研究并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車整車控制對(duì)策

鄧人鋒

摘 要：本文首先對(duì)混合動(dòng)力汽車進(jìn)行概述，然后分析了并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn)和主要技術(shù)構(gòu)成，接著研究了并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車整車控制對(duì)策。通過對(duì)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車不同的結(jié)構(gòu)形式和控制形式的分析，提出了整車控制對(duì)策的優(yōu)化方向。

關(guān)鍵詞：并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車;整車控制;控制策略

1 前言

混合動(dòng)力汽車最關(guān)鍵的技術(shù)是整車控制策略，整車控制能夠在一定程度上對(duì)汽車的動(dòng)力性能和節(jié)能性能產(chǎn)生影響?；旌蟿?dòng)力汽車系統(tǒng)采用了一定的ISG輕混策略，ISG輕混策略對(duì)比普通的燃油汽車，取消了發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，從而能夠有效降低發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)能量，體現(xiàn)了混合動(dòng)力汽車的經(jīng)濟(jì)性，尤其在汽車需要頻繁怠速起停的工況下，混合動(dòng)力汽車更能夠體現(xiàn)出節(jié)能效果。

2 混合動(dòng)力汽車概述

混合動(dòng)力汽車被電動(dòng)汽車技術(shù)委員會(huì)表述為能量轉(zhuǎn)換器超過一種并能夠提供相應(yīng)動(dòng)力的混合型電動(dòng)汽車（HEV）?；旌闲碗妱?dòng)汽車具有內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩種形式，相比普通汽車，在同樣的行駛里程下，混合動(dòng)力汽車能夠節(jié)省燃油，降低了汽車的燃油成本，同時(shí)減少了汽車排放的有害氣體?；旌蟿?dòng)力汽車相比純電動(dòng)汽車來講，有更好的續(xù)航能力?；旌闲碗妱?dòng)汽車作為一種新能源汽車，兼具了普通汽車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，越來越受到人們的歡迎。

3 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）特點(diǎn)

3.1 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車優(yōu)點(diǎn)

3.1.1 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成主要是發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。在汽車驅(qū)動(dòng)力中這兩個(gè)動(dòng)力總成的功率約占80%左右，相對(duì)于串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，比它三個(gè)動(dòng)力總成功率、體積還要小。

3.1.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車在能量轉(zhuǎn)化方面，主要避免了從機(jī)械能到電能，然后到機(jī)械能的轉(zhuǎn)化，能量損耗較低，只有單純的摩擦損耗，相對(duì)串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車來講，總的能量轉(zhuǎn)化率較高，降低了汽車的損耗。

3.1.3 對(duì)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車整車質(zhì)量進(jìn)行研究，為了降低汽車質(zhì)量，對(duì)汽車輔助動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)盡量選擇容量較小的，以降低混合動(dòng)力汽車整車質(zhì)量。

3.1.4 并聯(lián)式混合動(dòng)力的特點(diǎn)，是能夠使混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)保持較高平穩(wěn)性，降低汽車尾氣對(duì)環(huán)境造成的污染。

3.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）缺點(diǎn)

3.2.1 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）在傳動(dòng)系統(tǒng)上與內(nèi)燃機(jī)汽車基本相同，不僅體現(xiàn)在總布置上，還體現(xiàn)在動(dòng)力性能上與內(nèi)燃機(jī)汽車非常接近。在并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）行駛過程中，路況容易使發(fā)動(dòng)機(jī)受到影響，因此并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）一定條件下排放的有害氣體會(huì)增加。

3.2.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的模式需要相應(yīng)的傳動(dòng)裝置，如變速器、離合器、驅(qū)動(dòng)器等，另外還需要電池組、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)等裝置，因此并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）動(dòng)力裝置體系較為復(fù)雜，并給汽車整車控制增加了一定的難度。

4 混合動(dòng)力汽車主要技術(shù)構(gòu)成

為了進(jìn)一步推動(dòng)HEV的發(fā)展，汽車行業(yè)還需要重點(diǎn)完善以下技術(shù)工作。

4.1 電池技術(shù)

電池是HEV的動(dòng)力輔助，蓄電池需要具備較強(qiáng)的功率來保證汽車在各種模式下正常運(yùn)行。因此在設(shè)計(jì)中需要確保汽車的電池壽命夠長(zhǎng)久，進(jìn)而使汽車的日常維護(hù)成本降低。因?yàn)樵谌粘Ｊ褂闷嚨倪^程中，汽車中電池處于循環(huán)性的充電放電工作狀態(tài)，因此我們需要將如何提高蓄電池工作效率作為重點(diǎn)工作，目前研究工作進(jìn)度緩慢，后期我們需要進(jìn)行不懈的努力。

4.2 動(dòng)力耦合

混合動(dòng)力汽車具有獨(dú)立的動(dòng)力源，即是汽車配置中的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)，這兩個(gè)動(dòng)力源能夠接收到混合動(dòng)力整車控制器的有關(guān)汽車控制信號(hào)，從而采用不同的駕駛模式。這一操作模式需要汽車具有動(dòng)力耦合裝置，利用動(dòng)力耦合機(jī)械執(zhí)行相關(guān)命令，傳遞汽車驅(qū)動(dòng)力，從而提高控制系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

4.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)

混合動(dòng)力汽車的實(shí)質(zhì)主要是通過發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)起一定的輔助作用，一方面能夠起到使汽車的燃料降低、減少汽車尾氣排放的目的，另一方面能夠提高汽車行駛的平穩(wěn)性。因此，對(duì)于混合動(dòng)力汽車來講，選擇高效穩(wěn)定的電動(dòng)機(jī)很重要。是經(jīng)過對(duì)電動(dòng)機(jī)的研究發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的交流感應(yīng)電機(jī)無法使汽車達(dá)到較好的平衡在混合動(dòng)力汽車電動(dòng)機(jī)上應(yīng)選擇具有強(qiáng)大功能的開關(guān)磁阻電機(jī)，以保持混合動(dòng)力汽車的平衡性[1]。

4.4 整車控制技術(shù)

整車控制系統(tǒng)是混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)依據(jù)混合動(dòng)力汽車的控制要求，利用駕駛員和控制機(jī)構(gòu)采集有效信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)及ISG電動(dòng)機(jī)在不同模式間的轉(zhuǎn)換，因此，控制系統(tǒng)是混合動(dòng)力汽車的關(guān)鍵部分，對(duì)控制系統(tǒng)的研發(fā)工作應(yīng)不斷進(jìn)行。

5 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）整車控制對(duì)策

提出并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車整車控制對(duì)策的目的是使汽車的燃油具有經(jīng)濟(jì)性和標(biāo)準(zhǔn)性，對(duì)電池以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，進(jìn)而提高發(fā)動(dòng)機(jī)的控制效率，使電池保持較合理的荷電狀態(tài)，從而提高并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車在運(yùn)行中的整車控制性能，使汽車從動(dòng)力源能量轉(zhuǎn)化為汽車動(dòng)能，提高并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車能量轉(zhuǎn)換效率。依據(jù)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)燃油的特性、發(fā)動(dòng)機(jī)在不同路況中的反映情況及電池的內(nèi)阻特性，來做好并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車整車控制。

要重視發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）整車控制最主要是汽車行駛路況以及特定情況下的行駛狀態(tài)。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀況，依據(jù)汽車行駛路況的實(shí)際情況，效率會(huì)有很大差異。依據(jù)混合動(dòng)力汽車行駛路況不同，控制方式也有很大不同，主要分下面幾種情況。

5.1 對(duì)最優(yōu)工作點(diǎn)的控制

并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）發(fā)動(dòng)機(jī)汽車燃料的優(yōu)化控制，即是最優(yōu)工作點(diǎn)控制。采用最優(yōu)工作點(diǎn)控制能夠控制汽車燃料的消耗點(diǎn)，當(dāng)對(duì)汽車整車狀態(tài)和電池SOC進(jìn)行分析判斷后，在滿足汽車發(fā)動(dòng)條件的情況下，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并使并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車（PHEV）保持工況穩(wěn)定，就是對(duì)汽車最優(yōu)工作點(diǎn)進(jìn)行控制。