的控制策略來進行相互結(jié)合，實現(xiàn)模型預(yù)測控制的同時，也支持矢量量化法以及向量機等機器學(xué)習(xí)法在控制策略優(yōu)化中進行應(yīng)用。

2 結(jié)束語

在插電式混合動力汽車的能量管理控制策略方面都各有其優(yōu)缺點，也就是說在目前的應(yīng)用過程中還不能針對現(xiàn)有的控制策略來進行最優(yōu)項的選擇。但是相信在未來科技技術(shù)的不斷發(fā)展下，對于控制策略的基礎(chǔ)條件方面也會愈加完美，在各項問題不斷解決過后，就一定能夠?qū)ΜF(xiàn)存的能源問題進行有效的緩解。