浅谈混合动力汽车控制策略考虑因素
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2019.12.28
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一、 混合动力汽车发展背景

随着汽车技术和电子技术的日益发展,特别是石油资源日益枯竭,混合动力汽车,作为传统汽车向纯电动汽车的国度车型,得到了很好的发展,并逐渐得到市场的认可。

混合动力汽车兼顾了电动汽车和传统汽车优点,做为新一代汽车结构形式,其具有低油耗、低排放的潜力,动力接近于传统汽车,而成本低于纯电动汽车,在电纯电动汽车关键动力源-动力电池没有根本突破前,混合动力汽车应该是兼顾能耗和环保问题最具现实意义的途径之一。

二、 混合动力汽车技术特点

混合动力汽车与传统内燃机汽车和纯电动汽车不同,它一般至少有两种车载能量源,其中一种为具有高功率密度的能量源。利用两种能量源的特性互补,实现整车系统性能的改善和提高。

目前市面常见的混合动力汽车根据动力源的不同架构,主要分为三类:电机驱动串联式(发动机只给动力电池充电,不直接驱动车辆)、发动机和电机双驱动的并联式、混联式(串联+并联)。

对于任何形式的混合动力车,都需要一套良好的整车控制策略,来实现汽车形式过程中对动力系统的能量要求,动态分配发动机和电机系统的输出功率,达到最优的设计目标,也即:最佳的燃油经济性、最低的排放、最低的系统成本、最佳的驱动性能。

下图是根据车辆的不同行驶工况,如:启动、加速、正常行驶、减速、制动灯,对发动机进行启停,转矩,最佳排放控制;电机驱动和发电控制,达到设计目标。

三、 混合汽车整车控制策略一般考虑因素

一般的混动控制策略,会根据整车工况以及各零部件状态,综合考虑如下因素:

优化发动机工作点:基于发动机的最佳燃油经济性、排放法规等确定发动机最优工作点

优化发动机工作曲线:不同功率下的发动机最优工作点构成了发动机的最优工作曲线

最小发动机动态波动:应控制发动机的工作转速以避免波动,从而使发动机的动态波动最小

限制发动机的最低转速:当发动机转速低于某一直时,应切断发动机的工作

减小发动机的启停次数:频繁地启停发动机,会使发动机的油耗和排放增加

合适的动力电池电荷状态:动力电池SOC应该保持在适当的水平上,以便汽车加速时能提供足够功率,在制动和下坡时能回收能量

安全的动力电池电压:在放电、发电充电或再生制动时,动力电池的电压会发生很大的变化,应避免动力电池电压过低或过高,保护电池

整车转矩管理:主要通过电机转矩特性,电机转速,油门开度等信息,获取驾驶员转矩需求;考虑驱动转矩和回馈转矩切换,加速动力突增,减速动力突减等驾驶舒适性,对驾驶员转矩需求进行转矩滤波;再考虑整车及零部件状态,故障状态等信息,对整车转矩进行限制,如:整车超速,电机超速,电机过温,电池过放,电池过温等;最后根据档位和高压上电就绪等信息仲裁输出合理的整车转矩需求。

整车转矩分配:主要考虑混动模式下,综合考虑电机效率最优区间,发动机热效率最优区间,发动机排放优化区间,将整车转矩需求进行电机驱动转矩和发动机转矩分配,实现动力,经济和排放的最优控制。

发电机控制模块:分为怠速发电和行车发电,综合考虑电池SOC,电池可用充电功率,电池温度,发电机效率,发动机热效率和排放优化区间,通过发电机目标转矩和发动机目标转速来实现充电功率的有效控制动力电池。

小结

以上简要的介绍了混合动力汽车发展背景,技术特点,以及整车控制策略一般要考虑的因素,篇幅原因没有逐条详细展开,相关内容会在后续篇幅在体现,敬请期待!

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