【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)在于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)構(gòu)或通過(guò)齒輪系，或采用行星輪式結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。與并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來(lái)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。（圖 3）第二章混合動(dòng)力汽車(chē)的工作原理在車(chē)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(chē)輛要求，輔助動(dòng)力系統(tǒng)不需要工作電池電量低于 60％時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)起動(dòng)：當(dāng)車(chē)輛能量需求較大時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)與蓄電池組同時(shí)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量； 當(dāng)車(chē)輛能量需求較小時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供能量的同時(shí)，還給蓄電池組進(jìn)行充電。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)采用能夠滿足汽車(chē)巡航需要的較小發(fā)動(dòng)機(jī)，依靠電動(dòng)機(jī)或其它輔助裝置提供加速與爬坡所需的附加動(dòng)力。其結(jié)果是提高了總體效率，同時(shí)并未犧牲性能?；旌蟿?dòng)力車(chē)設(shè)計(jì)成可回收制動(dòng)能量。在傳統(tǒng)汽車(chē)中，當(dāng)司機(jī)踩制動(dòng)時(shí)，這種本可用來(lái)給汽車(chē)加速的能量作為熱量被白白扔掉了。而混合動(dòng)力車(chē)卻能大部分回收這些能量，并將其暫時(shí)貯存起來(lái)供加速時(shí)再用。當(dāng)司機(jī)想要有最大的加速度時(shí)，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)并聯(lián)工作，提供可與強(qiáng)大的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)?shù)钠鸩叫阅?。在?duì)加速性要求不太高的場(chǎng)合，混合動(dòng)力車(chē)可以單靠電機(jī)行駛，或者單靠汽油發(fā)動(dòng)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(shí)使用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。而在低速行駛時(shí)，可以單靠電機(jī)拖動(dòng)，不用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)輔助。即使在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)電動(dòng)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。第三章混合動(dòng)力汽車(chē)的控制混合動(dòng)力汽車(chē)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(dòng)力總成控制器控制下，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的各部件之間的相互協(xié)調(diào)。在混合動(dòng)力電動(dòng)車(chē)中，控制策略是核心，它是實(shí)現(xiàn)整車(chē)能量管理與動(dòng)力系統(tǒng)控制的算法，與發(fā)動(dòng)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(guò)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(chē)運(yùn)行在適應(yīng)的工作模式下，以此達(dá)到高整車(chē)效率，低的排放目的、控制策略包含兩個(gè)方面，一方面，控制策略協(xié)調(diào)整車(chē)各部件以一定的方式配合，以滿足駕駛員對(duì)汽車(chē)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(dòng)力多驅(qū)動(dòng)方式并存的特點(diǎn)又對(duì)控制提出了“優(yōu)化”的要求。對(duì)于既定的工況要求，一般會(huì)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(dòng)力汽車(chē)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(chē)動(dòng)力性和其他基本技術(shù)要求及成本要求前提下，針對(duì)各部件的特性，汽車(chē)的運(yùn)行狀況，控制策略要能夠?qū)崿F(xiàn)功率流在發(fā)動(dòng)機(jī)，電機(jī)之間合理的分配。使整車(chē)效率達(dá)到最高。獲得整車(chē)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(mén)限值 靜態(tài)邏輯門(mén)限控制策略這類(lèi)控制策略的主要思想是：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)靜態(tài)效率曲線圖，通過(guò)控制選定的幾個(gè)變量，如整車(chē)功率的需求，加速信號(hào)。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(dòng)力系統(tǒng)的工作模式，使車(chē)輛運(yùn)行在高效率區(qū)，提高汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性。該策略主要通過(guò)設(shè)置車(chē)速、動(dòng)力電池的電池電荷電狀態(tài)（sos）上下限及發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)矩等一組門(mén)限參數(shù)，限定動(dòng)力系統(tǒng)各部件的工作區(qū)域，并根據(jù)車(chē)輛實(shí)時(shí)參數(shù)及預(yù)先設(shè)定的規(guī)則調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，以提高車(chē)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(lái)確定如何進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力分配。將混合動(dòng)力汽車(chē)控制分成三種模式，及正常行駛模式，充電模式及制動(dòng)能量回饋模式。發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)效率 MAP 圖的劃分 ，如圖 4所示。（1）正常行駛模式。從圖 4中可以看出，用“發(fā)動(dòng)機(jī)工作最小功率”曲線和“電動(dòng)機(jī)助力最小功率”曲線將發(fā)動(dòng)機(jī)效率 MAP圖劃分三個(gè)區(qū)域，即：純電動(dòng)區(qū)域①、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)區(qū)域②及發(fā)動(dòng)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(dòng)功率小于發(fā)動(dòng)機(jī)工作的最小功率，則由電動(dòng)機(jī)提供全部的驅(qū)動(dòng)功率。，則由發(fā)動(dòng)機(jī)取代電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)；c．如果需求的驅(qū)動(dòng)功率大于電動(dòng)機(jī)助力最小功率，則由電動(dòng)機(jī)提供額外的驅(qū)動(dòng)功率，在正常行駛模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)總是工作在“發(fā)動(dòng)機(jī)工作最小功率”和“電動(dòng)機(jī)助力最小功率”之間效率最高的區(qū)域。（2）充電模式，對(duì)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(shí)，應(yīng)切換至充電模式（但且僅當(dāng) SOC值大于 60%時(shí)充電過(guò)程完成），并計(jì)算電池的充電功率，該功率同時(shí)也作為電動(dòng)機(jī)的目標(biāo)功率：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)功率小于發(fā)動(dòng)機(jī)工作最小功率時(shí)，為避免發(fā)動(dòng)機(jī)在效率極低的區(qū)域內(nèi)工作，仍然依靠電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力。（3）制動(dòng)能量回饋模式，駕駛員踩下制動(dòng)踏板，表明了駕駛員對(duì)負(fù)驅(qū)動(dòng)功率的需求，應(yīng)進(jìn)入制動(dòng)能量回饋模式。吸收混合動(dòng)力汽車(chē)制動(dòng)時(shí)的能量。然而，當(dāng)制動(dòng)能量超過(guò)可回饋的制動(dòng)能量時(shí)，液壓制動(dòng)系統(tǒng)將提供剩余的制動(dòng)能量。該控制策略是在發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線模式的基礎(chǔ)上，對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)在特定工況點(diǎn)下整個(gè)動(dòng)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(shí)最優(yōu)工作點(diǎn)，然后基于系統(tǒng)的瞬時(shí)最優(yōu)工作點(diǎn)，對(duì)各種狀態(tài)變量進(jìn)行動(dòng)態(tài)再分配，瞬時(shí)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(lèi)似。等效燃油消耗最少方法在每一步長(zhǎng)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(chē)輛模型，計(jì)算量大，實(shí)現(xiàn)困難。瞬時(shí)控制策略應(yīng)考慮下面四個(gè)方面：1）汽車(chē)整車(chē)性能優(yōu)化用考慮發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)和蓄電池的瞬態(tài)效率；2）汽車(chē)實(shí)時(shí)最優(yōu)控制應(yīng)結(jié)合實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，如發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵總成溫度以及制動(dòng)時(shí)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(gè)給定速度下發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)，由控制器根據(jù)控制目標(biāo)尋求發(fā)動(dòng)機(jī)電機(jī)最佳能量組合來(lái)決定發(fā)動(dòng)機(jī)的最優(yōu)工作點(diǎn)。根據(jù)對(duì)并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力性。經(jīng)濟(jì)性和排放性性能的折中，建立實(shí)時(shí)控制的目標(biāo)函數(shù)。式中：W1 對(duì)應(yīng)量的權(quán)系數(shù)。I=1~6,通過(guò)調(diào)整權(quán)重來(lái)改變個(gè)參數(shù)的影響程度。由優(yōu)化理論可知。瞬時(shí)最小值之和并不等于和的最小值，因此瞬時(shí)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(kāi)發(fā)出來(lái)的混合動(dòng)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(dòng)態(tài)規(guī)劃理論的能量管理策略三種。研究最為成熟的時(shí)基于 Bellman動(dòng)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(duì)于一般的控制對(duì)象，可假設(shè)系統(tǒng)發(fā)展用狀態(tài)方程來(lái)描述，狀態(tài)變量是 SOC