混合動(dòng)力汽車控制策略課件

1、混合動(dòng)力汽車控制策略,混合動(dòng)力汽車控制策略,HEV的特點(diǎn),混合動(dòng)力汽車是兼顧了電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)汽車優(yōu)點(diǎn)的新一代汽車結(jié)構(gòu)型式，因其具有低油耗、低排放的潛力，動(dòng)力性接近于傳統(tǒng)汽車，而生產(chǎn)成本低于純電動(dòng)汽車，最近幾年來其研究開發(fā)成為世界上各大汽車公司、研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)?？梢韵嘈?，在電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能部件電池沒有根本性突破以前，使用混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是解決排污和能源問題最具現(xiàn)實(shí)意義的途徑之一。,混合動(dòng)力汽車控制策略,HEV的特點(diǎn),混合動(dòng)力電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車不同，它一般至少有兩種車載能量源，其中一種為具有高功率密度的能量源。利用兩種能量源的特性互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)整車系統(tǒng)性能的改善和提高。要

2、實(shí)現(xiàn)兩者之間相互協(xié)調(diào)工作，這就需要有良好的控制策略?？刂撇呗允腔旌蟿?dòng)力汽車的靈魂，它根據(jù)汽車行駛過程中對動(dòng)力系統(tǒng)的能量要求，動(dòng)態(tài)分配發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的輸出功率。采用不同的控制策略是為了達(dá)到最優(yōu)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，其主要目標(biāo)為：最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性、最低的排放、最低的系統(tǒng)成本、最佳的驅(qū)動(dòng)性能。 當(dāng)前開發(fā)研制的混合動(dòng)力汽車可以分為三類：串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。在各部件的選型確定以后，采用合適的控制策略是實(shí)現(xiàn)最佳燃油經(jīng)濟(jì)性，降低排放的關(guān)鍵。,混合動(dòng)力汽車控制策略,HEV的特點(diǎn),混合動(dòng)力汽車節(jié)能機(jī)理和途徑： 選擇較小的發(fā)動(dòng)機(jī)，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率 改善控制策略使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)，以改善整車的燃

3、油經(jīng)濟(jì)性 對制動(dòng)能量經(jīng)行回收,混合動(dòng)力汽車控制策略,HEV控制策略應(yīng)考慮的問題,優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)：基于發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳燃油經(jīng)濟(jì)性、最低排放或二者相結(jié)合，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的最優(yōu)工作點(diǎn)。 優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)工作曲線：不同功率下的發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作點(diǎn)構(gòu)成了發(fā)動(dòng)機(jī)的最優(yōu)工作曲線。 最小的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)波動(dòng)：應(yīng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作轉(zhuǎn)速以避免波動(dòng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)波動(dòng)最小。 限制發(fā)動(dòng)機(jī)的最低轉(zhuǎn)速：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于某一值時(shí)，應(yīng)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的工作。 減少發(fā)動(dòng)機(jī)的開關(guān)次數(shù)：頻繁地開關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)，會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和排放增加。 合適的蓄電池荷電狀態(tài)：蓄電池的SOC應(yīng)該保持在適當(dāng)?shù)乃缴?，以便汽車加速時(shí)能提供足夠功率，在制動(dòng)和下坡時(shí)能回收能量。 安全

4、的蓄電池電壓：在放電、發(fā)電機(jī)充電或再生制動(dòng)時(shí)，蓄電池的電壓會(huì)發(fā)生很大變化，應(yīng)避免蓄電池電壓過低或過高，否則，蓄電池會(huì)發(fā)生永久性損壞。 分工適當(dāng)：在驅(qū)動(dòng)循環(huán)中，發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池應(yīng)合理分擔(dān)汽車所需要功率。 工況選擇：在某些城市或地區(qū)混合動(dòng)力汽車應(yīng)以純電動(dòng)的模式工作，這種轉(zhuǎn)換可以通過手動(dòng)或自動(dòng)來控制。,混合動(dòng)力汽車控制策略,1.1 串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),串聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示?；旌蟿?dòng)力汽車動(dòng)力源由發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)組成，通常將這兩個(gè)部件集成為一體。發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其電能通過控制器直接輸送到電動(dòng)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力矩驅(qū)動(dòng)汽車。電池實(shí)際上起平衡原動(dòng)機(jī)輸出功率和電動(dòng)機(jī)輸入功率的作用：1.當(dāng)發(fā)電機(jī)的

5、發(fā)電功率大于電動(dòng)機(jī)所需的功率時(shí)，控制器控制發(fā)電機(jī)向電池充電；2.當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率低于電動(dòng)機(jī)所需的功率時(shí)，電池則向電動(dòng)機(jī)提供額外的電能。該系統(tǒng)輔助動(dòng)力設(shè)備與電動(dòng)機(jī)無機(jī)械連接，整車布置的自由度較大，控制系統(tǒng)也簡單，但能量轉(zhuǎn)換次數(shù)多，效率不高，續(xù)駛里程有限，仍需設(shè)置充電站。這種系統(tǒng)使用一個(gè)較小的發(fā)動(dòng)機(jī)在效率最高的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，能夠最大限度地改善燃油經(jīng)濟(jì)性和減少排放。,混合動(dòng)力汽車控制策略,1.2并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，汽車可由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)或各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。當(dāng)電動(dòng)機(jī)只是作為輔助驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)時(shí)，功率可以比較小。與串聯(lián)式結(jié)構(gòu)相比，發(fā)動(dòng)機(jī)通過機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動(dòng)汽車，其能

6、量的利用率相對較高，這使得并聯(lián)式燃油經(jīng)濟(jì)性比串聯(lián)式的高。并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最適合于汽車在城市間公路和高速公路上穩(wěn)定行駛的工況。由于并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況要受汽車行駛工況的影響，因此不適于汽車行駛工況變化較多、較大的情況；相比于串聯(lián)式結(jié)構(gòu)，需要變速裝置和動(dòng)力復(fù)合裝置，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜。與串聯(lián)混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)相比，行駛里程更長；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，由于人們對控制單元要求較高，因而成本昂貴。,混合動(dòng)力汽車控制策略,1.3混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng),混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分通過機(jī)械傳動(dòng)輸送給驅(qū)動(dòng)橋，另一部分則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送給電動(dòng)機(jī)或電池，

7、電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩通過動(dòng)力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動(dòng)橋。混聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制策略是：在汽車低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當(dāng)汽車高速穩(wěn)定行駛時(shí)，則以并聯(lián)工作方式為主。這種結(jié)構(gòu)能較好地綜合實(shí)現(xiàn)汽車的各項(xiàng)性能需求，但控制技術(shù)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制造要求高。發(fā)動(dòng)機(jī)的工作不受汽車行駛狀況的影響，總是在最高效率狀態(tài)下工作或自動(dòng)關(guān)閉，使汽車任何時(shí)候都可實(shí)現(xiàn)低排放及超低油耗，達(dá)到環(huán)保和節(jié)能效果。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2混合動(dòng)力汽車控制策略,在混合動(dòng)力汽車各部件的配置確定下來之后，如何優(yōu)化控制策略是實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車低油耗、低排放目標(biāo)的關(guān)鍵所在。在滿足汽車的動(dòng)力性和其他基本技術(shù)性能以及成本等要求的前提下，針對各

8、部件的特性及汽車的運(yùn)行工況，控制策略要實(shí)現(xiàn)能量在發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)之間能有效而合理地分配，使整車系統(tǒng)效率達(dá)到最高，獲得整車最大的燃油經(jīng)濟(jì)性、最低的排放以及平穩(wěn)的駕駛性能?？刂撇呗缘幕舅悸吠ǔＳ袃煞N：一是直接法，即直接將優(yōu)化目標(biāo)表示為系統(tǒng)狀態(tài)變量、控制變量等的函數(shù)；二是間接法，即最小損失法，從計(jì)算當(dāng)前驅(qū)動(dòng)條件下各個(gè)部件的效率入手，得到整個(gè)系統(tǒng)的能量損失。損失最小的狀態(tài)變量就是當(dāng)前驅(qū)動(dòng)條件下應(yīng)該選擇的狀態(tài)變量，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，電池的放電電流等。驅(qū)動(dòng)條件常用驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來表示。從這兩種基本思路出發(fā)，可以得到許多種具體的控制策略。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略,串

9、聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略由于串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車行駛工況沒有直接聯(lián)系，因此控制策略的主要目標(biāo)是使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率區(qū)和排放區(qū)工作。此外，為了優(yōu)化控制策略，還必須考慮合并在一起的電池、電傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的總體效率。串聯(lián)型混合動(dòng)力汽車有以下幾種基本的控制模式。,串聯(lián)型混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)車輪沒有機(jī)械聯(lián)系，因此發(fā)動(dòng)機(jī)能夠相對獨(dú)立于汽車的行駛工況工作。控制策略的主要目標(biāo)是使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率區(qū)和排放區(qū)工作。此外，為了優(yōu)化控制策略，還必須考慮合并在一起的電池、電傳動(dòng)系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的總體效率。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.1.1恒溫器控制模式,當(dāng)蓄電池荷電狀態(tài)(SOC)降到設(shè)定

10、的低門限值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，在最低油耗或排放點(diǎn)按恒功率輸出，一部分功率用于滿足車輪驅(qū)動(dòng)功率要求，另一部分功率向蓄電池充電。而當(dāng)蓄電池組SOC上升到所設(shè)定的高門限值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪。在這種模式中蓄電池組要滿足所有瞬時(shí)功率的要求，蓄電池組的過度循環(huán)所引起的損失可能會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)化所帶來的好處。這種模式對發(fā)動(dòng)機(jī)比較有利而對蓄電池不利。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.1.2功率跟蹤式控制模式,這種控制策略根據(jù)電池的SOC和負(fù)荷確定發(fā)動(dòng)機(jī)的開關(guān)狀態(tài)和輸出功率的大小，目的是滿足設(shè)備的功率需求。 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率需求小于輸出功率時(shí)，將發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率調(diào)整為最小值；當(dāng)SOC高于下界，汽車總的需求負(fù)荷未超

11、出電池容量但超過發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率調(diào)整為最大值。 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率緊緊跟隨車輪功率的變化，這與傳統(tǒng)的汽車運(yùn)行相似。采用這種控制策略，蓄電池工作循環(huán)將消失，與充放電有關(guān)的蓄電池組損失被減少到最低程度。但發(fā)動(dòng)機(jī)必須在從低到高的整個(gè)負(fù)荷區(qū)范圍內(nèi)運(yùn)行，而且發(fā)動(dòng)機(jī)的功率快速而動(dòng)態(tài)地變化，這些都會(huì)損害發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和排放性能。解決的辦法是采用自動(dòng)無級(jí)變速傳動(dòng)(CVT)無級(jí)變速器，控制發(fā)動(dòng)機(jī)沿最小油耗曲線運(yùn)行，這樣同時(shí)減少了HC和CO的排放量。 這兩種控制模式相比較，恒溫器式控制模式的發(fā)動(dòng)機(jī)一般工作在最佳油耗點(diǎn)附近，功率跟隨式的發(fā)動(dòng)機(jī)一般工作在最佳經(jīng)濟(jì)性工作線附近。相比而言，前者發(fā)動(dòng)機(jī)的平均工作效

12、率要高，但功率跟隨式控制策略在動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性方面有較好的綜合性能。上述兩種控制模式可以結(jié)合起來使用，其目的是充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)和電池的高效率區(qū)，使其達(dá)到整體效率最高。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略,并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略目前仍不成熟，需要進(jìn)一步優(yōu)化。一般的控制策略通常是根據(jù)電池的SOC、駕駛員的加速踏板位置、車速和驅(qū)動(dòng)輪的平均功率等參數(shù)，按照一定的規(guī)則使發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩，以滿足驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)力矩的要求。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.2.1 以車速為主要參數(shù)的控制策略,以車速為主要參數(shù)的控制策略是最早也是最常采用的一種控制策略，它利用車速大小作為控制的依據(jù)

13、。當(dāng)汽車車速低于所設(shè)定的車速時(shí)，由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輪；當(dāng)車速高于所設(shè)定的車速時(shí)，電動(dòng)機(jī)停止驅(qū)動(dòng)，而由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪；當(dāng)車輪負(fù)荷比較大時(shí)，則由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)車輪。 這種策略利用了電動(dòng)機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩的作用，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速及低負(fù)荷工況。當(dāng)車速較高有助于發(fā)動(dòng)機(jī)有效工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)可避免純電動(dòng)高速行駛時(shí)電池的快速放電損失。在這種控制策略中，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的設(shè)定車速可以設(shè)計(jì)為一個(gè)定值。對于荷電消耗型混合動(dòng)力汽車，設(shè)定車速愈低，汽車一次充電的續(xù)駛里程愈長。也可將設(shè)定車速設(shè)計(jì)為蓄電池組放電深度的函數(shù)。 對于采用上述控制策略的荷電維持型混合動(dòng)力汽車，還需要監(jiān)視蓄電池組的SOC，當(dāng)SOC降到某一設(shè)定值以

14、下時(shí)，無論此時(shí)車速多低，發(fā)動(dòng)機(jī)都將啟動(dòng)，同時(shí)一部分發(fā)動(dòng)機(jī)功率通過發(fā)電機(jī)向蓄電池組充電。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.2.2 以功率為主要參數(shù)的控制策略,當(dāng)車輪平均功率低于某設(shè)定值時(shí)，汽車由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)車輪平均功率高于該設(shè)定值時(shí)，此時(shí)有利于發(fā)動(dòng)機(jī)有效工作，因而發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)，電動(dòng)機(jī)則停止運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的最佳時(shí)機(jī)是在變速器換擋期間，這有助于獲得平穩(wěn)的駕駛性能。一旦車輪平均功率超過發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的功率時(shí)，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)提供額外的功率。 在上述兩種控制策略中，都存在發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力工況。這種工況一般出現(xiàn)在車輪平均功率很高的時(shí)侯，其控制策略有以下幾種模式： 當(dāng)加速踏板踩下時(shí)，

15、發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的功率按照一定比例同時(shí)增加，以滿足駕駛員的高功率需求。 電動(dòng)機(jī)功率一直增加到其最大值，然后啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以提供補(bǔ)充動(dòng)力。 發(fā)動(dòng)機(jī)被控制在有較高功率的低油耗區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，而由電動(dòng)機(jī)來提供所需的補(bǔ)充功率。 上述兩種控制策略都比較簡單，但不能保證各部件得到最佳匹配，無法獲得整車系統(tǒng)的最大效率，因此需要將優(yōu)化技術(shù)引入控制策略研究中。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.2.3采用優(yōu)化技術(shù)的控制策略,法國學(xué)者DzLP黜虹和PANGANELLI等研究了帶機(jī)械有級(jí)式變速器的并聯(lián)型混合動(dòng)力汽車在混合動(dòng)力工況時(shí)的能量分配優(yōu)化問題，建立了以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和變速器擋位為優(yōu)化變量，以給定循環(huán)工況下發(fā)動(dòng)機(jī)油耗最小為目標(biāo)的有約

16、束優(yōu)化計(jì)算模型。該優(yōu)化計(jì)算結(jié)果雖然不能用于實(shí)時(shí)控制，但對于推導(dǎo)汽車實(shí)時(shí)控制策略是有益的。 為了使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳效率區(qū)，在混合動(dòng)力汽車上裝備CVT成為目前的一種發(fā)展趨勢。德國學(xué)者Z0ELCH等對帶有CVT的并聯(lián)型混合動(dòng)力汽車作了研究，對汽車提出以燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的優(yōu)化控制策略。這種控制策略的實(shí)質(zhì)就是將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)控制在最佳效率區(qū)工作，從而達(dá)到最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.2.4 以成本和燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的控制策略,采用以成本和燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的控制策略的混合動(dòng)力汽車裝備了小功率電動(dòng)機(jī)和小容量的蓄電池組，使蓄電池組的成本和質(zhì)量減少到最小程度。在這種策略中，電動(dòng)機(jī)一般僅僅只在汽車

17、急加速時(shí)才啟動(dòng)，輔助發(fā)動(dòng)機(jī)向車輪提供加速所需的功率。而汽車的一般行駛工況則由一個(gè)小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，并在蓄電池組SOC下降到一定程度時(shí)為其充電，這進(jìn)一步提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷率。當(dāng)汽車減速時(shí)，蓄電池組吸收制動(dòng)能量而充電。這種控制策略存在的一個(gè)缺陷是，由于發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎一直處于工作運(yùn)行狀態(tài)，雖然避免了發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)控制引起的發(fā)動(dòng)機(jī)效率下降問題，但無法消除發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)荷時(shí)的排放問題。 這種汽車在加速時(shí)的控制策略有以下幾種模式：當(dāng)汽車原地起步時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車起步或者由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車起步，然后在汽車的速度增加到一定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，提供加速所需的補(bǔ)充動(dòng)力。當(dāng)汽車快速起步或急加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)聯(lián)

18、合向車輪提供驅(qū)動(dòng)功率。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.2.5模糊邏輯控制策略,上述幾種控制策略往往通過優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)來提高燃油經(jīng)濟(jì)性或效率。模糊邏輯控制的控制思想是對發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和蓄電池同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化控制。 美國學(xué)者GLENN等提出利用模糊邏輯控制器(FLC)驅(qū)動(dòng)ICE(66KW Volkwagen TD1-66kW柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和32 kw的電動(dòng)機(jī))，以最高效率區(qū)和燃油經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，并聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)應(yīng)用模糊邏輯的控制策略可大大提高燃油經(jīng)濟(jì)性。對于排放的控制策略研究有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.2.6電力輔助控制策略,電力輔助控制策略將電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)中的靈

19、活因素，根據(jù)汽車工況對發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率進(jìn)行“削峰填谷”，從而優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。此控制策略已應(yīng)用在現(xiàn)實(shí)的混合動(dòng)力系統(tǒng)中，如本田Insight（右圖）和雪鐵龍xSARA。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作點(diǎn)模式,混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的控制策略采用發(fā)動(dòng)機(jī)作為主要?jiǎng)恿υ矗妱?dòng)機(jī)和電池通過提供附加轉(zhuǎn)矩的形式進(jìn)行功率調(diào)峰，使系統(tǒng)獲得足夠的瞬時(shí)功率。由于采用了行星齒輪機(jī)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可以不隨車速變化，這樣使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最優(yōu)工作點(diǎn)，提供恒定的轉(zhuǎn)矩輸出，而剩余的轉(zhuǎn)矩則由電動(dòng)機(jī)提供。這樣電動(dòng)機(jī)來負(fù)責(zé)動(dòng)態(tài)部分，避免了發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)帶來的損失，而

20、且與發(fā)動(dòng)機(jī)相比，電動(dòng)機(jī)的控制也更為靈敏，容易實(shí)現(xiàn)。,混合動(dòng)力汽車控制策略,2.3.2發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線模式,這種策略從靜態(tài)條件下的發(fā)動(dòng)機(jī)萬有特性出發(fā)，經(jīng)過動(dòng)態(tài)校正后，跟蹤由驅(qū)動(dòng)條件決定的發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線，從而實(shí)現(xiàn)對發(fā)動(dòng)機(jī)及整車的控制。 在這種策略下，讓發(fā)動(dòng)機(jī)工作在萬有特性圖中最佳油耗線上(圖4)。發(fā)動(dòng)機(jī)在高于某個(gè)轉(zhuǎn)矩或功率限值后才會(huì)打開。發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后，離合器可以脫開(避免損失)或接合(工況變化復(fù)雜時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)更為容易)。只有當(dāng)發(fā)電機(jī)電流需求超出電池的接受能力或者當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電流需求超出電動(dòng)機(jī)或電池的允許限制時(shí)，才調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)。,混合動(dòng)力汽車控制策略,3小結(jié),(1)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽

21、車結(jié)構(gòu)最簡單，同時(shí)控制策略也不復(fù)雜，開發(fā)難度較小，可開發(fā)用于降低城市污染的公交車，并為其他類型的HEV積累開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。 在串聯(lián)混合動(dòng)力的兩種常用控制方式中，由于功率跟隨式控制策略在動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性方面有較好的綜合性能，所以該控制方式較為常用。采用功率跟隨與恒溫器綜合控制方式更有利于避免電池大電流放電和發(fā)動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)，降低油耗提高排放性能。,混合動(dòng)力汽車控制策略,(2)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以使油耗和排放都得到顯著的降低，其控制策略優(yōu)化后優(yōu)點(diǎn)更加明顯。采用小功率電動(dòng)機(jī)和小容量蓄電池組的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，能夠極大地降低混合動(dòng)力汽車的自重和制造成本，是十分有市場化前景的一種結(jié)構(gòu)型式。特別是這種

22、結(jié)構(gòu)型式與CVT配合，是獲得較高的燃油經(jīng)濟(jì)性、較低的排放、平穩(wěn)的駕駛性能的一種比較理想的系統(tǒng)型式。對于這種系統(tǒng)，如何對蓄電池組的SOC進(jìn)行合理而有效的能量管理是獲得整車最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。 電力輔助控制策略是并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車較為普遍采用的一種控制策略。電力輔助控制策略比較簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但控制效果不夠精確。目前并聯(lián)式混合動(dòng)力車控制策略還不十分成熟。已開發(fā)的控制策略各有優(yōu)點(diǎn)，互補(bǔ)性很強(qiáng)，但都沒有達(dá)到最優(yōu)。,混合動(dòng)力汽車控制策略,(3)混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車在理論上易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性，但由于結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，相對成本高。但為了更好地解決當(dāng)前大中城市普遍存在的空氣污染嚴(yán)重問題，同時(shí)作為對低排放、低油耗車輛的探索，必須深化HEV的開發(fā)工作。在混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車控制策略中，從理論上講全局最優(yōu)模式是最佳的。但是建立在固定循環(huán)下的全局優(yōu)化控制策略受驅(qū)動(dòng)循環(huán)影響大，實(shí)現(xiàn)起來有一定的困難。發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作點(diǎn)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)曲線模式這兩種控制策略是比較實(shí)用