【文章內(nèi)容簡介】 與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。Prius 采用的是混聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。如圖 3。濰坊工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文/設(shè)計(jì)3（圖 3）第二章混合動力汽車的工作原理在車輛行駛之初，蓄電池處于電量飽滿狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)不需要工作電池電量低于 60％時，輔助動力系統(tǒng)起動：當(dāng)車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量； 當(dāng)車輛能量需求較小時，輔助動力系統(tǒng)為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時，還給蓄電池組進(jìn)行充電。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機(jī)工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。混合動力汽車采用能夠滿足汽車巡航需要的較小發(fā)動機(jī)，依靠電動機(jī)或其它輔助裝置提供加速與爬坡所需的附加動力。其結(jié)果是提高了總體效率，同時并未犧牲性能?；旌蟿恿囋O(shè)計(jì)成可回收制動能量。在傳統(tǒng)汽車中，當(dāng)司機(jī)踩制動時，這種本可用來給汽車加速的能量作為熱量被白白扔掉了。而混合動力車卻能大部分回收這些能量，并將其暫時貯存起來供加速時再用。當(dāng)司機(jī)想要有最大的加速度時，汽油發(fā)動機(jī)和電動機(jī)并聯(lián)工作，提供可與強(qiáng)大的汽油發(fā)動機(jī)相當(dāng)?shù)钠鸩叫阅堋Ｔ趯铀傩砸蟛惶叩膱龊?，混合動力車可以單靠電機(jī)行駛，或者單靠汽油發(fā)動機(jī)行駛，或者二者結(jié)合以取得最大的效率。比如在公路上巡航時使用汽油發(fā)動機(jī)。而在低速行駛時，可以單靠電機(jī)拖動，不用汽油發(fā)動機(jī)輔助。即使在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)仍可保持操縱功能，提供比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)更大的效率。濰坊工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文/設(shè)計(jì)4第三章混合動力汽車的控制混合動力汽車具有優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性能和良好的排放性能，這是由于在動力總成控制器控制下，混合動力電動汽車的各部件之間的相互協(xié)調(diào)。在混合動力電動車中，控制策略是核心，它是實(shí)現(xiàn)整車能量管理與動力系統(tǒng)控制的算法，與發(fā)動機(jī) ECU。電機(jī)ECU、電池 ECU。變速器控制器，各種傳感器以及執(zhí)行器進(jìn)行通訊，經(jīng)過控制策略發(fā)出控制指令從而進(jìn)行合理的能量分配，使汽車運(yùn)行在適應(yīng)的工作模式下，以此達(dá)到高整車效率，低的排放目的、控制策略包含兩個方面，一方面，控制策略協(xié)調(diào)整車各部件以一定的方式配合，以滿足駕駛員對汽車行駛工況的基本要求；另一方面，多部件的系統(tǒng)組成和混合動力多驅(qū)動方式并存的特點(diǎn)又對控制提出了“優(yōu)化”的要求。對于既定的工況要求，一般會有多種滿足方式，這就需要考慮多工作模式下的控制方式，結(jié)果及影響，達(dá)到最佳的控制效果。要實(shí)現(xiàn)混合動力汽車底油耗，低排放目標(biāo)關(guān)鍵是確定合理有效的控制策略。在滿足汽車動力性和其他基本技術(shù)要求及成本要求前提下，針對各部件的特性，汽車的運(yùn)行狀況，控制策略要能夠?qū)崿F(xiàn)功率流在發(fā)動機(jī)，電機(jī)之間合理的分配。使整車效率達(dá)到最高。獲得整車最大的燃油經(jīng)濟(jì)性，低排放以及平穩(wěn)的駕駛性能。 靜態(tài)邏輯門限值 靜態(tài)邏輯門限控制策略這類控制策略的主要思想是：根據(jù)發(fā)動機(jī)靜態(tài)效率曲線圖，通過控制選定的幾個變量，如整車功率的需求，加速信號。電池等。并根據(jù)預(yù)先設(shè)定的規(guī)則，判斷并選擇混合動力系統(tǒng)的工作模式，使車輛運(yùn)行在高效率區(qū)，提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。該策略主要通過設(shè)置車速、動力電池的電池電荷電狀態(tài)（sos）上下限及發(fā)動機(jī)工作轉(zhuǎn)矩等一組門限參數(shù)，限定動力系統(tǒng)各部件的工作區(qū)域，并根據(jù)車輛實(shí)時參數(shù)及預(yù)先設(shè)定的規(guī)則調(diào)整動力系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，以提高車輛整體的性能，這種策略的主要依據(jù)是工程經(jīng)驗(yàn)。根據(jù)部件的穩(wěn)態(tài) MAP 圖來確定如何進(jìn)行發(fā)動機(jī)和電動機(jī)之間的動力分配。將混合動力汽車控制分成三種模式，及正常行駛模式，充電模式及制動能量回饋模式。發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)效率 MAP 圖的劃分 ，如圖 4所示。濰坊工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文/設(shè)計(jì)5（1）正常行駛模式。從圖 4中可以看出，用“發(fā)動機(jī)工作最小功率”曲線和“電動機(jī)助力最小功率”曲線將發(fā)動機(jī)效率 MAP圖劃分三個區(qū)域，即：純電動區(qū)域①、發(fā)動機(jī)驅(qū)動區(qū)域②及發(fā)動機(jī)輔助功率區(qū)域③。功率分配規(guī)則：a．如果需求的驅(qū)動功率小于發(fā)動機(jī)工作的最小功率，則由電動機(jī)提供全部的驅(qū)動功率。，則由發(fā)動機(jī)取代電動機(jī)驅(qū)動車輛前進(jìn)；c．如果需求的驅(qū)動功率大于電動機(jī)助力最小功率，則由電動機(jī)提供額外的驅(qū)動功率，在正常行駛模式下，發(fā)動機(jī)總是工作在“發(fā)動機(jī)工作最小功率”和“電動機(jī)助力最小功率”之間效率最高的區(qū)域。（2）充電模式，對電池能量的管理采用了充電維持的策略，即始終保持電池 SOC值位于最高效率區(qū)德上下限制之間（設(shè)定 55%60%）。但 SOC值小于 55%時，應(yīng)切換至充電模式（但且僅當(dāng) SOC值大于 60%時充電過程完成），并計(jì)算電池的充電功率，該功率同時也作為電動機(jī)的目標(biāo)功率：當(dāng)發(fā)動機(jī)的目標(biāo)功率小于發(fā)動機(jī)工作最小功率時，為避免發(fā)動機(jī)在效率極低的區(qū)域內(nèi)工作，仍然依靠電動機(jī)提供動力。（3）制動能量回饋模式，駕駛員踩下制動踏板，表明了駕駛員對負(fù)驅(qū)動功率的需求，應(yīng)進(jìn)入制動能量回饋模式。吸收混合動力汽車制動時的能量。然而，當(dāng)制動能量超過可回饋的制動能量時，液壓制動系統(tǒng)將提供剩余的制動能量。該控制策略是在發(fā)動機(jī)最優(yōu)工作曲線模式的基礎(chǔ)上，對混合動力汽車在特定工況點(diǎn)下整個動力系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)（如效率損失和名義油耗）進(jìn)行優(yōu)化，便可得到瞬時最濰坊工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文/設(shè)計(jì)6優(yōu)工作點(diǎn)，然后基于系統(tǒng)的瞬時最優(yōu)工作點(diǎn)，對各種狀態(tài)變量進(jìn)行動態(tài)再分配，瞬時優(yōu)化策略一般是采用“等效燃油消耗最少”法或“功率損失最小”法，二者原理類似。等效燃油消耗最少方法在每一步長內(nèi)是最優(yōu)的，而且需要大量的浮點(diǎn)運(yùn)算和比較精確的車輛模型，計(jì)算量大，實(shí)現(xiàn)困難。瞬時控制策略應(yīng)考慮下面四個方面：1）汽車整車性能優(yōu)化用考慮發(fā)動機(jī)、電機(jī)和蓄電池的瞬態(tài)效率；2）汽車實(shí)時最優(yōu)控制應(yīng)結(jié)合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，如發(fā)動機(jī)等關(guān)鍵總成溫度以及制動時能量的回收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(jī)的工作點(diǎn)，由控制器根據(jù)控制目標(biāo)尋求發(fā)動機(jī)電機(jī)最佳能量組合來決定發(fā)動機(jī)的最優(yōu)工作點(diǎn)。根據(jù)對并聯(lián)混合動力汽車動力性。經(jīng)濟(jì)性和排放性性能的折中，建立實(shí)時控制的目標(biāo)函數(shù)。式中：W1 對應(yīng)量的權(quán)系數(shù)。I=1~6,通過調(diào)整權(quán)重來改變個參數(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(shí)現(xiàn)真正意義上的最優(yōu)化。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)量分配策略，目前主要基于多目標(biāo)數(shù)學(xué)規(guī)劃的能量管理策略?；诠诺渥兎址ǖ哪芰抗芾聿呗院突?Bellman動態(tài)規(guī)劃理論的能量管理策略三種。研究最為成熟的時基于 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(jì)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，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(diǎn)代表每一時刻（橫軸）對應(yīng)的 SOC值（縱軸），如圖 （t=0）SOC 是 A，而終止 SOC是 E，連線上的數(shù)字代表了從一點(diǎn)到另濰坊工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文/設(shè)計(jì)7一點(diǎn)的燃油消耗