混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與控制對(duì)策分析

古敏雄

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車行業(yè)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。但是，隨著能源的不斷消耗，污染的日益嚴(yán)重，汽車行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)到達(dá)了一個(gè)瓶頸。伴隨著燃料電池的出現(xiàn)，為電動(dòng)汽車的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。和傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車相比，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)更大，能更好的達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力；電動(dòng)汽車；結(jié)構(gòu)；控制對(duì)策

中圖分類號(hào)：U469.79 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2016）14-0091-01

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們的經(jīng)濟(jì)條件越來(lái)越好、生活水平越來(lái)越高，對(duì)生活質(zhì)量的要求也隨之上升。在多年的發(fā)展中，為了保證經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。為了緩解環(huán)境壓力，國(guó)家逐漸開(kāi)始針對(duì)污染環(huán)境的因素進(jìn)行整改，首先就是汽車尾氣問(wèn)題。隨著各項(xiàng)政策的不斷出臺(tái)，傳統(tǒng)的汽車工業(yè)正面臨著轉(zhuǎn)型的重要階段。由于燃油價(jià)格的不斷上升，人們逐漸開(kāi)始選擇電能，但是傳統(tǒng)的電池技術(shù)難以滿足汽車的能源需求。因此，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了以混合動(dòng)力為主的電動(dòng)汽車。

1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)

混合動(dòng)力汽車指的是由兩種動(dòng)力源組成的動(dòng)力裝置。而混合動(dòng)力電動(dòng)汽車指的則是在動(dòng)力裝置中，有一種動(dòng)力源可以轉(zhuǎn)化為電能?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)以及控制策略都有著一定的差異性，同時(shí)結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出多樣化的趨勢(shì)。

從我國(guó)目前的情況來(lái)看，主要的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車分為串聯(lián)型、并聯(lián)型與混聯(lián)型三種。分類主要是根據(jù)動(dòng)力源的數(shù)量以及傳遞方式的區(qū)別。

和傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車相比，這種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)勢(shì)主要可以分為以下幾方面：

第一，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和傳統(tǒng)的電動(dòng)汽車比要小，因此在節(jié)能減排方面體現(xiàn)的更加明顯，噪音也更??；

第二，電池?cái)?shù)量的轉(zhuǎn)變，使得汽車的整體質(zhì)量有明顯減少；

第三，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，使用了輔助動(dòng)力單元，因此汽車在持續(xù)性以及動(dòng)力性能方面都比原來(lái)提高了很多，其水平和內(nèi)燃機(jī)相差無(wú)幾；

第四，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在行駛中有電動(dòng)機(jī)的幫助，因此能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處于正常工作狀態(tài)下，能夠提高對(duì)制動(dòng)能量的回收率，經(jīng)濟(jì)效益較強(qiáng)。

隨著我國(guó)開(kāi)始重視環(huán)境發(fā)展的措施，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車以其低排放、環(huán)境優(yōu)化的優(yōu)勢(shì)，必然會(huì)是未來(lái)的主要發(fā)展方向。

2 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與控制策略分析

2.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與控制策略分析

串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中結(jié)構(gòu)以及控制策略最方便的一種方式。串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理是：首先發(fā)動(dòng)機(jī)工作產(chǎn)生機(jī)械能，再通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這其中一部分電能來(lái)保證電動(dòng)機(jī)以及動(dòng)力傳動(dòng)裝置的運(yùn)行，另一部分電能則是儲(chǔ)存在蓄電池中。

在對(duì)這類混合動(dòng)力電動(dòng)汽車采取的控制策略，主要是保證發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率，使得排放一直處在良好的穩(wěn)定狀態(tài)的技術(shù)措施。

為了達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)化目標(biāo)，在實(shí)踐的過(guò)程中，這類混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的控制方式主要分為兩種：恒溫器控制技術(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)跟蹤控制技術(shù)。

在使用恒溫控制技術(shù)時(shí)，當(dāng)蓄電池SOC的值達(dá)到最低點(diǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，在最低排放點(diǎn)保證功率的穩(wěn)定輸出，從而一邊支持汽車工作，一邊蓄電。當(dāng)SOC的值達(dá)到最高點(diǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，通過(guò)電能來(lái)保證汽車的正常運(yùn)作[1]。這種控制技術(shù)，會(huì)使蓄電池處在不利的地位；

而發(fā)動(dòng)機(jī)跟蹤器控制技術(shù)，和傳統(tǒng)的汽車控制技術(shù)較為相似。在這種技術(shù)下，對(duì)蓄電池的損失率較低。但是發(fā)動(dòng)機(jī)的效率則較差，為了緩解這種情況，可以通過(guò)自動(dòng)無(wú)極變速解決。

2.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與控制策略分析

并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車指的是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)是兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，在保證汽車的正常運(yùn)作時(shí)，可以采用三種驅(qū)動(dòng)方式：發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)、電力單獨(dú)驅(qū)動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理是將行星輪系作為汽車的動(dòng)力符合裝置，或者通過(guò)將發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、軸串聯(lián)在一起，組成全新的結(jié)構(gòu)，從而通過(guò)磁場(chǎng)疊加原理保證混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的正常運(yùn)行。

在控制策略方面，目前主要有電力輔助控制、SOC扭矩平衡式控制、自適應(yīng)控制、模糊邏輯控制等等。其中，電力輔助控制是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，能夠很好的適應(yīng)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。在實(shí)踐中，當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的車速比設(shè)定速度大時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)工作功能；當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的車速比設(shè)定速度小時(shí)，則由電動(dòng)機(jī)進(jìn)行功能。當(dāng)車輪的符合較大時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)會(huì)同時(shí)工作，保證汽車的運(yùn)行。如果發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率不高，則會(huì)讓電動(dòng)機(jī)作為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)。如果電池的狀態(tài)不佳，則由發(fā)動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)的工作提供能量。

2.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與控制策略分析

混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)是在串聯(lián)式與并聯(lián)式的基礎(chǔ)上，將兩種進(jìn)行綜合的結(jié)果?；炻?lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)方式較多變，既可以由發(fā)電機(jī)對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，也可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，或者由兩者同時(shí)工作進(jìn)行驅(qū)動(dòng)?；炻?lián)式動(dòng)力系統(tǒng)是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車系統(tǒng)中優(yōu)化性的最好體現(xiàn)。

在該控制策略中，有以下優(yōu)勢(shì)：在這種動(dòng)力系統(tǒng)下，開(kāi)始啟動(dòng)時(shí)由電池進(jìn)行供電，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠維持在一個(gè)較高的穩(wěn)定工作效率時(shí)，再由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。輕載下由電池進(jìn)行功能，而正常的行駛過(guò)程則由發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)責(zé)。在加速的過(guò)程中，兩者之間相互配合，共同完成驅(qū)動(dòng)任務(wù)。在減速過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)可以轉(zhuǎn)化為電機(jī)模式進(jìn)行工作。

2.4 電動(dòng)輪混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)與控制策略

除了以上串聯(lián)型、并聯(lián)型以及混聯(lián)型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車之外，近年來(lái)還出現(xiàn)了另一種更加先進(jìn)的電動(dòng)汽車：電動(dòng)輪混合動(dòng)力電動(dòng)汽車[2]。

電動(dòng)輪混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的最大特點(diǎn)就是用電子差速器代替了傳統(tǒng)汽車中額差速器與半軸，將電動(dòng)機(jī)直接安裝在驅(qū)動(dòng)輪上，從而使得整個(gè)電動(dòng)輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，傳動(dòng)效率更高。目前，通過(guò)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)電動(dòng)輪的電子差速進(jìn)行控制，已經(jīng)成為電動(dòng)汽車發(fā)展的一個(gè)重要方向。

電動(dòng)輪混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的控制策略主要在于對(duì)電子差速的準(zhǔn)確控制。電子差速器的控制原理是當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車直線行使時(shí)，左右車輪的轉(zhuǎn)速相同，并通過(guò)車輪轉(zhuǎn)速傳感器將信號(hào)傳輸?shù)街醒胩幚砥髦校醒胩幚砥髟趯?duì)兩側(cè)車輪進(jìn)行分析后，將分析結(jié)果傳輸?shù)诫姍C(jī)控制器中，從而保證兩邊車輪速度的相同。當(dāng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，中央處理器會(huì)根據(jù)方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)幅度、路面的道路情況以及車輪轉(zhuǎn)速情況等因素進(jìn)行綜合分析，并將分析的結(jié)果，也就是兩輪所需要的轉(zhuǎn)速信號(hào)傳輸?shù)诫姍C(jī)控制器中，從而保證兩輪的差速控制。

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，逐漸開(kāi)始重視環(huán)境的重要性。傳統(tǒng)的汽車，每年會(huì)排放大量的汽車尾氣，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的危害。隨著混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的出現(xiàn)，一方面可以充分利用我國(guó)在傳統(tǒng)汽車行業(yè)方面的研究成果與工業(yè)基礎(chǔ)；另一方面，大大減少了汽車尾氣的排放，降低油耗，是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車向零排放電動(dòng)汽車過(guò)渡的使用方案之一，已經(jīng)受到了廣泛研究人員的關(guān)注。目前，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車分為串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)以及全新的電動(dòng)輪等多種形式，在具體的應(yīng)用中，要考慮到不同地點(diǎn)、用途，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1] 葛郢漢.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與控制策略分析[J].內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置，2011，（1）.

[2] 烏達(dá)巴拉其其格.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)與控制策略技術(shù)分析[J].才智，2015，（17）.