探究混合動力汽車控制策略的研究現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢

蔣鋒

【摘要】隨著人類社會飛速發(fā)展，全球能源儲備的逐漸短缺，全球各個國家都已經(jīng)加大了對能源問題的重視，汽車作為人們?nèi)粘Ｉ钪械闹饕煌üぞ撸鋵τ谀茉吹南囊彩桥c日俱增的。因此研究混合動力汽車有助于減少汽油的消耗，通過其他能源替代汽油，有利于減少不可再生資源的使用。而混合動力汽車在技術(shù)方面還不夠成熟，需要加強(qiáng)汽車控制策略方面的技術(shù)改進(jìn)，進(jìn)而讓混合動力汽車更快的被應(yīng)用普及。

【關(guān)鍵詞】混合動力汽車；汽車控制策略；發(fā)展趨勢

一、混合動力汽車控制策略的研究現(xiàn)狀

（一）能量管理策略的研究

混合動力汽車的核心技術(shù)在于，其能對不同能源進(jìn)行管理和應(yīng)用，通過不同能源的整合和應(yīng)用，在保證汽車動力性能的基礎(chǔ)上，降低汽車對燃油的消耗和對環(huán)境的污染。能量管理策略能利用電力提高發(fā)動機(jī)的響應(yīng)速度，并且提高發(fā)動機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)時的扭矩。能有效保證發(fā)動機(jī)的工作效率，降低燃油的尾氣排放。通過能量管理策略能將電力發(fā)動和燃油發(fā)動進(jìn)行合理的轉(zhuǎn)換，在部分工況下實(shí)現(xiàn)汽車的電力發(fā)動，保證發(fā)動機(jī)的零排放，同時在汽車制動時通過電力回收系統(tǒng)對制動時產(chǎn)生的能量進(jìn)行回收，將回收的電力儲存回電池。通過電力進(jìn)行發(fā)動機(jī)的啟停工作，降低城市擁堵地段燃油發(fā)動產(chǎn)生的高油耗和高尾氣排放。目前，在能量管理策略的研究工作中在排放量問題上還有待提高，對于發(fā)動機(jī)啟停時產(chǎn)生的瞬時油耗的控制策略還有待改進(jìn)。

對于瞬時油耗的控制策略主要采用控制功率損失和電能和熱能的等量交換兩種方法，瞬時油耗的計(jì)算方法是通過目標(biāo)油耗與荷電狀態(tài)SOC之間的關(guān)系計(jì)算的，通過熱能和電能的效能進(jìn)行等量置換，進(jìn)而通過電力驅(qū)動電動機(jī)模擬發(fā)動機(jī)的扭轉(zhuǎn)，在置換工作中需要加入松弛量，進(jìn)而將不等式轉(zhuǎn)變?yōu)榈仁健?/p>

（二）結(jié)構(gòu)參數(shù)的研究

動力總成與參數(shù)配比直接決定了混合動力汽車的整體性能，汽車結(jié)構(gòu)是否合理，直接影響到汽車的能耗。因此對于汽車質(zhì)量和油耗平衡方面的問題，目前的計(jì)算公式如下：

通過油耗與重量及其加權(quán)值的運(yùn)算，可以得到折衷權(quán)衡的結(jié)果，設(shè)計(jì)出最合理的參數(shù)配比。

對于串聯(lián)混合動力汽車提高燃油經(jīng)濟(jì)性方面，做出了相應(yīng)優(yōu)化，具體計(jì)算公式如下：

（三）能量管理策略運(yùn)用模糊邏輯規(guī)則的研究

在目前的研究階段，對于使用模糊邏輯規(guī)則建立能量管理策略時，能量管理策略更適合進(jìn)行混合動力非線性系統(tǒng)的控制，其更適合復(fù)雜性的系統(tǒng)，并不需要系統(tǒng)過于準(zhǔn)確，有較好的推理性。由于其需要經(jīng)驗(yàn)規(guī)則來實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)控制的精準(zhǔn)性，因此基于模糊邏輯規(guī)則建立的能量管理策略需要其他智能控制算法的輔助，才能保證其控制性能，因此這種能量管理策略的建立方法還在做進(jìn)一步的研究和改進(jìn)工作。

二、混合動力汽車控制策略的發(fā)展趨勢

（一）再生制動的控制策略

混合動力汽車控制策略在日后應(yīng)該向著提高制動能量回收效率的方向發(fā)展，改進(jìn)現(xiàn)有的再生制動控制策略，目前通過汽車制動所回收的能量，僅占制動產(chǎn)生能量總數(shù)的36%。因此，對于再生制動控制策略的改進(jìn)空間還很大，可以從該角度出發(fā)，提高能量回收效率。

（二）降低瞬時油耗

對于瞬時油耗的控制策略方面應(yīng)該向著更快速、更高效的切換模式方向進(jìn)行改進(jìn)，對于發(fā)動機(jī)低扭矩階段，使用電能進(jìn)行啟動，可以有效的減少燃油消耗，降低瞬時工況的能量消耗，適用于城市擁堵的環(huán)境，在我國的一線城市中效果將尤為顯著，例如北京、上海、蘇州等地，車輛在這類城市時，汽車發(fā)動機(jī)有40%—60%的時間都是在啟動加速和減速制動的循環(huán)中度過的，因此完善瞬時油耗的控制策略，有助于改善汽車瞬時工況的耗能，相對于其他策略的趕緊，更具經(jīng)濟(jì)價值。

（三）優(yōu)化整車動力總成

在混合動力汽車的研發(fā)中，對于整車動力總成和系統(tǒng)參數(shù)配比方面也是優(yōu)化的方向，合理的動力總成可以有效地提高混合動力汽車的性能，提高能量的利用率，建立發(fā)動機(jī)與電動機(jī)之間合理的傳動結(jié)構(gòu)，根據(jù)汽車燃油消、電能消耗、發(fā)動機(jī)等參數(shù)進(jìn)行科學(xué)的配比，從整車參數(shù)合理化的角度提高整車性能。

（四）提高混合動力汽車的智能化

應(yīng)該結(jié)合目前衛(wèi)星定位、微型處理器等技術(shù)，提高混合動力汽車控制策略的智能化管理，通過傳感器對地面路況數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，通過微型處理器進(jìn)行對路況的分析，制定油、電切換模式；通過衛(wèi)星定位技術(shù)提前掌握路面交通狀態(tài)，制定啟停模式，降低瞬時油耗。

三、結(jié)語

綜上所述，我國混合動力汽車控制策略將會在不久的將來做出更大的改進(jìn)，在提高整車智能化的基礎(chǔ)上，減少多余的能量消耗。通過更加完善的能量管理方法提高混合動力汽車的能量使用率，同時進(jìn)一步的提高整車性能。進(jìn)而加快我國混合動力汽車的發(fā)展進(jìn)程，早日實(shí)現(xiàn)新型動力汽車的換代工作，為節(jié)約能源做出貢獻(xiàn)。