【導(dǎo)讀】尋找新的發(fā)展途徑，發(fā)展混合動力汽車是有效遏制大氣環(huán)境惡化的手段。

　　

【正文】 are design of control strategy 混合動力汽車的控制策略主要由整車工況確定子程序 ， 轉(zhuǎn)矩需求子程序、轉(zhuǎn)矩分配子程序、數(shù)據(jù)查表子程序和狀態(tài)確定子程序組成 [15]。 1） 整車工況確定子程序 根據(jù)加速踏板位置、制動踏板位置、蓄電池荷電狀態(tài)值和電子節(jié)氣門開度等狀態(tài)參數(shù)判斷混合動力汽車的工作模式及當(dāng)前的行駛工況。 （ 1）蓄電池荷電狀態(tài) SOC小于最小值時， HEV運行于行車充電模式； （ 2）蓄電池荷電狀態(tài)大于最小值，加速踏板值為正，且制動踏板值小于 0時，汽車運行所需能量超過了發(fā)動機功率的極值，此時混合動力汽 車將工作于混合驅(qū)動模式； （ 3）并聯(lián)混合動力汽車起步和輕載時，若車載蓄電池組電量充足，為保證發(fā)動機工作在其高效區(qū)，且為了保證低排放，此時發(fā)動機不工作，汽車所需能量由蓄電池組單獨提供， HEV處于電動機驅(qū)動模式； （ 4）若汽車運行負(fù)荷增加，所需能量在發(fā)動機高效工作區(qū)內(nèi)，且蓄電池組沒有強制充電的需求，此時混合動力系統(tǒng)將工作于發(fā)動機驅(qū)動模式； （ 5）若汽車運行處于減速制動狀態(tài)，而蓄電池組有接受充電的能力，則混合動力系統(tǒng)將工作于再生制動模式。 2）轉(zhuǎn)矩需求子程序 根據(jù)當(dāng)前的工作模式和狀態(tài)參數(shù)，查取當(dāng)前轉(zhuǎn)速下發(fā)動機和電 動機輸出的最大轉(zhuǎn)矩值，并確定當(dāng)前時刻的轉(zhuǎn)矩需求。 畢業(yè)論文的寫作規(guī)范和排版格式要求 煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 （ 1）處于行車充電模式時，發(fā)動機提供電機最大轉(zhuǎn)矩，以保證電動機以最快速度給蓄電池充電； （ 2）處于電動機驅(qū)動模式時，發(fā)動機請求轉(zhuǎn)矩為零，電動機轉(zhuǎn)矩由加速踏板和制動踏板行程共同決定； （ 3）處于發(fā)動機驅(qū)動模式時，電動機請求轉(zhuǎn)矩由油門踏板開度決定。沒達(dá)到最大車速時，車輛加速行駛。超過最大車速后，發(fā)動機多余的能量用來給蓄電池充電； （ 4）處于混合驅(qū)動模式時，發(fā)動機請求的轉(zhuǎn)矩為此時車速下最經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)矩，電動機請求轉(zhuǎn)矩為此車速下提供的最大轉(zhuǎn)矩； （ 5）處于再生制動模式時 ，電動機的制動轉(zhuǎn)矩由制動踏板行程決定，電動機給蓄電池充電。 3）轉(zhuǎn)矩分配子程序 根據(jù)整車轉(zhuǎn)矩需求，按照功率分配策略，將駕駛員轉(zhuǎn)矩需求在發(fā)動機和電動機二者之間進(jìn)行分配。 4）數(shù)據(jù)查表子程序 根據(jù)轉(zhuǎn)矩分配得到的轉(zhuǎn)矩值，查取發(fā)動機節(jié)氣門開度和電動機負(fù)荷率。 5）狀態(tài)確定子程序 根據(jù)確定的整車當(dāng)前工況和查表確定的節(jié)氣門開度和電動機負(fù)荷率，確定當(dāng)前發(fā)動機和電動機狀態(tài)。 混合動力汽車行駛時，汽車的狀態(tài)在不同的工作模式下間切換。運用簡單的邏輯門限判斷法來控制模式的切換，即當(dāng)滿足某種條件時，就進(jìn)入某種模式，總成控制器調(diào)用相 應(yīng)的控制程序，來控制各個子系統(tǒng)的工作狀態(tài)，使功率在動力傳動系統(tǒng)中合理地分配。 混合動力汽車控制系統(tǒng)仿真技術(shù) ADVISOR仿真技術(shù) 國 內(nèi)混合動力技術(shù)研究剛剛起步，還沒有開發(fā)出專門適用于混合動力汽車仿真的軟件，適合于混合動力汽車研究的仿真軟件絕大多數(shù)來自國外，比如本文使用的仿真軟件 ADVISOR就是美國可再生能源實驗室在 MATLAB/SIMULINK平臺下開發(fā)的一款電動汽車仿真軟件 [16]。由于 ADVISOR是免費而且代碼完全公開的，因此它是目前世界上用戶數(shù)量最多的電動汽車仿真軟件。它可以處理線型、非線 性系統(tǒng)、離散、連續(xù)及混合系統(tǒng)。它可在提供的圖形用戶界面（ GUI）上通過鼠標(biāo)操作構(gòu)造出復(fù)雜的仿真模型，模型采用分層結(jié)構(gòu)，并具有直觀的方塊圖表現(xiàn)形式。 ADVISOR 很好地體現(xiàn)了模塊化的軟件工程思想，能夠方便、直觀地實現(xiàn)以下功能：比較不同循環(huán)工況下的油耗與排放；分析能量在 HEV各個部件之間的分配；可對用戶設(shè)計的控制策略進(jìn)行優(yōu)化；還可以以燃油經(jīng)濟(jì)性或最大動力性為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行汽車參數(shù)設(shè)計，如設(shè)計變速器速比等。 混合動力汽車仿真方法分為前向仿真和后向仿真兩種，分別如圖 。前向仿真模型包含駕駛員模型，它 可以模擬駕駛員意圖而作出加速或制動的操作，由此在驅(qū)動系中產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，并沿著驅(qū)動系向前傳遞到車輪。后向仿真模型以目標(biāo)車速（如循環(huán)工況的速度）作為輸入，計算驅(qū)動畢業(yè)論文的寫作規(guī)范和排版格式要求 煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 系中需要產(chǎn)生多大的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，信息流沿著驅(qū)動系向后傳播 —— 從車輪到驅(qū)動橋，再到變速器，最后到發(fā)動機和電動機。 ADVISOR的仿真模型采用前向仿真和后向仿真相結(jié)合的仿真方法。它首先應(yīng)用后向仿真方法，按照與實際功率流動相反的方向，根據(jù)道路循環(huán)的要求，從車輪模塊到發(fā)動機模塊與蓄電池模塊，計算出當(dāng)前部件對上一級部件的需求轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，逐級傳遞，直到發(fā)動機模塊與蓄電 池模塊計算出它們所能提供的實際功率為止 [17]。在完成后向路徑的計算后， ADVISOR應(yīng)用前向仿真方法，從發(fā)動機模塊與蓄電池模塊到汽車車輪模塊，按照實際功率流動的方向，計算出當(dāng)前部件能提供給下一級部件的實際轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，逐級傳遞，直到車輪模塊，最后計算出汽車的實際速度。 圖 前向仿真流程圖 畢業(yè)論文的寫作規(guī)范和排版格式要求 煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 第 四 章 混合動力汽車的發(fā)展趨勢及前景展望 隨著石油供應(yīng)的日趨緊缺和環(huán)境污染的日益加劇，電動車這種以電能為動力的交通工具憑借其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點日漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點。 20世紀(jì) 80年代以來 , 許多 發(fā)達(dá)國家紛紛投入巨資研發(fā)電動汽車，我國的 “863 計劃 ” 也已明確將電動汽車作為重點攻關(guān)項目。目前，我國電動汽車的研發(fā)水平與發(fā)達(dá)國家基本上處在同一起跑線上，在某些方面甚至超過國外。 2021年，我國第一代混合動力商品車通過論證和驗收。 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。為達(dá)到提高車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性 , 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。 混合動力汽車絕對成本過高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。提高汽車行駛過程中的能量再生利用效率 .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。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。 混合動力汽車在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上達(dá)到了提高燃料經(jīng)濟(jì)性和減少排放的目的 , 因而極具發(fā)展前景。從目前的發(fā)展來看 , 汽車的排放法規(guī)日趨嚴(yán)格化 , 同時電子技術(shù)的迅猛發(fā)展都會進(jìn)一步促進(jìn)混合動力汽車的發(fā)展?；旌蟿恿ζ嚦浞治×穗娏?/ 熱力系統(tǒng)中最大的優(yōu)勢 : 在遠(yuǎn)途時使用熱力發(fā)動機 , 在城市和過渡階段時使用電動機。如果調(diào)配合理的 話 , 電力和熱力的配合使用 , 將很大程度地降低汽車的耗油量和污染物的排放 , 并同時提高駕駛樂趣 , 改善車輛行為。與傳統(tǒng)型汽車相比 , HEV 可以確保具有同等的性能和優(yōu)勢 , 而在節(jié)能和排放上勝出一籌。 HEV 的電壓和功率等級與電動車類似 , 但蓄電池容量大大減小 , 因而其造價成本低于電動汽車。就目前來說 , HEV 的價格比傳統(tǒng)汽車高出 20 %左右。降低成本是提高混合動力系統(tǒng)競爭能力的努力方向。相信隨著 HEV 的推廣和普及 , 生產(chǎn)批量上去后 , 其價格將逐步接近傳統(tǒng)汽車。當(dāng)前 HEV 所面臨的主要技術(shù)問題還很多 , 隨 著各大汽車公司和研究機構(gòu)的努力 , 這些問題會很快得到解決。盡管從長遠(yuǎn)來看只是一種過渡車型 , 但 HEV 在近 20～ 30 年內(nèi)很有發(fā)展前景 , 這一點是毫無疑問的。這個前景 , 我們可以從兩方面來理解。一是混合動力作為一種技術(shù) , 在不遠(yuǎn)的將來會成為燃料電池替換內(nèi)燃機的重要過渡技術(shù) , 對燃料電池混合動力車 (FCHV) 的開發(fā)將會起重要作用。從這個意義上說 ,混合動力技術(shù)就不僅僅是一種提升品牌、知名度和技術(shù)實力的需要。二是 HEV 本身可能確實具有商業(yè)前景 , 它也許會成為百年汽車史上的又一個里程碑 , 開創(chuàng)世界汽車工業(yè)的新篇 章。各大汽車公司競相開發(fā)和推出自己的新一代 HEV , 表明他們看好這一前景 , 也許是眼前和長遠(yuǎn)的利益兼而有之。歐、美、日的汽車生產(chǎn)商已采用不同的布置型式、控制策略 , 在較短的開發(fā)周期內(nèi)將 HEV 產(chǎn)品化 , 并具市場規(guī)模。汽車行業(yè)專家預(yù)言 , 不久的將來 , 新生產(chǎn)的汽車中 HEV 將占 40 %以上。我國畢業(yè)論文的寫作規(guī)范和排版格式要求 煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 19 的汽車工業(yè)應(yīng)順應(yīng)科技發(fā)展趨勢 , 抓住 HEV 這塊市場 , 在國外產(chǎn)品涌入之前 , 集中科研力量攻關(guān) , 迅速開發(fā)出自己的產(chǎn)品已刻不容緩。 畢業(yè)論文的寫作規(guī)范和排版格式要求 煙臺汽車工程職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20