【文章內(nèi)容簡介】 ，二者原理類似。其中“等效燃油消耗最少”法將電機的等效油耗與發(fā)動機的實際油耗之和定義為名義油耗，將電機的能量消耗轉(zhuǎn)換為等效的發(fā)動機油耗，得到一張類似于發(fā)動機萬有特性圖的電機等效油耗圖。在某一個工況瞬時，從保證系統(tǒng)在每個工作時刻的名義油耗最小出發(fā)，確定電機的工作范圍（用電機轉(zhuǎn)矩表示），同時確定發(fā)動機的工作點，對每一對工作點計算發(fā)動機的實際燃油消耗，以及電機的等效燃油消耗，最后選名義油耗最小的點作為當(dāng)前工作點，實現(xiàn)對發(fā)動機和電機輸出轉(zhuǎn)矩的合理控制。為了將排放一同考慮，該策略還可采用多目標(biāo)優(yōu)化技術(shù)，采用一組權(quán)值來協(xié)調(diào)排放和燃油同時優(yōu)化存在的矛盾。等效燃油消耗最小方法在每一步長內(nèi)是最優(yōu)的，但無法保證在整個運行區(qū)間內(nèi)最優(yōu)，而且需要大量的浮點運算和比較精確的車輛模型，計算量大，實現(xiàn)困難。瞬時控制策略應(yīng)考慮以下四個方面問題：（1）汽車整車性能優(yōu)化應(yīng)考慮發(fā)動機、電機和蓄電池組的瞬態(tài)效率；（2）汽車實時最優(yōu)控制應(yīng)結(jié)合實際運行狀態(tài)，如發(fā)動機等關(guān)鍵總成溫度以及制動時能量回收裝訂線量；（3）用戶可自定義燃油經(jīng)濟(jì)性和排放目標(biāo)；（4）任意一個給定速度下發(fā)動機的工作點，由控制器根據(jù)控制目標(biāo)尋求發(fā)動機電機最佳能量組合來決定發(fā)動機的最優(yōu)工作點。根據(jù)對并聯(lián)混合動力汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能的折中，建立實時控制的目標(biāo)函數(shù)。Min( f )=+++ ++式中：wi對應(yīng)量的權(quán)系數(shù)，i=1～6，通過調(diào)整權(quán)重來改變各參數(shù)的影響程度。由優(yōu)化理論可知，瞬時最小值之和并不等于和的最小值，因此瞬時優(yōu)化模式并不能導(dǎo)致全局最優(yōu)的控制策略。全局優(yōu)化模式才能實現(xiàn)真正意義上的最優(yōu)化。（三）全局優(yōu)化控制策略全局最優(yōu)能量管理策略是應(yīng)用最優(yōu)化方法和最優(yōu)控制理論開發(fā)出來的混合動力系統(tǒng)能量分配策略，目前主要有基于多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃方法的能量管理策略，基于古典變分法的能量管理策略和基于Bellman動態(tài)規(guī)劃理論的能量管理策略三種。研究最為成熟的是基于Bellman動態(tài)規(guī)劃理論的能量管理策略，該方法首先建立空間狀態(tài)方程，然后計算在約束條件下滿足性能指標(biāo)的最優(yōu)解。對于一般的控制對象，該方法通常按照時間順序把一個過程分為若干段，把一個復(fù)雜的決策問題（包括連續(xù)變量和離散變量的取值序列）轉(zhuǎn)化為一系列單段（某一時間段內(nèi)）決策問題，然后從最后一段狀態(tài)開始逆向遞推到初始段狀態(tài)為止，最后就可以求解出完整的最優(yōu)策略（即輸入控制量的最優(yōu)值序列）。當(dāng)這個原理應(yīng)用于混合動力汽車時，可假設(shè)系統(tǒng)發(fā)展用狀態(tài)方程來描述，狀態(tài)變量是SOC，每一節(jié)點代表每一時刻（橫軸）對應(yīng)的SOC值（縱軸），如圖31所示。假設(shè)初始（t=0）SOC 是A，而裝訂線終止SOC是E，連線上的數(shù)字代表了從一點到另一點的燃油消耗量。應(yīng)用此原理可以得出最優(yōu)的途徑（從A到E）是：A → B′→ C″→ D → E。圖 31 貝爾曼（Bellman）動態(tài)規(guī)劃全局優(yōu)化原理在實際混合動力系統(tǒng)的仿真優(yōu)化中，Bellman過程這樣來實現(xiàn)：首先通過離散SOC來建立Bellman過程的節(jié)點，SOC離散精度可以選擇為1%，時間步長可以確定為1s。然后計算各SOC節(jié)點之間連線的權(quán)重，這個權(quán)重對應(yīng)于實現(xiàn)SOC變化而需要的發(fā)動機油耗。只要那些從初始SOC節(jié)點可以到達(dá)或可以由此出發(fā)達(dá)到終點SOC的節(jié)點都要被考慮。在循環(huán)工況中計算各連線權(quán)重，保留最優(yōu)解，實現(xiàn)電機和發(fā)動機的功率要求和傳動比的全局最優(yōu)化。仿真結(jié)果顯示，在某種工況循環(huán)下，通常全局優(yōu)化比瞬時優(yōu)化降低油耗5%～20%。全局優(yōu)化模式實現(xiàn)了真正意義上的最優(yōu)化，但實現(xiàn)這種策略的算法往往都比較復(fù)雜，計算量也很大，在車輛的實時控制中很難得到應(yīng)用。通常的作法是把應(yīng)用全局優(yōu)化算法得到的能量管理策略作為參考，以幫助總結(jié)和提煉出能用于在線控制的能量管理策略，如與邏輯門限策略等相結(jié)合，在保證可靠性和實際可能性的前提下進(jìn)行優(yōu)化控制。（四）模糊邏輯控制策略該策略基于模糊控制方法來決策混合動力系統(tǒng)的工作模式和功率分配，將“專家”的知識以規(guī)則的形式輸入模糊控制器中，模糊控制器將車速、電池SOC和需求功率/轉(zhuǎn)矩等輸入量模糊化，基于設(shè)定的控制規(guī)則來完成決策，以實現(xiàn)對混合動力系統(tǒng)的合理控制，從而提高車輛整體性能。模糊邏輯控制策略目標(biāo)與瞬時優(yōu)化控制策略類似，但與瞬時控制策裝訂線略相比，模糊邏輯控制策略具有魯棒性好的優(yōu)點。模糊邏輯控制策略用于電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的控制原理，如圖32所示。在控制過程中，微機經(jīng)中斷采樣獲取電動汽車行駛工況值，然后將其量與給定值比較得到誤差信號E（在此取單位反饋），再取E作為模糊控制器的一個輸入量，把E的精確量轉(zhuǎn)化為模糊量，E 量可用相應(yīng)的模糊語言表示。至此，就得到了E的模糊語言集合的一個子集e（模糊向量），再由e和模糊控制規(guī)則R根據(jù)推理的合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策得到模糊控制量u: μ=e0R圖 32 模糊邏輯控制原理圖為了對被控制的量施加精確的控制，還需要將模糊量μ轉(zhuǎn)換為精確量。得到了精確的數(shù)字控制量后，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換變?yōu)榫_的模擬量送給執(zhí)行機構(gòu)，即電動機控制器，對驅(qū)動電機進(jìn)行第一步控制，然后等待第二次采樣，進(jìn)行第二步控制，這樣循環(huán)下去，就實現(xiàn)了對被控制對象的模糊控制，完成驅(qū)動控制的要求。基于模糊邏輯的策略可以表達(dá)難以精確定量表達(dá)的規(guī)則，方便地實現(xiàn)不同影響因素（功率需求、SOC和電機效率等）的折中，魯棒性好。模糊邏輯控制增加了模糊決策因素和邏輯思維，是比較符合人的思維邏輯的控制算法之一，在混合動力汽車能量管理策略中應(yīng)用是比較合適的。混合動力汽車具有兩個以上的動力源，因此為了解決混合動力汽車多動力源所引起的模式切換和功率分配，需要引入一個能量管理系統(tǒng)對系統(tǒng)的能量流動進(jìn)行合理的分配。管理模式應(yīng)該遵循選定的能量管理策略并對其進(jìn)行優(yōu)化，以實現(xiàn)混合動力汽車要達(dá)到的目標(biāo)，一般來說，應(yīng)該達(dá)到的幾個主要設(shè)定目標(biāo)是：（1） 使燃油經(jīng)濟(jì)性；（2）使排放最低；（3）為了保持整車價格能夠被市場接受，使裝訂線啟動系統(tǒng)成本最小化；（4）在實現(xiàn)上述三點同時，維持或者提高整車的性能。通常來說，混合動力汽車動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從某種程度上決定了可以采用哪種控制策略，但仍然有一些可以廣泛應(yīng)用于各種結(jié)構(gòu)的控制策略。（一）電動機輔助控制策略電動機輔助控制策略（Electric Assisted Control Strategy）。電動機輔助的能力控制策略采用發(fā)動機作為主動力源，電動機和蓄電池協(xié)助提供峰值功率。這種控制策略容易對發(fā)動機運行工況進(jìn)行優(yōu)化。與發(fā)動機相比，電動機響應(yīng)快、控制靈敏，容易實現(xiàn)不同的控制方法。這種控制策略在大多數(shù)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中采用。（二）優(yōu)化ICE曲線控制策略優(yōu)化ICE曲線控制策略（Optimum ICE Curve Control Strategy）。優(yōu)化ICE曲線控制策略從靜態(tài)條件下的發(fā)動機萬有特性出發(fā)，將一定發(fā)動機轉(zhuǎn)速和一定負(fù)荷下發(fā)動機的最低燃油消耗點連成一條線，也就是靜態(tài)條件下發(fā)動機的最佳工作曲線。在這種模式下，發(fā)動機在需求功率或轉(zhuǎn)矩高于某個限值時才會工作。同時，只有在極限情況下（如當(dāng)需求功率超過了蓄電池的最大功率調(diào)節(jié)能力時），才會調(diào)整發(fā)動機的工作點。這種控制策略借鑒了傳統(tǒng)汽車的控制經(jīng)驗，側(cè)重于發(fā)動機局部最優(yōu)。四 混合動力汽車優(yōu)缺點分析在所有的節(jié)能環(huán)保型汽車技術(shù)當(dāng)中，混合動力技術(shù)被公認(rèn)為是目前最可行、最現(xiàn)實的節(jié)能技術(shù)，而混合動力汽車也是目前世界上唯一能實現(xiàn)量產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保型汽車，這是混合動力汽車的最大優(yōu)勢所在。具體體現(xiàn)在：（1）排放性能良好。一般車輛在怠速、啟動時造成的污染最厲害，因為此時發(fā)動機負(fù)荷大、汽油燃燒不充分；而在怠速狀態(tài)的混合動力車發(fā)動機并不工作，因此不會有排放。混合動力車在啟動時只有電動機工作，也克服了過多排放問題，使得發(fā)動機能保持良好的工作狀態(tài)，實現(xiàn)了燃油效率提高，在很大程度上減少了尾氣排放。（2）動力性能佳?；旌蟿恿ζ嚳筛鶕?jù)不同車況來選擇發(fā)動機、發(fā)電機和蓄電池之裝訂線間的任意組合，能形成適合車況的動力輸出。當(dāng)混合動力車達(dá)到一定速度時，車輛內(nèi)的發(fā)動機、電動機同時工作，這個時候排量為1．5的混合動力車發(fā)揮出的動力相當(dāng)于2．0排量的普通轎車，尤其是在爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速時，更是體現(xiàn)出良好的動力性能。（3）耗油量低。根據(jù)豐田公司的測試，普銳斯在城市路況下行駛比同等排量的花冠轎車節(jié)油44．4％，在市郊行駛節(jié)油29．7％。該車平均油耗為41／100km，比平均油耗在7 1／100kin左右的花冠每年節(jié)省大約2556元(按每年行駛20000km、93號汽油4．26形l計)。尤其在大中城市，交通擁堵現(xiàn)象嚴(yán)重，汽車起步停車頻繁，混臺動力車的能量轉(zhuǎn)化優(yōu)勢將體現(xiàn)得更為明顯。 由于混合動力汽車仍需要燃燒汽油，因此無法從根本上擺脫對石油的依賴和徹底解決環(huán)保問題，也因此混合動力汽車沒有太大的市場號召力。和許多新技術(shù)一樣，混合動力系統(tǒng)的生產(chǎn)成本比內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的成本更高?；旌蟿恿囆枰渲闷胀ㄆ嚥⒉恍枰陌嘿F配件，例如龐大笨重的電池組、電力發(fā)動機以及精密的電子控制模板。因此加載了混合動力系統(tǒng)的車型要比同級別車型貴20％30％(如豐田混合動力車的價格比同級別汽油車貴4500美元左右)。這就妨礙了該類汽車的普及。在高速公路上表現(xiàn)不佳。據(jù)美國2006年進(jìn)行的一項對比測試顯示，在同一高速混合路況中行駛5000kin，柴油車和混合動力車在燃油經(jīng)濟(jì)性方面幾乎是完全相同的。其原因是，混合動力雖然在城市路況中具有優(yōu)勢，但在高速路上，仍需全憑汽油發(fā)動機驅(qū)動，并且由于加載了幾百公斤的電池與電動機，反而更多耗費些汽油H1。五 混合動力汽車的發(fā)展前景就目前的形勢來看，混合動力電動車擁有的特點是混合動力電動汽車具備了良好的動力性能、良好的燃油經(jīng)濟(jì)性、清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實用，但為了達(dá)到提高車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性, 就需要采用當(dāng)代最先進(jìn)的內(nèi)燃機技術(shù)深入分析低油耗特性； 選擇比功率、比能量和效率最高、扭矩密度最大的電機, 研究它的低速大轉(zhuǎn)矩、效率和再生制動能量回饋性能； 經(jīng)過周密分析和試驗研究特性, 最佳選擇各自高性能區(qū)段的組合與疊加。另一方面，混合動力汽車成本過高絕對是目前混合動力電動汽車推廣應(yīng)用的主要難點, 這是因為混合動力汽車除了以往的動力裝置外, 至少還必須安裝電池, 其成本不可能降至普通汽車的水準(zhǔn)。因此, 混合動力汽車技術(shù)發(fā)展的首要難題是降低成本, 這也是今后有待解決裝訂線的最大課題, 特別是必須降低動力電池、電機驅(qū)動系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等的成本。還有，要提高汽車行駛過程中的能量再生利用效率，.就得從汽車制造階段著手, 設(shè)計改進(jìn)汽車動力系統(tǒng), 滿足汽車再生制動回收要求，加強混合動力電動汽車的可靠性, 解決動力電池的使用壽命和可靠性問題, 是混合動力電動汽車推廣應(yīng)用的前提。但是在國際能源緊缺，混合動力可以很好的節(jié)省汽車行進(jìn)過程中減速、下坡過程的能量消耗，同時其排量低、污染小，也是未來汽車發(fā)展的必然趨勢（一）國外混合動力汽車的發(fā)展情況從目前世界范圍內(nèi)的整個形勢來看，日本是電動汽車技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個國家之一，特別是在發(fā)展混合動力汽車方面，日本居世界領(lǐng)先地位。目前，世界上能夠批量產(chǎn)銷混合動力汽車的企業(yè)，只有日本的豐田和本田兩家汽車公司。1997年12月，日本豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力汽車“普銳斯(PRIUS)”，該轎車于2000年7月開始出口北美，同年9月開始出口歐洲。普銳斯在達(dá)成高水平的燃油經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性能的前提下，實現(xiàn)了出色的動力性和舒適性。“PRIUS”的正式量產(chǎn)上市標(biāo)志以混合動力汽車為代表的新一輪汽車研發(fā)競爭的開始。為保持領(lǐng)先地位，豐田公司加大了對混合動力車的投入，2005年，豐田投資1000萬美元在美國肯塔基州工廠改造設(shè)備和訓(xùn)練員工。以生產(chǎn)混合動力車。2006年，豐田汽車公司在美國市場上推出了4款從現(xiàn)有車型改造成的混合動力汽車，這些混合動力汽車的外形、操控以及車內(nèi)的設(shè)備和普通車完全一樣。豐田的目標(biāo)是最終將推出旗下幾乎所有車型的混合動力版，并在2012年把混合動力汽車的產(chǎn)量提高到100萬輛。豐田公司預(yù)測，在未來的10年內(nèi)，其在美國的全部轎車銷量中，混合動力車型將占有25％的市場份額。本本田公司推出“Insight”、“CIVIC”等混合動力汽車。福特公司緊隨其后，推出了“ESCAPE”混合動力汽車，戴克、通用、雪鐵龍、日產(chǎn)等公司也紛紛加快了混合動力技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。通用、戴克、寶馬三家公司在混合動力技術(shù)發(fā)展方面結(jié)成了技術(shù)聯(lián)盟，攜手發(fā)展雙?；旌蟿恿夹g(shù)，并在2005年的北美車展上引入了一款結(jié)合了V8柴油發(fā)動機和最新一代混合動力裝訂線驅(qū)動系統(tǒng)的S級轎車。通用汽車公司在2006年底特律北美國際汽車展上發(fā)布了兩款全新混合動力SUV：2007年土星Vue Green Line混合動力車和20