功率分流式混合動力汽車分析及能量管理策略研究

劉 洋 肖 揚 喻 凡 羅 哲

(1.上海交通大學(xué)汽車工程研究院底盤所，上海 200240； 2.聯(lián)合汽車電子有限公司，上海 201206)

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在純電動汽車和燃料電池汽車相關(guān)技術(shù)尚未成熟之前，混合動力汽車(Hybrid Electric Vehicle，HEV)作為一種過渡車型兼顧了燃油車和純電動汽車的優(yōu)點，在節(jié)能減排方面具有很大潛力[1]。目前的混合動力汽車按照驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為串聯(lián)式HEV(Series HEV)、并聯(lián)式HEV(Parallel HEV)和功率分流式HEV(Power-split HEV)[1][2][11][12]。功率分流式HEV使用機械和電氣兩個功率耦合器，通過合理的控制能夠兼具串聯(lián)式和并聯(lián)式HEV的優(yōu)勢，由于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，其能量管理策略成為重要研究內(nèi)容之一。

文獻(xiàn)[2]對目前混合動力汽車能量管理策略進行了詳細(xì)的分析與總結(jié)。目前，大量文獻(xiàn)主要以串聯(lián)式或并聯(lián)式HEV為對象進行能量管理策略的研究，針對功率分流式HEV的分析和管理策略的研究相對較少[3]。Jinming Liu等針對Pruis結(jié)構(gòu)建立了數(shù)學(xué)模型，并研究了基于規(guī)則(Rule-Based)、基于等效燃油消耗最小(Equivalent Consumption Minimization Strategy, ECMS)和基于隨機動態(tài)規(guī)劃(Stochastic Dynamic Programming, SDP)的能量管理策略[3][4]。Dehua Shi等針對提出的功率分流式機構(gòu)進行建模，制定了工作模式切換邏輯，并基于旁氏最小理論(Pontryagin’s Minimum Principle, PMP)進行了控制策略開發(fā)[5]。

混合動力汽車能量管理策略按照控制方式的不同分為基于規(guī)則的管理策略和基于優(yōu)化的管理策略[2]。基于規(guī)則的能量管理策略控制簡單，相比于基于優(yōu)化的能量管理策略更加易于實現(xiàn)。本文針對一種特定的雙行星排式功率分流機構(gòu)，對其結(jié)構(gòu)及工作模式進行了分析，并建立了不同工作模式下的運動學(xué)方程。……