蒋超宇
摘 要：近年来，环境日益恶化，使人们赖以生存的环境遭受到严重破坏，出于对环保的考虑，为了限制汽车的使用量，石油的价格持续走高，在节能环保条件下，混合动力汽车成为人们出行的优选，并且呈现出大规模商品化发展特點。驱动系统是混合动力汽车中的核心技术，不同结构形式的混合动力汽车具有不同的特性，为了实现燃油的经济性和排放性，加大对驱动系统控制策略研究具有必要性，以便能够满足对车辆性能的要求。
关键词：混合动力汽车 动力驱动系统 控制策略优化
中图分类号：TM384 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）01（c）-0062-02
随着人们生活水平的提高，汽车的数量持续增加，已经成为人们日常出行的必备工具，随之引发一系列环境问题，传统的内燃机汽车无法适应当前环保的要求，加大对技能环保电动汽车的研发成为当前汽车工业的首要任务。混合动力汽车控制策略能够促进内燃机汽车和纯电动汽车的补充和协调，通过驾驶员的指令和车辆的行驶工况，来协调汽车部件之间的能量流动，确保分配动力的合理性，在不损失汽车性能的前提下，优化汽车的动力性和经济性。
1 混合动力汽车的工作模式及原理
（1）串联式。串联式混合动力汽车驱动系统的工作模式主要分为纯电动模式、纯发动机模式和混合驱动模式三种。第一，纯电动模式主要是指需要在车辆负荷空载或者较小的情况下，需要充分利用蓄电池组来驱动车辆前行，确保发动机始终处于关闭状态，产生零排放。第二，纯发动机模式，主要是指在车辆负荷较大的情况下，车辆内的驱动功率不会超过发动机的最大功率，需要运用发动机来带动电机驱动车辆前行。第三，混合驱动模式，当车辆的加速、启动和爬坡时，需要运用发动机来带动电机向电动机进行供电，有助于提升混合动力汽车的性能。
（2）并联式。并联式动力汽车能够通过协作来驱动车辆前行，主要包括纯电动模式、纯发动机工作模式、混合驱动工作模式。第一，纯电动模式，需要在车辆刚启动或低速行驶时，关闭发动机，展现出电动机的良好动态特性，能够避开高排放和低效区，有助于节能减排，提高燃油的经济性能。第二，纯发动机工作模式，汽车在平稳行驶和对排放要求不高的地方，发动机的燃油具有较好的经济性能。第三，混合驱动工作模式，当汽车在爬坡或者加速时，发动机通过发出功率的形式，有助于促进车辆加速。
（3）混联式。混联式动力汽车主要是指在并联式混合动力汽车结构的基础上，增加发电机构，有助于实现功率叠加，将功率转化为电能，驱动车辆前进，主要分为纯电动工作模式、发动机+发电机+充电工作模式和混合驱动工作模式三种。第一，纯电动工作模式主要是指车辆在起步阶段，由于车速的设定值相对较小，需要由电动机进行驱动来实现，不会产生排放。第二，发动机+发电机+充电工作模式，通常将发动机功率分为直接传递给变速器和带动发电机发电两部分，主要是运用蓄电池充电和直接供给电能的形式，驱动车辆前行。第三，混合驱动工作模式，通常用于汽车爬坡或加速时，具有良好的动力性能，需要发动机和电动机共同作用来驱动车辆。
2 混合动力汽车驱动系统控制策略分析
2.1 基线控制策略
基线控制策略在实际使用过程中能够结合不同的工况来决定发动机和电机的工作状态，需要将二者的运行参数控制在有限区域范围内，来实现不同的控制目标。当实际车速小于设定车速时，需要运用电动机和发动机来提供驱动力矩。如果车辆的实际驱动力大于发动机工作区域中的最大力矩，需要由电动机进行弥补。
2.2 实时控制策略
为了提高车辆运行性能，需要明确排放量和燃油经济性之间的关系，结合排放运行特点和发动机的工作性能，来实现燃油消耗和排放物较少的目标。需要了解并联混合动力汽车的经济性、动力性和排放性能，构建实时适应控制的目标函数，促进目标函数的最小化。通过实时适应控制能够实现对系统的最优控制，提升汽车控制系统性能。
2.3 模糊控制策略
模糊控制与智能控制方式和纸质的提炼精度有直接关系，能够展现出混合动力系统的非线性特点，混合动力汽车模糊控制建立在发动机需求和电池组的SOC状态值基础上，需要将扭矩Treq和功率Preq作为输入变量输出控制量，运用输入条件和发动机运行模式来确定发动机的工作点。
3 混合动力汽车发动机控制策略优化研究
（1）发动机频繁开启和关闭时的工作特性。研究表明，发动机在不同的路况中，发动机的开启和关闭频繁程度呈现出较大的不同，发动机在开启状态下，转速和负荷瞬时会发生较大的变动，对控制策略的要求较高，影响着车辆性能。（2）开启和关闭时的排放特性。发动机在启动时，进气道的气压和发动机转速会产生较大的幅动，进气道里面的油膜会出现严重的破损情况，导致燃烧状态较差。发动机在启动和关闭时，都会产生HC峰值排放，峰值会随发动机变热后逐渐减小。需要将空燃比保持在一定的理论值范围内，对降低燃烧排放量具有重要作用。（3）对燃油经济性的综合评价影响。混合动力汽车对燃油的经济性有着较高要求，当发动机处于关闭状态时，需要将工作中消耗的能量转化为等效燃油消耗。怠速停机对燃油经济性影响的评价公式为：
FS=I×Tis-（S2+S3）×Nis
其中：FS为整车节约燃油量；Tis为发动机正常怠速时的油耗；S2为再次开启发动机需要的额外功；S3为起步时蓄电池组供给电能的等效油耗；Nis为怠速停机的频率；I为发动机正常怠速时的油耗。
需要对怠速停机的频繁程度和整车燃油经济性进行评价，对发动机开启和关闭过程中的燃油经济性进行考虑。如果停机的时间太久，会导致发动机的温度下降，润滑油粘度增大，需要准确评价发动机的开启和关闭状态，提升燃油的经济性能，加大对整车燃油经济性的控制。
4 结语
近年来，人们的环保意识增加，汽车尾气控制得到了人们的广泛关注，运用节能环保型汽车来代替传统的内燃机车辆，对提升混合动力汽车的环保性能具有重要作用。该文对串联式、并联式和混联式的汽车工作模式和原理进行了深入分析，对混合动力汽车驱动系统中的基线控制策略、实时控制策略和模糊控制策略进行分析，并提出了优化混合动力汽车发动机控制策略的方法，明确了发动机关闭和开启对发动机控制的影响，提高了发动机的整体性能。
参考文献
[1]万媛媛.混合动力汽车（HEV）驱动系统的研究[J].汽车零部件，2014（10）：28，61-63.
[2]秦大同，刘东阳，杜波，等.重度混合动力汽车驱动模式切换动力源转矩协调控制[J].公路交通科技，2012（7）：151-158.
[3]周云山，王素贞，张军，等.新型双桥驱动混合动力汽车设计及仿真[J].科技导报，2012（22）：38-42.
[4]黎永键，赵祚喜，高俊文.混合动力汽车电驱动系统设计与仿真研究[J].农业装备与车辆工程，2012（8）：4-9.
[5]王红云，向英，杜灿谊.怠速起停系统及其在混合动力汽车中的应用分析[J].内燃机与配件，2016（8）：130-133.
