并联混合动力汽车动力系统电辅助控制策略研究

并联混合动力汽车动力系统电辅助控制策略研究

常亮

常亮CHANGLiang

（兰州职业技术学院，兰州730070）

（LanzhouVocationalTechnicalCollege，Lanzhou730070，China）

摘要：并联混合动力汽车因为有不同的工作模式，时刻需要来判断当前处于那种工作模式，此外还需要优化各部件之间的协调和工作效率、降低油耗和尾气排放、提高操控性能，并联混合动力汽车（PHEV）对整车协调、工作模式的判断调整、能量控制等方面有更多的要求。本文对并联混合动力汽车动力系统的电辅助控制策略做了一定的分析。

Abstract:Parallelhybridelectricvehicle,becauseofdifferentworkingmodes,needstodeterminethecurrentworkingmode,andalsoneedstooptimizethecoordinationandworkefficiencyofeachcomponent,reducefuelconsumptionandexhaustemissions,improvethecontrolperformance.Parallelhybridelectricvehicle(PHEV)hasmoredemandsonvehiclecoordination,judgmentandadjustmentofworkmode,andenergycontrol.Theelectricauxiliarycontrolstrategyofparallelhybridelectricvehiclepowersystemisanalyzedinthispaper.

关键词：并联混合动力；控制策略；电辅助

Keywords:parallelhybridelectric；controlstrategy；electricauxiliary

中图分类号院U469.7文献标识码院A文章编号院1006-4311（2014）20-0057-02

1动力系统的控制目标

就控制来说，需要明确的就是控制谁和如何控制的问题。针对PHEV汽车控制目标有[1]：更加理想的油耗、排放、成本以及操控性能。同时还需要考虑：如何使发动机工作在更理想的工作区域来保证很高的工作效率；如何减少发动机的动态波动使得发动机工作转速稳定；如何加入发动机的相关保护措施如开启关闭的控制、最低转速的控制等；如何加入电池的监控保护措施如使得电池工作在合理安全的电压、容量总保持在合理的状态灯；如何让模式选择更加合理例如城市拥堵区域的零排放模式等。

2电辅助控制策略分析

电辅助控制策略利用电子系统控制精确快速的特点，控制电动机，在PHEV汽车行驶过程中，辅助发动机保证汽车的动力性，同时使电池的SOC在合理范围，从而对车辆来说体现出理想的动力性、经济性和排放性。

图1为工作情况示意图。当SOC小于cs_lo_soc（最低SOC限值），工作扭矩小于发动机的最小输出扭矩，此时发动机以最小输出扭矩工作，超出部分用于对电池的充电扭矩。图2指出了某镍氢电池的工作区和需主动充电区[2]。电池在PHEV工作室存在主动充电和被动充电，主动充电就是发动机带动电动机进行充电，而被动充电就是在制动过程中由于车辆惯性带动电动机对电池充电。

其中：MaximumTorqueEnvelope为最大扭矩曲线；MinimumTorqueEnvelope为最小扭矩曲线；OffTorqueEnvelope为发动机关闭曲线；ElectricLaunchSpeed为发动机转速门限；SOC为电池的荷电状态（StateofCharge）。汽车启动和低速运行时，开启纯电动模式，降低排放和油耗；当工作扭矩小于发动机的最小输出扭矩，此时发动机以最小输出扭矩工作，超出部分用于对电池的充电扭矩；当所需扭矩大于发动机峰值扭矩的时候，开启联合工作模式，电动机提供峰值扭矩。工作过程中制动优先，也就是优先判断是否有制动信号，如果有制动信号即进入制动模式。

图4为在Matlab/Simulink中的仿真模型，图中红色区域消耗电能、绿色区域为补充电能区域，纯电动起步阶段和峰值功率阶段以及发动机关闭纯电动模式下电池放电，在发动机工作扭矩富余以及制动模式下给电池充电[3]。如图5是最小扭矩子模型图，为保证发动机不在低效率区工作，通过计算得到某速度下的最小扭矩，同时判断SOC是否小于目标的SOC，如果小于，发动机输出扭矩用于充电，如果不小于，发动机不输出扭矩。

之前所计算出来需要的发动机扭矩必须在发动机的状态下才有意义，发动机只在以下情况同时满足时启动：淤钥匙门接通时；于当处于怠速工况时，转矩过高、转速过快；盂车辆速度超过启动速度限值；榆需要转矩达到发动机启动转矩下限或电池SOC值低于规定值。如果发动机迁移时刻运转变速器换挡时发动机也要继续运转，防止换挡过程中发动机瞬间关闭。

3总结

本文配合在Matlab/Simulink中的仿真模型，对并联混合动力汽车动力系统的一种典型控制策略———电辅助控制策略进行了分析，为并联混合动力汽车的控制策略优化研究提供了一定理论基础。

参考文献：

[1]张欣,郝小健,李从心,岑艳.并联式HEV电动汽车动力系统控制方式的仿真研究[J].汽车工程,2005,27(2):141-145.

[2]梁龙,张欣,李国岫,王浩.并联式HEV电动汽车动力系统系统的仿真研究[J].北方交通大学学报,2012,26(4):57-62.

[3]邓亚东，高海鹏，王仲范.并联式HEV电动汽车控制方式研究[J].武汉大学学报,2004,37(3).