并联式式混合动力汽车的全速控制策略

并联式式混合动力汽车的全速控制策略

摘要：并联式混合动力汽车综合了传统汽车和电动汽车的优点，不仅具有低油耗、低排放等优点，而且续驶里程不受限制，是目前最有希望替代传统汽车的方案。因此，对混合动力汽车关键技术的研究具有非常重要的应用价值。利用瞬态优化控制策略，通过对发动机、电动机、电动机在不同功率进行分配组合，来确定混合动力系统最佳工作模式和工作点切换。本文利用混合动力汽车的数学模型，在MATLAB/Simulink环境中建立了前向仿真模型，进行整车控制策略的研究，并对全速范围的运行控制策略进行了验证。

关键词：并联式混合动力汽车 MATLAB/Simulink 全速范围1 引言

并联式混合动力电动汽车主要由发动机、电动/发电机、电池组、能量管理系统等部件组成，与串联式混合动力电动汽车不同的是，发动机和电动/发电机以机械能叠加的方式来驱动汽车，可以组合成不同的功率输出模式。发动机功率和电动/发电机功率约为电动汽车所需最大驱动功率的50%～100%，其能量利用率高。因此，可以采用小功率的发动机与电动/发电机，使得整个动力系统的装配尺寸、质量都较小，造价也更低，行程也可以比串联式混合动力电动汽车的长些，但布置结构相对复杂，实现形式也多样化，其特

点更加接近内燃机汽车。并联式式混合动力驱动系统通常应用在小型混合动力电动汽车上。

因此，并联式驱动系统最适合在城市间道路和高速公路上行驶，工况稳定，发动机经济性和排放性都会有所改善，和混联式混合动力电动汽车相比较而言结构简单，价格也容易被广大消费者接受，因此，在电池技术问题没有得到很好的解决的情况下，它有望在不久的将来成为汽车商业的主流产品。

2 并联式式混合动力汽车的关键技术

混合动力汽车兼具传统燃油汽车和纯电动汽车的优点，是二者的完美结合，这个结合的纽带就是混合动力汽车的整车控制系统，整车控制系统的主要功能是进行整车能量管理和混合动力系统的控制。整车控制系统如同混合动力汽车的大脑，指挥各个系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最优，同时兼顾行驶的平稳性。整车控制系统根据驾驶员的操作，如加速踏板、制动踏板、变速杆的操作等，判断驾驶员的意图，在满足驾驶需求的前提下，最优的分配电机、发动机、电池等动力部件的功率输出，实现能量的最优管理，使有限的燃油发挥最大的功效。

目前的混合动力汽车都不需要外部充电，因此，与传统汽车一样，混合动力汽车的能量全部来自于发动机的燃料燃烧所释放的热能，电机驱动所需的电能是燃料的热能在车

辆行驶中转换为电能后储存在蓄电池中的。能量管理策略的目标，就是使燃料能量转换效率尽可能高。燃油能量转换效率是指燃油所含的化学能通过动力装置、储能装置和传动系，最终转变为驱动车轮的机械能的百分比。

整车能量管理必须通过有效地控制混合动力系统的工作才能实现，此外，能量管理还需考虑其它车载电气附件和机械附件的能量消耗，主要的如空调、动力转向、制动助力等系统的能耗，以通盘考虑整车的能量使用。

3 仿真结果

图1为基于MATLAB/simulink的并联式型混合电动汽车仿真模型，电动机和内燃机两种不同驱动的合理控制，来提高整车的效率和减少对环境的污染。电动运行基本不会排放污染物质，并且在低速情况有较高的并联式型混合动力汽车主要包括以下几部分：电气部分，星形齿轮部分，发动机部分，车体部分。

其中电气部分由电动机，发电机，电池和DC/DC变换器组成。由图2可以发现，电动机为内置式永磁同步电机，额定功率为50KW，弱磁运行状态最高转速可达6000 rpm；发电机的功率为30KW，最高转速可以达到13000rpm；镍氢电池的续航能力为6.5小时，最大输出功率21KW。

发动机部分作为整车的动力来源，最大功率为57KW，最高转速能达到6000rpm。在控制系统中取决于汽车需要的

速度和转矩。图2-3是并联式混合动力汽车一个完整的运行过程：加速、巡航、能量回馈制动。

4 结论

本文详细描述了并联式型混合动力汽车的驱动结构，并以高效率和节能为目标，对全速范围运行进行了仿真，并给出相关仿真结果，表明该控制策略能实现汽车全速范围的高效率运行与较快的瞬态相应。

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