HEV混合動力發動機系統控制策略研究

濰坊工程職業學院 劉海亮

1 發動機的控制策略

就控制策略而言，混合動力發動機跟普通的純汽油發動機或純天然氣發動機沒有太大區別。當然，不同的結構需要不同的控制方法和調節方法。其中，燃油經濟性，排放、系統的成本是影響混合動力發動機最主要的三個方面。所以在設計該種發動機的時候也需要考慮到這些方面，除此之外我們還應該考慮以下幾個問題：

1.1 發動機的抖動程度

這個方面與發動機的轉速有很大關系，由于混合動力發動機獨特的結構設計，因此在發動機運行的時候應該適當地控制發動機的轉速，從而使發動機的抖動程度控制在最小狀態。

1.2 發動機的最低轉速

與汽油發動機不同，混合動力發動機為了達到某種節能控制，當發動機轉速低于某一特定值時，應當關閉發動機，從而避免過多的浪費。

1.3 工況選擇

節能減排是每一種發動機的終極目標，為了達到這一目標，當遇到紅綠燈或者在市區內行車的時候，混合動力車可以切換到純電動模式，從而達到節能的目的。

1.1.1 發動機空檔的控制

我們可以根據駕駛員儀表盤上的電源指示燈來判斷當前狀態下是否可以把發動機打到純電動模式，打開點火開關注意觀察儀表盤上電源指示的空格，如果空格額度顯示綠色，即可表示電源良好，否則就要對電源進行充電。

1.1.2 發動機啟動的控制

對于發動機的啟動控制，一般情況下不用純電動啟動，因為大家都知道，在發動機啟動的瞬間，電動機所需要的起動電流是很大的。如果用純電動啟動，對電源的損害很大，一般情況是用另外一種方法啟動（比如用汽油啟動或天然氣啟動），當發動機正常工作后，再根據實際情況判斷車輛應該在哪種模式下運行。

1.1.3 發動機停機的控制

當我們駕駛傳統的汽油車遇到堵車、紅燈、或者緩慢行駛的時候，一般情況下，我們會選擇車輛處于怠速狀態，這樣雖然可以避免車輛頻繁啟動給蓄電池帶來的危害，但是長時間使車輛處于怠速狀態無疑增加了油耗和排放。而對于混合動力發動機，可以通過安裝在車輛上的控制閥和傳感器實現車輛在低速行駛狀態下的電油切換或者電汽切換。具體的實行方式是：可以設置怠速停機時間，比如可以把怠速停機時間設成4秒或6秒，當發動機“感覺”自己怠速超過設定的時間后便可自動轉到純電動狀態，還可以根據怠速轉動速度控制切換狀態，比如當發動機轉速低于850 r p m時，可以切換到純電動狀態。如此這般就可以使發動機最大程度地降低排放。當發動機處于制動狀態下（離合器分開，發動機怠速），只要發動機檢測到符合上述條件，它也會自動切換到純電動狀態，從而進一步增加了節能的工況。

2 發動機在不同工況下的控制模式

2.1 起步工況

混合動力發動機的啟動模式可以分兩種，一種是純電動模式，在這種情況下，車輛的啟動靠的是純電源，由純電源提供能量，然后帶動起動機進一步帶動發動機最終啟動車輛。第二種模式就是類似于常規的汽油機，由蓄電池提供啟動電流，從而啟動電動機進而啟動發動機。而控制這兩種模式啟動的原件是通過傳感器來控制，最直接的反應就是駕駛員儀表盤上的電源指示燈（注意混合動力車上的電源指示燈與普通汽油車上的電源指示燈不同，混合動力車上的電源指示燈是用來指示開啟的模式），當指示燈處于綠色狀態說明可以用純電動啟動，當指示燈處于紅色狀態說明電源能力不足，在這種狀態下只能用常規啟動方式。

2.2 中低速行駛工況

為了節約電能也是為了增加發動機的燃油經濟性，當發動機處于中低速狀態時，應該使發動機處于非純電動模式。這種狀態下發動機發出的功率除了滿足自身的需要之外，還可以額外的把一部分能量轉變成電能從而進一步給電源補充電能，這個跟普通汽油車發動機給蓄電池“倒”充電是一個道理。當發動機再次處于怠速狀態時，整個模式就會自動切換到怠速模式，從而有效地把“電油”兩種模式發揮到了極致。

2.3 高速行駛工況

當車輛處于高速狀態時（車速大于100 k m/h），這時就需要純電動模式也參與到整個車輛的運行狀態中來，參與的條件是：電源指示燈處于綠色狀態，節氣門開度大于80%。

[1]麻友良，陳全世．混合動力電動汽車的發展．公路交通科技，2001，2：3～6．

[2]趙英杰，劉永文，蘇明等．混合動力汽車控制策略的研究．2003，15(5)：73～75．