混合動力電動汽車結構與控制對策分析

古敏雄

摘 要：隨著經濟的不斷發展，科學技術的進步，汽車行業取得了長足的進步。但是，隨著能源的不斷消耗，污染的日益嚴重，汽車行業的發展已經到達了一個瓶頸。伴隨著燃料電池的出現，為電動汽車的發展提供了基礎。和傳統的電動汽車相比，混合動力電動汽車的優勢更大，能更好的達到保護環境的目的。

關鍵詞：混合動力；電動汽車；結構；控制對策

中圖分類號：U469.79 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）14-0091-01

隨著我國社會經濟的不斷發展，人們的經濟條件越來越好、生活水平越來越高，對生活質量的要求也隨之上升。在多年的發展中，為了保證經濟的增長，對環境造成了嚴重的危害。為了緩解環境壓力，國家逐漸開始針對污染環境的因素進行整改，首先就是汽車尾氣問題。隨著各項政策的不斷出臺，傳統的汽車工業正面臨著轉型的重要階段。由于燃油價格的不斷上升，人們逐漸開始選擇電能，但是傳統的電池技術難以滿足汽車的能源需求。因此，隨著科學技術的發展，逐漸出現了以混合動力為主的電動汽車。

1 混合動力電動汽車的特點

混合動力汽車指的是由兩種動力源組成的動力裝置。而混合動力電動汽車指的則是在動力裝置中，有一種動力源可以轉化為電能。混合動力電動汽車的結構以及控制策略都有著一定的差異性，同時結構也呈現出多樣化的趨勢。

從我國目前的情況來看，主要的混合動力電動汽車分為串聯型、并聯型與混聯型三種。分類主要是根據動力源的數量以及傳遞方式的區別。

和傳統的電動汽車相比，這種混合動力電動汽車的優勢主要可以分為以下幾方面：

第一，混合動力電動汽車的發動機負荷和傳統的電動汽車比要小，因此在節能減排方面體現的更加明顯，噪音也更小；

第二，電池數量的轉變，使得汽車的整體質量有明顯減少；

第三，在混合動力電動汽車中，使用了輔助動力單元，因此汽車在持續性以及動力性能方面都比原來提高了很多，其水平和內燃機相差無幾；

第四，混合動力電動汽車在行駛中有電動機的幫助，因此能夠保證發動機長時間處于正常工作狀態下，能夠提高對制動能量的回收率，經濟效益較強。

隨著我國開始重視環境發展的措施，混合動力電動汽車以其低排放、環境優化的優勢，必然會是未來的主要發展方向。

2 混合動力電動汽車結構與控制策略分析

2.1 串聯式混合動力電動汽車結構與控制策略分析

串聯式混合動力電動汽車是混合動力電動汽車中結構以及控制策略最方便的一種方式。串聯式混合動力電動汽車的工作原理是：首先發動機工作產生機械能，再通過發電機將機械能轉化為電能，這其中一部分電能來保證電動機以及動力傳動裝置的運行，另一部分電能則是儲存在蓄電池中。

在對這類混合動力電動汽車采取的控制策略，主要是保證發動機的工作效率，使得排放一直處在良好的穩定狀態的技術措施。

為了達到系統的最優化目標，在實踐的過程中，這類混合動力電動汽車的控制方式主要分為兩種：恒溫器控制技術和發動機跟蹤控制技術。

在使用恒溫控制技術時，當蓄電池SOC的值達到最低點時，發動機會自動啟動，在最低排放點保證功率的穩定輸出，從而一邊支持汽車工作，一邊蓄電。當SOC的值達到最高點時，發動機會自動關閉，通過電能來保證汽車的正常運作[1]。這種控制技術，會使蓄電池處在不利的地位；

而發動機跟蹤器控制技術，和傳統的汽車控制技術較為相似。在這種技術下，對蓄電池的損失率較低。但是發動機的效率則較差，為了緩解這種情況，可以通過自動無極變速解決。

2.2 并聯式混合動力電動汽車結構與控制策略分析

并聯式混合動力電動汽車指的是發電機和電動機是兩套獨立的驅動系統，在保證汽車的正常運作時，可以采用三種驅動方式：發動機驅動、電力單獨驅動、混合驅動。并聯式混合動力電動汽車的工作原理是將行星輪系作為汽車的動力符合裝置，或者通過將發動機、電機、軸串聯在一起，組成全新的結構，從而通過磁場疊加原理保證混合動力電動汽車的正常運行。

在控制策略方面，目前主要有電力輔助控制、SOC扭矩平衡式控制、自適應控制、模糊邏輯控制等等。其中，電力輔助控制是應用最廣泛的技術，能夠很好的適應并聯式混合動力電動汽車。在實踐中，當混合動力電動汽車的車速比設定速度大時，由發動機工作功能；當混合動力電動汽車的車速比設定速度小時，則由電動機進行功能。當車輪的符合較大時，發動機和電動機會同時工作，保證汽車的運行。如果發動機的工作效率不高，則會讓電動機作為混合動力電動汽車的主要結構。如果電池的狀態不佳，則由發動機為電動機的工作提供能量。

2.3 混聯式混合動力電動汽車結構與控制策略分析

混聯式混合動力電動汽車的動力系統是在串聯式與并聯式的基礎上，將兩種進行綜合的結果。混聯式混合動力電動汽車的驅動方式較多變，既可以由發電機對混合動力電動汽車進行驅動，也可以通過發動機來驅動混合動力電動汽車，或者由兩者同時工作進行驅動。混聯式動力系統是混合動力電動汽車系統中優化性的最好體現。

在該控制策略中，有以下優勢：在這種動力系統下，開始啟動時由電池進行供電，當發動機能夠維持在一個較高的穩定工作效率時，再由發動機驅動混合動力電動汽車。輕載下由電池進行功能，而正常的行駛過程則由發動機負責。在加速的過程中，兩者之間相互配合，共同完成驅動任務。在減速過程中，電動機可以轉化為電機模式進行工作。

2.4 電動輪混合動力電動汽車的結構與控制策略

除了以上串聯型、并聯型以及混聯型混合動力電動汽車之外，近年來還出現了另一種更加先進的電動汽車：電動輪混合動力電動汽車[2]。

電動輪混合動力電動汽車的最大特點就是用電子差速器代替了傳統汽車中額差速器與半軸，將電動機直接安裝在驅動輪上，從而使得整個電動輪結構簡便，傳動效率更高。目前，通過計算機控制技術對電動輪的電子差速進行控制，已經成為電動汽車發展的一個重要方向。

電動輪混合動力電動汽車的控制策略主要在于對電子差速的準確控制。電子差速器的控制原理是當混合動力電動汽車直線行使時，左右車輪的轉速相同，并通過車輪轉速傳感器將信號傳輸到中央處理器中，中央處理器在對兩側車輪進行分析后，將分析結果傳輸到電機控制器中，從而保證兩邊車輪速度的相同。當混合動力電動汽車轉彎時，中央處理器會根據方向盤的轉動幅度、路面的道路情況以及車輪轉速情況等因素進行綜合分析，并將分析的結果，也就是兩輪所需要的轉速信號傳輸到電機控制器中，從而保證兩輪的差速控制。

3 結 語

隨著我國社會經濟的不斷發展，逐漸開始重視環境的重要性。傳統的汽車，每年會排放大量的汽車尾氣，對環境造成嚴重的危害。隨著混合動力電動汽車的出現，一方面可以充分利用我國在傳統汽車行業方面的研究成果與工業基礎；另一方面，大大減少了汽車尾氣的排放，降低油耗，是傳統內燃機汽車向零排放電動汽車過渡的使用方案之一，已經受到了廣泛研究人員的關注。目前，混合動力電動汽車分為串聯、并聯、混聯以及全新的電動輪等多種形式，在具體的應用中，要考慮到不同地點、用途，結合實際情況進行選擇。

參考文獻：

[1] 葛郢漢.混合動力電動汽車結構與控制策略分析[J].內燃機與動力裝置，2011，（1）.

[2] 烏達巴拉其其格.混合動力電動汽車結構與控制策略技術分析[J].才智，2015，（17）.