關于混合動力汽車發動機轉速控制策略的相關思考

馬 薇

長春工業大學人文信息學院汽車系，吉林長春 130122

關于混合動力汽車發動機轉速控制策略的相關思考

馬 薇

長春工業大學人文信息學院汽車系，吉林長春 130122

為了有效避免混合動力汽車發動機運轉進行中轉速的振蕩問題，必須要充分發揮轉速-節氣門開度扭矩的相互對應關系作用，并且能夠借助PID控制器來對其發動機的轉速進行合理的調整，本文主要是全面分析了低負荷發電工況，探討了換擋進行中，混合發動汽車發動機轉速控制的主要對策。

混合動力；汽車發動機；轉速控制；策略

目前來看在進行混合動力汽車的研制中，發動機的發生劇烈的轉速振蕩，很大程度上降低了驅動的效率，不利于經濟性的實現。雖然離合器能夠改善動力源的不同步的狀態，但是，這樣將會在很大程度上導致摩擦盤被燒壞，以此來導致其使用期限降低。并且對于發動機自身來說，若是其速度無法得到有效的控制，那么將會導致其熄火，最終出現堵車的狀況。其噪聲逐漸增大，振動也會越高。所以針對這種現象來說，必須要做好發動機節氣門開度的自動調節，使其發揮作用，防止發動機轉速波動的發生。

1 混合動力汽車發動機轉速控制的有效實現

1）利用控制器對轉速進行控制，簡單地說也就是對發動機節氣門開度進行控制，油門踏板位置的傳感器對轉矩要求進行信息接收，控制器對實際狀況進行考量，對能源消耗和排放進行有效優化，將請求信號發至EMS，而后，借助模擬信號，實現對電控節氣門開度的控制，實現對發動機運行狀態的有效信息反饋，這一作用主要通過直通模擬信號來實現。此時就完成了對轉速的閉環控制。

2）在外環的控制過程中，主要應用PID進行計算，結合現實需要，進行適當調整，滿足抵抗振蕩的需要，達到抗飽和積分的作用。對于電控節氣門來說，其特點是結構十分簡單、現行較好，并且環境因素對其的影響很小。因此其能夠借助階躍激勵的變化來進行PID參數的調整。這樣能夠在PID的控制下，滿足相關的控制標準，最終進行簡單的控制。然而PID控制的特點是不需要對被控對象的數量模型進行前期了解和掌握，結合對控制器參數的控制和調整就能取得較好的控制目標。

2 對并聯混合動力汽車的轉速控制特點的分析

并聯混合動力汽車主要是指發動機和電動機可以借助變速箱前端的轉矩禍合器，實現對整車動力的有效供給，動力總成結構比較緊湊，操作性強，應用十分廣泛。但是，在具體應用中，也有諸多問題，關鍵是控制好發動機的轉速問題。這種混合動力的汽車存在諸多情況需要面對：主要是混合驅動的工況、發電工況以及駐車發電工況等，要全方位考慮對轉速控制的影響。首先，鑒于混合發動汽車工況較多，在工況切換的過程中，電動機首先要進行空載狀態的切換，使得發動機負載出現突然增大或者減少的狀態，也有可能全負荷的突變，對于轉速的控制體系來講十分嚴重，需要對系統進行調整，實現適應能力的提升。其次，當狀態顯示為駐車發電工況的時候，發動機轉速的穩定狀態占據主要位置，要采取相應控制方式，適當減少因發動機轉速振動而帶來的不舒適的感覺。再次，混合動力汽車由于增加主電動機，提升了整個系統的慣性。在進行換檔的時候，動力中斷，在進行調整的過程中，要保證發動機有效運轉，減少換檔時間的耽擱，提高整車的動力效果，要減少系統的響應時間。由此可見，對混合動力汽車轉速的控制，具有重要的現實意義和價值。

3 混合動力汽車發動機轉速控制的具體對策

3.1 對低負荷轉速的有效控制

1）對于混合動力汽車來說，若是其發動機處于一個低負荷的運轉中，并且其工作區域的效率很差，主要采用ISG驅動類型，其優勢是排放不高、能耗較低。為了適應這一標準，僅僅依賴提高電池組的能力密度是無法實現的，要權衡經濟性和排放之間的關系。

2）對于混合動氣汽車而言，對發動機的優化至關重要。內燃機車輛熱效率在某些位置還比較低，排放情況不佳，很難滿足混合動力汽車在油耗和排放方面的要求。在對發動機性能進行優化的時候，必須要充分考慮整車當前工況對性能的權重，以此來采取一個科學合理的措施對發動機進行優化。對于混合動力汽車低負荷發電的工況，其轉速的控制需要在如下幾個方面進行考慮：首先，根據發動機轉速以及節氣門開度，整車EUC處于低車速低負荷位置，需要發號指令，這樣將會導致發動機出現斷油現象，這樣會使電機單獨驅動整車運行。其次，整車的扭矩若超過發動機最大的扭矩，這樣電機就會為提供一些多余的扭矩。另外，若是相關的電池SOC較低，那么將會直接導致發動機處于低效率位置，電機置于發動機為電池組進行充電，以此來提升符合率。在這個時候，發動機將會處于一個效率最大值，這樣將會在一定程度促進燃油率的提升。同時若是在此時，其發動機的符合的效率較高，則是可以借助負荷的提升來達到效率的提升。第四，如果整車制動，節氣門的打開可以借助氣門驅動機構來實現，發動機內部壓力會發生急速降低，以此來充分的促進電機發電對能量的回收。第五，若是相關的整車處于一個較長的跟車工況，那么會導致ISG的發電負荷無法有效滿足發動機的效率，無法對其提升，指導其能夠達到高效區。這時，可以將一些個別的氣缸終止，以此來充分的將氣門打開，最終降低消耗，提升效率。

3.2 對換檔過程轉速控制策略的介紹

1）在手動變速器和干式離合器的前提下，ATM達到自動換檔，結合發動機的具體轉速等，控制單元進行信息判定，借助特殊的換檔規律，實現對油門開度的操縱，同時，也能實現對離合器的有效控制，達到對變速器檔位的有效選擇。在這次操縱中，發動機的控制十分重要。

2）立足性能角度，無論以何種參數為基礎進行控制，都要以滿足兩個目標為主，分別是整車對動力性的要求以及整車的燃油經濟性。為了實現這兩個目標，離合器的調節以及變速器同步器是無法滿足要求的，為了實現動力和燃油的最佳，缺乏發動機的轉速控制很難實現。

3）在進行汽車換擋的過程中，一定要根據油門踏板來對發動機的轉速進行相關的調整。在調整之后，要針對離合器的規律，來對其踏板進行相關的控制，這樣可以借助油門踏板來進行發動機轉速的有效調整。另外要對離合器兩盤片之間的轉速差進行相關的調整，要盡量降低其轉速，保證換擋過程中的靈活以及穩定性，做到無振動、低噪聲。但是，鑒于整車慣性的提升，汽車車速會因為阻力而實現降低。若是在汽車抵擋換置到高檔的過程中，那么必須要降低發動機的轉速，以此來保證目標檔的齒輪轉速能夠與發動機轉速一致，從而來減少離合器主從動片的轉速差，降低摩擦率。

4）汽車在換檔、起步等操作中，需要對發動機轉速進行適當的變換，目的是保證換檔的順利進行。對于發動起轉速的控制主要分為四個方面：（1）是由低檔換至高檔。鑒于車輛的慣性較大，車速下降幅度較小，幾乎呈現不變的趨勢。（2）在高檔換低檔的過程中，發動機的轉速必須進行升高。（3）對于起步過程，離合器的主從動盤轉速差較大，需要優秀控制離合器的接合。（4）對于巡航行駛，通常保持檔位不變，鑒于路面存在的阻力的不同，車速發生相應變化，此時，要求發動機也結合車速進行有效調整，防止出現不合適的轉速振動。

4 結論

綜上，結合混合動力汽車發動機的實際需要，為了實現對轉速震蕩的有效控制，要結合發動機轉速節氣門開度扭矩的關系，發揮控制器對轉速的有效調整，進行不同工況轉速控制措施的有效分析，使得轉速達到期望值，防止較大震蕩的發生，滿足整車設計的標準和需要。

[1]李天宇.混合動力工程車輛自動變速換擋策略及控制方法研究[D].吉林大學，2014.

[2]李曉英.混合動力汽車輔助動力單元控制系統研究[D].吉林大學，2004.

U46

A

1674-6708（2015）148-0062-02