混合動力汽車中的動力驅動系統的研究

蔣超宇

摘 要：近年來，環境日益惡化，使人們賴以生存的環境遭受到嚴重破壞，出于對環保的考慮，為了限制汽車的使用量，石油的價格持續走高，在節能環保條件下，混合動力汽車成為人們出行的優選，并且呈現出大規模商品化發展特點。驅動系統是混合動力汽車中的核心技術，不同結構形式的混合動力汽車具有不同的特性，為了實現燃油的經濟性和排放性，加大對驅動系統控制策略研究具有必要性，以便能夠滿足對車輛性能的要求。

關鍵詞：混合動力汽車 動力驅動系統 控制策略優化

中圖分類號：TM384 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）01（c）-0062-02

隨著人們生活水平的提高，汽車的數量持續增加，已經成為人們日常出行的必備工具，隨之引發一系列環境問題，傳統的內燃機汽車無法適應當前環保的要求，加大對技能環保電動汽車的研發成為當前汽車工業的首要任務?；旌蟿恿ζ嚳刂撇呗阅軌虼龠M內燃機汽車和純電動汽車的補充和協調，通過駕駛員的指令和車輛的行駛工況，來協調汽車部件之間的能量流動，確保分配動力的合理性，在不損失汽車性能的前提下，優化汽車的動力性和經濟性。

1 混合動力汽車的工作模式及原理

（1）串聯式。串聯式混合動力汽車驅動系統的工作模式主要分為純電動模式、純發動機模式和混合驅動模式三種。第一，純電動模式主要是指需要在車輛負荷空載或者較小的情況下，需要充分利用蓄電池組來驅動車輛前行，確保發動機始終處于關閉狀態，產生零排放。第二，純發動機模式，主要是指在車輛負荷較大的情況下，車輛內的驅動功率不會超過發動機的最大功率，需要運用發動機來帶動電機驅動車輛前行。第三，混合驅動模式，當車輛的加速、啟動和爬坡時，需要運用發動機來帶動電機向電動機進行供電，有助于提升混合動力汽車的性能。

（2）并聯式。并聯式動力汽車能夠通過協作來驅動車輛前行，主要包括純電動模式、純發動機工作模式、混合驅動工作模式。第一，純電動模式，需要在車輛剛啟動或低速行駛時，關閉發動機，展現出電動機的良好動態特性，能夠避開高排放和低效區，有助于節能減排，提高燃油的經濟性能。第二，純發動機工作模式，汽車在平穩行駛和對排放要求不高的地方，發動機的燃油具有較好的經濟性能。第三，混合驅動工作模式，當汽車在爬坡或者加速時，發動機通過發出功率的形式，有助于促進車輛加速。

（3）混聯式?；炻撌絼恿ζ囍饕侵冈诓⒙撌交旌蟿恿ζ嚱Y構的基礎上，增加發電機構，有助于實現功率疊加，將功率轉化為電能，驅動車輛前進，主要分為純電動工作模式、發動機+發電機+充電工作模式和混合驅動工作模式三種。第一，純電動工作模式主要是指車輛在起步階段，由于車速的設定值相對較小，需要由電動機進行驅動來實現，不會產生排放。第二，發動機+發電機+充電工作模式，通常將發動機功率分為直接傳遞給變速器和帶動發電機發電兩部分，主要是運用蓄電池充電和直接供給電能的形式，驅動車輛前行。第三，混合驅動工作模式，通常用于汽車爬坡或加速時，具有良好的動力性能，需要發動機和電動機共同作用來驅動車輛。

2 混合動力汽車驅動系統控制策略分析

2.1 基線控制策略

基線控制策略在實際使用過程中能夠結合不同的工況來決定發動機和電機的工作狀態，需要將二者的運行參數控制在有限區域范圍內，來實現不同的控制目標。當實際車速小于設定車速時，需要運用電動機和發動機來提供驅動力矩。如果車輛的實際驅動力大于發動機工作區域中的最大力矩，需要由電動機進行彌補。

2.2 實時控制策略

為了提高車輛運行性能，需要明確排放量和燃油經濟性之間的關系，結合排放運行特點和發動機的工作性能，來實現燃油消耗和排放物較少的目標。需要了解并聯混合動力汽車的經濟性、動力性和排放性能，構建實時適應控制的目標函數，促進目標函數的最小化。通過實時適應控制能夠實現對系統的最優控制，提升汽車控制系統性能。

2.3 模糊控制策略

模糊控制與智能控制方式和紙質的提煉精度有直接關系，能夠展現出混合動力系統的非線性特點，混合動力汽車模糊控制建立在發動機需求和電池組的SOC狀態值基礎上，需要將扭矩Treq和功率Preq作為輸入變量輸出控制量，運用輸入條件和發動機運行模式來確定發動機的工作點。

3 混合動力汽車發動機控制策略優化研究

（1）發動機頻繁開啟和關閉時的工作特性。研究表明，發動機在不同的路況中，發動機的開啟和關閉頻繁程度呈現出較大的不同，發動機在開啟狀態下，轉速和負荷瞬時會發生較大的變動，對控制策略的要求較高，影響著車輛性能。（2）開啟和關閉時的排放特性。發動機在啟動時，進氣道的氣壓和發動機轉速會產生較大的幅動，進氣道里面的油膜會出現嚴重的破損情況，導致燃燒狀態較差。發動機在啟動和關閉時，都會產生HC峰值排放，峰值會隨發動機變熱后逐漸減小。需要將空燃比保持在一定的理論值范圍內，對降低燃燒排放量具有重要作用。（3）對燃油經濟性的綜合評價影響?；旌蟿恿ζ噷θ加偷慕洕杂兄^高要求，當發動機處于關閉狀態時，需要將工作中消耗的能量轉化為等效燃油消耗。怠速停機對燃油經濟性影響的評價公式為：

FS=I×Tis-（S2+S3）×Nis

其中：FS為整車節約燃油量；Tis為發動機正常怠速時的油耗；S2為再次開啟發動機需要的額外功；S3為起步時蓄電池組供給電能的等效油耗；Nis為怠速停機的頻率；I為發動機正常怠速時的油耗。

需要對怠速停機的頻繁程度和整車燃油經濟性進行評價，對發動機開啟和關閉過程中的燃油經濟性進行考慮。如果停機的時間太久，會導致發動機的溫度下降，潤滑油粘度增大，需要準確評價發動機的開啟和關閉狀態，提升燃油的經濟性能，加大對整車燃油經濟性的控制。

4 結語

近年來，人們的環保意識增加，汽車尾氣控制得到了人們的廣泛關注，運用節能環保型汽車來代替傳統的內燃機車輛，對提升混合動力汽車的環保性能具有重要作用。該文對串聯式、并聯式和混聯式的汽車工作模式和原理進行了深入分析，對混合動力汽車驅動系統中的基線控制策略、實時控制策略和模糊控制策略進行分析，并提出了優化混合動力汽車發動機控制策略的方法，明確了發動機關閉和開啟對發動機控制的影響，提高了發動機的整體性能。

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