混合動(dòng)力車輛機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)技術(shù)綜述

李將彬, 吳學(xué)雷, 李洪彪

(北京航天發(fā)射技術(shù)研究所，北京 100076)

為了擴(kuò)大導(dǎo)彈的打擊范圍，導(dǎo)彈重量和尺寸不斷增加.當(dāng)發(fā)射平臺(tái)采用純機(jī)械驅(qū)動(dòng)時(shí)，車輛載荷的增加使得動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和布置相對(duì)困難[1].而且未來戰(zhàn)爭要求大型發(fā)射平臺(tái)具有快速反應(yīng)能力、高速機(jī)動(dòng)能力，要求發(fā)射平臺(tái)能在廠房內(nèi)靜默行駛、發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)短距離行駛、在極端工況下有足夠的驅(qū)動(dòng)力.常規(guī)導(dǎo)彈發(fā)射平臺(tái)受制于發(fā)動(dòng)機(jī)功率及變速箱等傳動(dòng)總成能力的限制，機(jī)動(dòng)性能提升有限，也難以同時(shí)滿足上述需求.

目前，混合動(dòng)力技術(shù)已經(jīng)在乘用車和商業(yè)車上得到應(yīng)用.美國等西方國家對(duì)軍用混合動(dòng)力技術(shù)開展了多年的研究工作，隨著技術(shù)的進(jìn)步和軍用需求的迫切，可以預(yù)見不遠(yuǎn)的未來最終將實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力軍用車輛的裝備[2].與傳統(tǒng)車輛相比，混合動(dòng)力車輛增加了驅(qū)動(dòng)電機(jī)，提高了總功率和扭矩；提高了燃油經(jīng)濟(jì)性，有利于提升部隊(duì)后勤保障能力[2]；一些特殊情況下可以采用純電動(dòng)工作模式，實(shí)現(xiàn)靜默行駛，可以降低噪音和熱輻射，具有隱蔽行駛的功能.這都符合未來發(fā)射平臺(tái)的發(fā)展要求.

文中的目的是總結(jié)國內(nèi)外車輛機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究成果，為用于導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)多軸特種車輛發(fā)展方向提出建議.

1 混合動(dòng)力車輛的分類

混合動(dòng)力車輛有多種分類方法，如按連接部件的位置分類、按混合比的大小分類及按驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的復(fù)雜程度分類[3].根據(jù)動(dòng)力傳遞路線，可以將混合動(dòng)力汽車劃分為：串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式和復(fù)合式4種類型[4].

(1)串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛

串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電.發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能供給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或存儲(chǔ)于動(dòng)力電池中，如圖1所示.該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置自由度大，控制難度小，但傳動(dòng)效率較低.

圖1 串聯(lián)式混合動(dòng)力車輛

(2)并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛

并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過動(dòng)力耦合裝置與傳動(dòng)軸連接，車輛既可以由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械驅(qū)動(dòng)，又可以由驅(qū)動(dòng)電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，如圖2所示.該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)效率較高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置受到一定限制.

圖2 并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛

(3)混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛

混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛是在并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的基礎(chǔ)上，增加了由發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)發(fā)電機(jī)發(fā)電給電機(jī)，再由電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛的傳遞路線，是串聯(lián)式與并聯(lián)式的結(jié)合，如圖3所示.該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的其工作模式更多，結(jié)構(gòu)和控制最復(fù)雜，要求布置更緊湊.

圖3 混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛

(4)復(fù)合式混合動(dòng)力車輛

復(fù)合式混合動(dòng)力車輛的前(后)軸由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，后(前)軸由驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，兩種動(dòng)力系統(tǒng)不需要特定的動(dòng)力耦合裝置，而是通過路面實(shí)現(xiàn)動(dòng)力耦合，所以該構(gòu)型也被稱為TTR HEV(through-the-road hybrid electric vehicle).驅(qū)動(dòng)構(gòu)型如圖4所示.該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可由傳統(tǒng)汽車底盤改裝而來，制造成本較低，結(jié)構(gòu)簡單，布置方便.

圖4 復(fù)合式混合動(dòng)力車輛

機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)分別向不同的驅(qū)動(dòng)橋提供驅(qū)動(dòng)力，是常規(guī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)與混合動(dòng)力技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，兼具常規(guī)車輛的動(dòng)力性、通過性、操縱性和混合動(dòng)力車輛的經(jīng)濟(jì)性[5].

2 機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究現(xiàn)狀

目前，國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)研發(fā)出機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力原型車.20世紀(jì)90年代末，法國雷諾汽車公司推出“Next”插電式機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車；馬來西亞理工大學(xué)的團(tuán)隊(duì)將傳統(tǒng)汽車改裝為帶輪轂電機(jī)的機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)汽車[6-7]；北京理工大學(xué)對(duì)8×8型多軸輪式機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛展開了研究[4][8-9]，該車的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為330 kW，在極限機(jī)動(dòng)的工況下，動(dòng)力電池可以5C放電率提供300 kW的功率，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖5所示；湖南大學(xué)與長豐集團(tuán)聯(lián)合研制了CFA6470HEV機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)越野車[10]；合肥工業(yè)大學(xué)的團(tuán)隊(duì)著重研究了插電式機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)轎車[11].針對(duì)機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)的主要研究方向有能量分配控制、模式切換過程的協(xié)調(diào)控制和牽引力控制等.

圖5 8×8機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖

2.1 能量分配控制技術(shù)

2.1.1 國外研究現(xiàn)狀

馬來西亞的S. A. Zulkifli等[6-7]以加速踏板位置、車速和發(fā)動(dòng)機(jī)效率為門限，設(shè)計(jì)了邏輯門限能量分配控制策略.伊朗的N. Fallahi等[12]對(duì)比了邏輯門限控制策略和模糊邏輯控制策略，發(fā)現(xiàn)車輛在模糊邏輯控制策略下有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能，同時(shí)動(dòng)力電池SOC能維持在理想范圍內(nèi)；H. Moghbeli等[13]提出了采用雙模糊控制器的能量管理策略，其中一個(gè)控制器以(SOC-SOC_min)/(SOC_max-SOC_min)為輸入，另一個(gè)控制器以SOC和其導(dǎo)數(shù)為輸入，可有效避免電池SOC的急劇下降.美國的J. B. Holtz 等[14]提出了基于路面載荷的功率分配方法：緩慢變化的負(fù)載由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，急速變化的負(fù)載由電機(jī)提供；意大利的C. Pisanti等[15]采用以SOC為狀態(tài)變量，功率分配系數(shù)為控制量，最小燃油消耗為代價(jià)函數(shù)的動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法優(yōu)化了整車能量分配策略.

2.1.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

上海交通大學(xué)的馬東兵等[16]設(shè)計(jì)了邏輯門限能量管理策略，保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)域.但靜態(tài)邏輯門限控制策略無法保證車輛燃油經(jīng)濟(jì)性最優(yōu).張軍等[17]提出一種可變邏輯門限控制策略，以發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出特性、電池的SOC為主要依據(jù)計(jì)算動(dòng)態(tài)功率門限值.華南理工大學(xué)的黃向東[18]等提出一種工作模式規(guī)則控制和優(yōu)化控制相結(jié)合的復(fù)合型控制策略，對(duì)主要的工作模式采用基于系統(tǒng)效率最優(yōu)的瞬時(shí)優(yōu)化方法求解.浙江大學(xué)的江冬冬等[19]建立機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛效率分析模型，對(duì)比傳統(tǒng)規(guī)則策略與動(dòng)態(tài)規(guī)劃控制策略的仿真結(jié)果，獲得新規(guī)則控制策略；并采用學(xué)習(xí)向量量化神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別實(shí)際運(yùn)行工況，提高新規(guī)則控制策略在不同工況下的適應(yīng)性.湖南大學(xué)的余群明[20]]采用模糊邏輯方法設(shè)計(jì)能量分配控制策略，根據(jù)需求轉(zhuǎn)矩、電池電量、電機(jī)轉(zhuǎn)速、傳東系速比和車速?zèng)Q定發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、驅(qū)動(dòng)電機(jī)扭矩、啟動(dòng)電機(jī)扭矩大??；黃偉博士[10]將優(yōu)化計(jì)算方法得到的功率分配結(jié)果作為制定模糊控制規(guī)則的指導(dǎo)依據(jù)，提出了基于瞬時(shí)優(yōu)化的模糊邏輯控制策略.廣州汽車集團(tuán)的夏珩等[21]基于發(fā)動(dòng)機(jī)效率、ISG 電機(jī)效率、后軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率，以系統(tǒng)總效率最優(yōu)為目標(biāo)函數(shù)實(shí)現(xiàn)多動(dòng)力源的功率分配.

2.1.3 研究現(xiàn)狀分析

針對(duì)機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛的能量分配控制策略的研究，主要方法有兩種：(1)基于規(guī)則的邏輯門限控制策略及其優(yōu)化，包括適應(yīng)動(dòng)態(tài)工況的可變邏輯門限控制策略、基于規(guī)則與效率最優(yōu)控制策略相結(jié)合和基于規(guī)則與動(dòng)態(tài)規(guī)劃控制策略相結(jié)合，優(yōu)化后的控制策略對(duì)動(dòng)態(tài)工況有一定的適應(yīng)性；(2)模糊邏輯控制策略及其優(yōu)化，對(duì)模糊邏輯控制策略進(jìn)行了深入研究、并將其與瞬時(shí)優(yōu)化控制策略相結(jié)合進(jìn)行優(yōu)化.此外對(duì)智能控制算法，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，也進(jìn)行了初步研究.在理論研究上國內(nèi)與國外并無明顯差距.

2.2 模式切換協(xié)調(diào)控制技術(shù)

2.2.1 國外研究現(xiàn)狀

機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車輛的模式切換動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制與并聯(lián)式混合動(dòng)力車輛的控制內(nèi)容和原理相似，針對(duì)這方面的研究，Roy等[22]設(shè)計(jì)了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩觀測器，實(shí)時(shí)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，通過電動(dòng)機(jī)輸出相應(yīng)的補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩來抵消發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩遲滯；Korowais等[23]將工作模式劃分為不同的子域，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的狀態(tài)控制器，分析了混雜系統(tǒng)下的模式切換協(xié)調(diào)控制問題.V. T. Minh和A. Rashid等[24]采用模型預(yù)測的控制方法，以離合器完全接合后的速度和轉(zhuǎn)矩值為目標(biāo)值，控制離合器接合過程，使輸出速度和轉(zhuǎn)矩逐步轉(zhuǎn)變?yōu)槟繕?biāo)值；R. Beck等[25]重點(diǎn)關(guān)注了離合器接合過程及系統(tǒng)平順性問題，將離合器轉(zhuǎn)矩作為已知擾動(dòng)量，設(shè)計(jì)了模型預(yù)測控制器處理切換過程；Kim等[26]考慮發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩誤差干擾和離合器轉(zhuǎn)矩干擾，設(shè)計(jì)了含擾動(dòng)項(xiàng)的觀測器，采用電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償，從而降低模式切換沖擊.

2.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

清華大學(xué)的童毅等[27]分析了動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制問題的產(chǎn)生原因及研究的必要性，提出“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩開環(huán)+發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩估計(jì)+電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償”的控制算法；湖南大學(xué)的黃偉[10]提出了動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，總結(jié)出模式切換時(shí)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過程和控制要點(diǎn)；張軍等[28]提出一種新的電機(jī)轉(zhuǎn)矩算法來實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)模式與發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式的平順切換，算法根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算出電機(jī)等效輸出轉(zhuǎn)矩；同濟(jì)大學(xué)的趙治國等[29]研究了從純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式到混合驅(qū)動(dòng)模式的切換過程，以混雜系統(tǒng)切換為理論依據(jù)，設(shè)計(jì)出無擾動(dòng)模式切換控制策略.合肥工業(yè)大學(xué)的錢立軍等[11]提出一種“發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)速+離合器模糊PID控制+發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩查表+雙電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償控制”轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制方法；北京交通大學(xué)的趙敏敏[30]全面研究了動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制策略，包括離合器動(dòng)態(tài)控制的同步調(diào)速、快速結(jié)合及逐步加載；變速箱動(dòng)態(tài)過程的卸載摘擋、同步調(diào)速和加載掛檔等.

2.2.3 研究現(xiàn)狀分析

針對(duì)機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛的模式切換協(xié)調(diào)控制策略的研究，一些學(xué)者分析了動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制品質(zhì)的評(píng)價(jià)指標(biāo)，采用了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩查表、估計(jì)和電機(jī)轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償?shù)目刂品椒?大都單獨(dú)研究了純電動(dòng)模式與混合驅(qū)動(dòng)模式或純電動(dòng)模式與純發(fā)動(dòng)機(jī)模式間的切換.國外還采用模型預(yù)測的方法對(duì)離合器的接合過程進(jìn)行控制，而國內(nèi)很少有文獻(xiàn)考慮離合器的接合過程.

2.3 穩(wěn)定性控制技術(shù)

2.3.1 國外研究現(xiàn)狀

日立汽車公司[31]根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)及驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，分析計(jì)算出驅(qū)動(dòng)輪與路面間的利用附著系數(shù)，得到目標(biāo)驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，然后協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)及制動(dòng)器的控制器，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)防滑控制；德國 E. Galvagno 等[32]通過時(shí)域和頻域響應(yīng)分析研究了機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)汽車的駕駛性能和傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞特性，提出能平衡模型復(fù)雜度和控制效果的有效模型，描述了前后軸轉(zhuǎn)矩分配對(duì)車輛駕駛性能的影響；美國的Amanda Hyde等[33]通過分析傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性和輪胎的摩擦特性，提出可以通過合理地選擇工作模式使車輛在低附著路面下實(shí)現(xiàn)車輪防滑驅(qū)動(dòng)控制；伊朗的P. Naderi[34]以橫擺角速度偏差和橫擺角速度變化率為參考值，采用模糊邏輯方法計(jì)算兩后輪的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩差，從而得到輪轂電機(jī)的輸出目標(biāo)轉(zhuǎn)矩；美國的R. Osborn等[35]引入前后軸轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)和左右車輪轉(zhuǎn)矩分配系數(shù)，與橫擺角速度、側(cè)向加速度一起作為變量，計(jì)算各車輪需求轉(zhuǎn)矩；Ossama Mokhiamar 等[36]提出以輪胎側(cè)向力及縱向力最優(yōu)分布為目標(biāo)，通過優(yōu)化加權(quán)系數(shù)來改善整車操控性與穩(wěn)定性.

2.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

上海交通大學(xué)的朱建新[37]提出了在四驅(qū)模式下根據(jù)前后軸轉(zhuǎn)速差確定轉(zhuǎn)矩分配比的方法；華南理工大學(xué)的黃向東[18]通過對(duì)比當(dāng)前路面與標(biāo)準(zhǔn)道路的滑轉(zhuǎn)率和縱向附著系數(shù)曲線，采用模糊邏輯控制方法，估計(jì)當(dāng)前路面下的最優(yōu)滑轉(zhuǎn)率，以此調(diào)節(jié)電機(jī)輸出扭矩的大??；同濟(jì)大學(xué)的趙治國[38]綜合比例、模糊和比例積分控制的優(yōu)點(diǎn)，開發(fā)了P-Fuzzy-PI多模態(tài)分段驅(qū)動(dòng)防滑控制算法；重慶大學(xué)的謝鳴[39]根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪角加速度、驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩及滑轉(zhuǎn)率之間的關(guān)系確定最佳角加速度α，并以此作為控制目標(biāo)，制定加速踏板開度修正控制策略、前后驅(qū)動(dòng)軸轉(zhuǎn)矩分配控制策略及前、后限滑差速轉(zhuǎn)矩控制策略；徐凌凡等[40]依據(jù)兩側(cè)力矩大小相同方向相反的原則，通過動(dòng)態(tài)比例調(diào)節(jié)前后軸的力矩分配，基于仿真分析了不同比例系數(shù)下的控制效果；吉林大學(xué)的陳國迎[41]在整車控制分配器的設(shè)計(jì)中，考慮了各等式約束與不等式約束，并引入加權(quán)輪胎利用率平方和最小為優(yōu)化目標(biāo)；北京理工大學(xué)的許明銳[4]以實(shí)際橫擺角速度及質(zhì)心側(cè)偏角與理想值間的偏差作為輸入，建立了基于 PID 控制的橫擺力矩決策模塊，以輪胎附著利用率最優(yōu)為優(yōu)化目標(biāo)，建立了目標(biāo)橫擺力矩到各車輪縱向力的分配方法.

2.3.3 研究現(xiàn)狀分析

國外從控制方法、動(dòng)力傳遞特性、模型等方面對(duì)此機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛穩(wěn)定性控制技術(shù)進(jìn)行研究，理論基礎(chǔ)相對(duì)完善.國內(nèi)在這方面的研究較少，與國外差距較大.

3 機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)

從機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究現(xiàn)狀來看，整車能量控制技術(shù)和車輛穩(wěn)定性控制技術(shù)是目前的研究熱點(diǎn)，也是機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù).此外，驅(qū)動(dòng)電機(jī)是作為車輛的重要?jiǎng)恿Σ考彩侵档弥匾暤难芯奎c(diǎn).

3.1 整車能量控制技術(shù)

整車能量控制策略包括能量分配控制策略和模式切換過程中的協(xié)調(diào)控制策略.能量分配控制策略的目標(biāo)就是在保證動(dòng)力性的基礎(chǔ)上，使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等部件盡可能工作在高效區(qū)域.同時(shí)，機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛不同工作模式間的切換常伴隨不同動(dòng)力源輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的大幅變化，發(fā)動(dòng)機(jī)響應(yīng)速度較慢，會(huì)導(dǎo)致一段時(shí)間內(nèi)動(dòng)力不足.切換過程中離合器接合過快會(huì)造成車輛沖擊，接合過慢會(huì)造成離合器磨損、動(dòng)力中斷或不足.模式切換過程中協(xié)調(diào)控制策略的好壞決定了整車動(dòng)力性和乘員舒適性的優(yōu)劣.

目前，能量分配控制策略主要采用了邏輯門限控制策略與模糊邏輯控制策略.單一的控制策略都有其局限性，如邏輯門限控制策略的門限值不能隨工況動(dòng)態(tài)變化，控制效果較差；全局優(yōu)化控制策略必須已知循環(huán)工況，計(jì)算復(fù)雜，不適合實(shí)時(shí)控制.如果將兩種或多種控制策略相結(jié)合，會(huì)有較好的控制效果.目前已有多位學(xué)者采用這種方法對(duì)控制策略進(jìn)行了優(yōu)化，取得不錯(cuò)的效果，能量分配控制策略的組合化是能量分配控制的發(fā)展趨勢之一.同時(shí)，隨著智能算法的不斷發(fā)展，基于人工智能的能量管理策略將有光明的前景，智能控制能很好地處理非線性問題，其強(qiáng)大的自學(xué)習(xí)能力可以適應(yīng)車輛不斷變化的行駛工況，控制更加精確，能量分配控制策略的智能化也是未來研究的主要方向.

目前，動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制中的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩大都由轉(zhuǎn)矩查表估計(jì)得到，精度和動(dòng)態(tài)適應(yīng)性差.為了使電機(jī)補(bǔ)償轉(zhuǎn)矩更加準(zhǔn)確，必須精確測得發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩，并合理控制離合器的接合，從而控制離合器的傳遞轉(zhuǎn)矩，得到發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞給車輪的實(shí)際驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩.發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩識(shí)別和離合器的精確化控制是協(xié)調(diào)控制的研究重點(diǎn).

3.2 車輛穩(wěn)定性控制技術(shù)

車輛穩(wěn)定性控制技術(shù)包括車輛防滑控制和橫擺力矩控制.車輛在濕滑、冰雪路面上行駛，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)輪胎滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象.一方面會(huì)加快輪胎的磨損，另一方面會(huì)降低輪胎的側(cè)向附著力，導(dǎo)致車輛側(cè)滑、甩尾，甚至造成事故.車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)，若不滿足目標(biāo)橫擺力矩會(huì)導(dǎo)致過多或不足轉(zhuǎn)向，不能按照駕駛員意圖完成轉(zhuǎn)向，過多轉(zhuǎn)向甚至?xí)斐绍囕v失控.機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛軸間獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的特性可合理控制各軸或各輪驅(qū)動(dòng)力、制動(dòng)力，防止車輪滑轉(zhuǎn)，提高車輛轉(zhuǎn)向過程的穩(wěn)定性、安全性.

對(duì)于機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車輛，考慮到驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度快、控制精確，且制動(dòng)/驅(qū)動(dòng)切換容易，可不再利用防抱死制動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)施驅(qū)動(dòng)防滑功能.車輪打滑或車輛不穩(wěn)定時(shí)將優(yōu)先利用驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)力控制，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)響應(yīng)速度較慢，可用來輔助驅(qū)動(dòng)力控制，必要時(shí)再利用傳統(tǒng)制動(dòng)機(jī)構(gòu).目前的研究方法主要是調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，隨著研究的深入，如何在滑轉(zhuǎn)和失穩(wěn)時(shí)合理分配驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)間的驅(qū)動(dòng)力/制動(dòng)力將受到研究人員的重視.

3.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制技術(shù)

驅(qū)動(dòng)電機(jī)是機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車輛的關(guān)鍵部件之一.從工作要求來看，驅(qū)動(dòng)電機(jī)要有較寬的調(diào)速范圍及恒轉(zhuǎn)矩范圍，以及較高的過載系數(shù)，能在較寬的工作區(qū)域內(nèi)高效運(yùn)行；其次，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作過程中會(huì)有轉(zhuǎn)矩模式和轉(zhuǎn)速模式，電機(jī)控制應(yīng)當(dāng)精確、穩(wěn)定且響應(yīng)迅速；另外，驅(qū)動(dòng)電機(jī)還要有較高的功率密度，且成本不能過高，散熱、耐溫和耐潮性能要強(qiáng)，能在較惡劣的環(huán)境下長期工作.

傳統(tǒng)車輛為保證換擋平順，需要通過離合器分離、接合和同步器同步接合套與接合齒圈轉(zhuǎn)速來減小換擋沖擊.機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車輛的電驅(qū)橋可以取消離合器和同步器，利用電機(jī)快速精確的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速響應(yīng)，與換擋機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)控制，實(shí)現(xiàn)平順換擋.這種換擋控制可改善車輛動(dòng)力中斷過長與換擋沖擊較大的不足，同時(shí)可降低系統(tǒng)成本與重量，提高傳遞效率.在無離合器、無同步器的換擋系統(tǒng)中，對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)能力提出更高的要求，是未來的研究重點(diǎn).

相比于電機(jī)+驅(qū)動(dòng)橋的結(jié)構(gòu)布置，輪轂電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輪的布置有一系列優(yōu)勢：傳遞效率高，控制靈活，可降低整車質(zhì)量，能有效地節(jié)省底盤空間，從而增加乘客空間.這種布置對(duì)電機(jī)提出更高的要求：體積更小，扭矩更大，更高的能量回收效率.輪轂電機(jī)是驅(qū)動(dòng)電機(jī)重要的研究方向之一.

4 結(jié) 論

機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)是近年逐漸發(fā)展起來的，國內(nèi)外學(xué)者將研究重點(diǎn)放在串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式混合動(dòng)力車輛上，所以機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究成果相對(duì)較少.國外學(xué)者更多地關(guān)注車輛穩(wěn)定性控制，國內(nèi)學(xué)者則更多的對(duì)能量控制策略展開研究，但都處于起步階段，發(fā)展空間很大.

隨著人工智能、車聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，混合動(dòng)力車輛將能通過衛(wèi)星定位系統(tǒng)、智能駕駛系統(tǒng)和智能交通系統(tǒng)，融合現(xiàn)代通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，獲取下一路段的路況信息，采用智能控制方法預(yù)測未來一段路線上的駕駛功率需求，為車輛控制提供判斷基礎(chǔ)，充分發(fā)揮機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)車輛的優(yōu)勢[42].隨著微電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和V2G(vehicle to grid)概念的提出，插電式機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力技術(shù)將是發(fā)展的新方向，車輛與電網(wǎng)智能互聯(lián)，有效地儲(chǔ)存和循環(huán)電能[43].

從國家戰(zhàn)略發(fā)展的角度來看，政府制定實(shí)施了一系列新能源汽車發(fā)展政策，車企將在未來的某個(gè)節(jié)點(diǎn)停售燃油車.而據(jù)公安交管局統(tǒng)計(jì)，截止2017年3月底，我國機(jī)動(dòng)車保有量突破3億輛，其中，汽車達(dá)2億輛，傳統(tǒng)燃油車的基數(shù)大，直接摒棄是不現(xiàn)實(shí)的，將傳統(tǒng)燃油車改裝為機(jī)電復(fù)合驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力車輛是有效可行的方式.

機(jī)電復(fù)合混合動(dòng)力車輛的機(jī)械橋與電驅(qū)橋獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，僅需在傳統(tǒng)車輛的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上加裝驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制器，成本較低，有很好的應(yīng)用前景[4].尤其是對(duì)卡車而言，其底盤空間大，可操作性更強(qiáng).兩套動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以保證車輛在一套系統(tǒng)失效的情況下帶故行駛，提高了行駛可靠性.該構(gòu)型能有效地解決現(xiàn)役發(fā)射平臺(tái)動(dòng)力性提升、超大型發(fā)射平臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足等問題.