并联式混合动力电动汽车模糊控制策略的仿真研究

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作者简介：李争（ ，男，河北石家庄人，博士研究生，主要研究方向为新型电力传动装置 > BFD" G ） 万方数据
第%期
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争，等：并联式混合动力电动汽车模糊控制策略的仿真研究
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拟和性能进行预测，同时可以优化设计方案，辅助组 件选型。 ! 并联式混合动力系统 并联式混合动力电动汽车的动力系统包括热机驱 动系和电能驱动系两部分，驱动系统布置图如图 ! 所 示，箭头表示能量流动的方向。 （ （ & #& & ’ "% $ !） ’ "% ）
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前言 随着环境和能源问题的日益突出，低排放甚至零
量，使汽车的续驶里程和动力性能可以达到传统燃油 汽车的水平。因此混合动力电动汽车是各国汽车界的 重要研究课题，其中并联式混合动力电动汽车更适合 于城市间运行，国内外均已研制开发出实际的样机或 产品。 计算机仿真技术在并联式混合动力电动汽车的开 发中起到了很重要的作用，通过对系统各部分建模， 总成为较合理的汽车模型，对汽车的实际行为进行模
文章编号：B""! "!CD（!""#）"! "B!C "# ! ! !
并联式混合动力电动汽车模糊 控制策略的仿真研究
李 争B ，赵
! 涛B， ，姜卫东B ，倪有源B
（B> 合肥工业大学电气与自动化工程学院，安徽
合肥
!E"""F；!> 安徽大学自动化系，安徽
合肥
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摘要：分析混合动力系统能量流动和功率平衡问题，推导出时间离散条件下能量流的表达式。结合不同的循环工况， 从理论上比较电气辅助和模糊控制策略对于并联式混合电动汽车驱动系统工作的影响，并进行仿真研究。仿真结果表 明，模糊控制策略明显优于电气辅助控制策略，汽车的油耗和废气排放水平均显著下降，整车效率得到提高，同时汽 车动力性亦满足正常的行驶需求。 关键词：并联；混合动力电动汽车；控制策略；仿真 中图分类号：HICE>!E 文献标识码：J
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由上式可见， 整个系统的效率与各动力元件的效 率均有关， 片面追求某一元件效率的提高并不一定带 来整体效率的提高， 实际控制时要全面考虑； 且辅助能 量源能量存储的减少有利于系统效率的提高。 为此设定以下关系式作为约束条件
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将上面的关系式离散化， 可以得到递推关系式。 这里选取很短的时间间隔 ［（ ， （ ］ ， 在此间隔 " %） " % $ !） 内设各功率和效率值均可看作恒定。 主能量源燃料的能量值为 "% $ ! 时刻，万方数据ຫໍສະໝຸດ !7公路交
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（ （ （$） #（ ! ! !" " #） ! !" ） ! !" ） " 式中， （ 、 可称为控制系数， 用来对所 ! !（ # !" " # ） ! !" " # ） 需功率在两能量源之间进行分配， 体现了控制策略对 于主、 辅功率源功率的调节作用， 不同控制策略差别就 在于对控制系数的确定。 ! 控制策略 在各部件的选型确定以后，采用合适的控制策略 是实现最佳燃油经济性，降低排放的关键。目前并联 式混合动力电动汽车的控制策略有多种：有以燃油经 济性为主要目标，以速度或功率作为控制参数，力求 使发动机工作在最优模式的控制策略；有采用各种优 化技术，包括瞬时优化和全局优化目标函数的控制策
［#］ 略 ；还有采用模糊控制技术对驱动系统工作方式进 ［!］ 行优化的控制策略 。随着各种新型控制策略的应
到电机的效率和发动机产生的机械能转化为电能的效
［2］ 率 ，因为蓄电池中的电能也是来自于燃料能量。动
力系统的各部件的工作效率和能量转化效率也应加以 考虑，使汽车动力系统的整体效率获得提高，同时减 少排放量。 模糊控制策略是基于规则的即时控制策略，它不 依赖于系统精确的数学模型，大大增加了控制的自由 度，有很强的鲁棒性，在复杂系统的控制中十分有 效。 模糊逻辑控制系统的结构如图 2 所示，两个模糊 输入分别如下： （#）整车的需求功率和当前转速下发 动机最优功率的差值； （!）蓄电池组 ,-. 值的估计 值。模糊控制器对两路输入信号进行模糊运算，经清 晰化运算后得到两个比例控制系数，分别控制发动机 和电机的控制器。因此，整个策略的核心就是最优转 矩和模糊推理的运算。最优功率计算在考虑排放因素 的同时可以基于两种模式，发动机的效率模式或燃油 消耗模式，不同运行状况下，权值可作动态的调整， 实现了能量管理策略的灵活性。
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