混合动力电动车控制策略

1、 电插式串联型混合动力汽车控制策略电插式串联型混合动力汽车控制策略 电插式混合动力汽车（电插式混合动力汽车（plug-in hev)分类分类o hev0 无纯电动里程无纯电动里程o hev20 有有mlie的纯电动里程的纯电动里程 （由电网充电）（由电网充电）o hev60 有有mlie的纯电动里程的纯电动里程 （由电网充电（由电网充电) 随着混合动力汽车的纯电动驱动能力的增加，燃油消耗、随着混合动力汽车的纯电动驱动能力的增加，燃油消耗、排放污染和排放污染和co2都将减少都将减少。p电池组容量小，并且具电池组容量小，并且具有较小的充电范围。有较小的充电范围。p燃油经济性提高燃油经济性提高50或

2、或更高。更高。 p在保持汽车动力性不变在保持汽车动力性不变的条件下，发动机排量的条件下，发动机排量减小减小1020。p采用小功率电池和电动采用小功率电池和电动机。机。hev0的特点的特点hev20的特点的特点phev20的电池组提供比的电池组提供比hev0更好的燃油经济更好的燃油经济性和其他性能。性和其他性能。p燃油和电能的使用比例燃油和电能的使用比例达到约达到约 50/50。p发动机排量是传统发动发动机排量是传统发动机的机的2/3。p电池组的寿命为电池组的寿命为 120000公里到公里到160000公里。公里。hev60的特点的特点p经济性提高经济性提高2525倍，整倍，整车重量与传统汽车相

3、当。车重量与传统汽车相当。p年均电能使用高达年均电能使用高达90%90%，燃油消耗占燃油消耗占10%10%。p可能具有比传统汽车更可能具有比传统汽车更好的动力性能。好的动力性能。 p发动机排量大约是传统发动机排量大约是传统汽车的汽车的1/31/3。 p高能高能ovonicsovonics电池组，寿电池组，寿命达到命达到200000200000公里。公里。串联型混合动力汽车串联型混合动力汽车 发动机发动机发电机发电机 蓄电池组蓄电池组电动机电动机/控制器控制器串联型混合动力汽车的发动机与驱动车轮没有机械联系，因此发动机能够相对独立于汽车的行驶工况工作。控制策略的主要目标是使发动机在最佳效率区和排

4、放区工作。此外，为了优化控制策略，还必须考虑合并在一起的电池、电传动系统、发动机和发电机的总体效率。 混合动力汽车控制策略的主要目标混合动力汽车控制策略的主要目标主要目标主要目标: : (1) (1) 最少的燃油消耗最少的燃油消耗 (2) (2) 最低的排放最低的排放 (3) (3) 最低的驱动系统成本最低的驱动系统成本 (4) (4) 维持或提高汽车的行驶性能（加速，维持或提高汽车的行驶性能（加速， 里程，操纵性，噪声等）里程，操纵性，噪声等） 优化发动机工作点优化发动机工作点：基于发动机的最佳燃油经济性、最低排放或二者相 结合，确定发动机的最优工作点。优化发动机工作曲线优化发动机工作曲线：

5、不同功率下的发动机最优工作点构成了发动机的 最优工作曲线。最小的发动机动态波动最小的发动机动态波动：应控制发动机的工作转速以避免波动，从而使 发动机的动态波动最小。限制发动机的最低转速限制发动机的最低转速：当发动机转速低于某一值时，应切断发动机的 工作。减少发动机的开关次数减少发动机的开关次数：频繁地开关发动机，会使发动机的油耗和排放 增加。合适的蓄电池荷电状态合适的蓄电池荷电状态：蓄电池的soc应该保持在适当的水平上，以便 汽车加速时能提供足够功率，在制动和下坡时能回收能量。安全的蓄电池电压安全的蓄电池电压：在放电、发电机充电或再生制动时，蓄电池的电压 会发生很大变化，应避免蓄电池电压过低或

6、过高，否则，蓄电池会发生 永久性损坏。分工适当分工适当：在驱动循环中，发动机和蓄电池应合理分担汽车所需要功率。工况选择工况选择：在某些城市或地区混合动力汽车应以纯电动的模式工作，这 种转换可以通过手动或自动来控制。 混合动力汽车控制策略应考虑的问题混合动力汽车控制策略应考虑的问题 1恒温器控制模式恒温器控制模式 当蓄电池荷电状态（到设定的低门限值时，发动机启动，在最低油耗（或最低排放）当蓄电池荷电状态（到设定的低门限值时，发动机启动，在最低油耗（或最低排放）点按恒功率输出，一部分功率用于满足驱动车轮驱动功率要求，另一部分功率向蓄电池点按恒功率输出，一部分功率用于满足驱动车轮驱动功率要求，另一部

7、分功率向蓄电池充电。而当蓄电池组充电。而当蓄电池组socsoc上升到所设定的高门限值时，发动机关闭，由电机驱动车轮。在上升到所设定的高门限值时，发动机关闭，由电机驱动车轮。在这种模式中蓄电池组要满足所有瞬时功率的要求，蓄电池组的过度循环所引起的损失可这种模式中蓄电池组要满足所有瞬时功率的要求，蓄电池组的过度循环所引起的损失可能会超过发动机优化所带来的好处。这种模式对发动机有利而对蓄电池不利。能会超过发动机优化所带来的好处。这种模式对发动机有利而对蓄电池不利。 2. 发动机功率跟踪控制模式发动机功率跟踪控制模式 发动机的功率紧紧跟随车轮驱动功率的变化，这与传统的汽车运行相似。采用发动机的功率紧紧

8、跟随车轮驱动功率的变化，这与传统的汽车运行相似。采用这种控制策略，蓄电池工作循环将消失，与充放电有关的蓄电池组损失被减少到最这种控制策略，蓄电池工作循环将消失，与充放电有关的蓄电池组损失被减少到最低程度。但发动机必须在从低到高的整个负荷区范围内运行，而且发动机的功率快低程度。但发动机必须在从低到高的整个负荷区范围内运行，而且发动机的功率快速而动态地变化，这些都损害了发动机的效率和排放性能。速而动态地变化，这些都损害了发动机的效率和排放性能。 上述两种控制模式都不是最佳策略。实际的控制方式灵活多变，其目的是充分上述两种控制模式都不是最佳策略。实际的控制方式灵活多变，其目的是充分利用发动机和电池的

9、高效率区，使其达到整体效率最高。例如，当汽车加速时，为利用发动机和电池的高效率区，使其达到整体效率最高。例如，当汽车加速时，为了满足车轮驱动功率要求，降低对蓄电池的峰值功率要求，延长其工作寿命，可采了满足车轮驱动功率要求，降低对蓄电池的峰值功率要求，延长其工作寿命，可采用发动机跟踪模式；而当汽车车轮功率要求低时，为了避免发动机低效率工况的发用发动机跟踪模式；而当汽车车轮功率要求低时，为了避免发动机低效率工况的发生，可以采用恒温器模式，以提高整车系统的效率。生，可以采用恒温器模式，以提高整车系统的效率。 串联型混合动力汽车的逻辑门限值控制策略串联型混合动力汽车的逻辑门限值控制策略phev工作模式

10、电量消耗模式：汽车以纯电动模式运行，电池soc可以有波动，但其平均水平不断下降。电量保持模式：电池soc可以有波动，但其平均值保持在某一水平上，车辆在电池组支 持发动机工作的情况下运行，放电型式由相对soc下限基线上，许多浅放电组成。 全电动工作策略全电动工作策略汽车启动后先以全电动工作，电池组工作在电量消耗模式，当soc下降到最小值时，切换到电量保持模式，同时启动发动机，此时汽车工作与全混合动力汽车类似。发动机参与工作策略发动机参与工作策略 汽车即使在起始的电量消耗模式阶段，发动机也用来补充电池组的能量。当soc下降到 最小值时，切换到电量保持模式，此时汽车工作与全混合动力汽车类似。发动机启

11、动-关闭的控制策略电插式混合动力汽车的控制策略电插式混合动力汽车的控制策略混合动力总成控制系统硬件结构混合动力总成控制系统硬件结构 混合动力总成控制系统中央处理器的功能混合动力总成控制系统中央处理器的功能 la：加速踏板开度 ld：制动踏板开度控制算法应实现的功能控制算法应实现的功能接受驾驶员踏板开度信号并将其转换为扭矩信号。 确定电动机的电功率输入和扭矩输出：根据工况要 求和发动机扭矩输出，调节电机的扭矩输出，满足扭矩输出要求。确定发动机-发电机组工作状态：根据功率要求、发动机效率和电池soc，确定发动机启动或关闭。确定发动机工作点：根据需要发动机-发电机组 输出的功率值，并考虑发动机效率，

12、确定发动机 的最佳工作点。扭矩分配程序驱动工况驱动工况电动机输出扭矩motatltmax_tmax_mot 电动机在当前转速下的最大扭矩制动工况制动工况要求的制动扭矩maxdddtltmaxmaxmaxgfdttttdmax系统所能提供的最大制动力矩 tfmax系统所能提供的最大机械制动力矩 tgmax系统所能提供的最大再生制动力矩再生制动扭矩分配系数再生制动系数：再生制动力矩与总制动力矩的比值fggdgttttt tg再生制动制动力矩tf机械制动力矩 典型的再生制动力与汽车车速的关系前后机械制动扭矩分配 前后制动器制动力分配系数 rffrfftttfffdfdtttdfttdrtt)1 (f

13、f前轮总的制动力，如果前轮为驱动轮，此值还包括再生制动力；fr后轮总的制动力，如果后轮为驱动轮，此值还包括再生制动力；frffi (满载）满载）i（空车）（空车）45线0前轮为驱动轮前轮为驱动轮 dgftttdfftt)1 (dfrtt)1 (后轮为驱动轮后轮为驱动轮 dgrttt)1 (dfrtt)1 ()1 (dfftt电动机程序 电动机的扭矩输出命令电动机的扭矩输出命令llm 电机转速nm0.90.850.90.850.80.80.70.70.750.75电机转矩tmttmmotmmttlmax_genmmttlmax_或确定电动机的输入功率确定电动机的输入功率pmc 发动机-发电机组程

14、序(发动机功率跟随控制策略) 判断发动机的工作状态判断发动机的工作状态输入输出示意图充电衰竭型控制模式充电衰竭型控制模式（1）b区域(soccs_lo_soc),发动机工作；（2）a区域（soc(cs_hi_soc+cs_lo_soc)/2, 或pmccs_min_pwr且soccs_lo_soc）, 发动机关闭；（3）c区域和d区域（pmccs_min_pwr且 cs_lo_socsoccs_hi_soc且pmccs_min_pwr）,发动 机关闭；（3）c区域、e区域和f区域（pmccs_min_pwr），如 果前一时刻发动机处于工作状态，保持工作状态不变； （4）d区域（cs_lo_so

15、csoccs_hi_soc且pmc cs_min_pwr），如果前一时刻发动机处于工作状态， 保持工作状态不变；（5）如果f区域不满足第（3）条打开条件，而此时发动 机的关闭时间已经大于发动机最小关闭时间，发动 机工作。 无论采用充电衰竭型或充电维持型，如果电动机处于发电状态，而且产生的电功率与发动机-发电机组允许产生的最小功率之和大于蓄电池能够承受的最大功率，发动机-发电机组肯定关闭。 确定发动机工作点确定发动机工作点1.用发电机效率校正需求功率用发电机效率校正需求功率根据pmc查表确定最佳-发电机组工作转速n1; 确定此时发动机-发电机组的工作转矩:t1=pmc/n1根据t1和n1确定发电

16、机效率1校正后的需求功率:p1=pmc/ 1确定发动机工作点程序的内部流程确定发动机工作点程序的内部流程2.用电池的用电池的soc校正需求功率校正需求功率为了尽可能将soc维持在soc0=(cs_hi_soc+cs_lo_soc)/2需要给电池的附加充电功率为2/ )_(2/ )_(_arg_soclocssochicssocsoclocssochicspwrechcspsoc当soc=soc0时，psoc=0。机组提供的电功率p2=p1 当soc0。机组提供的电功率 p2=p1+psoc当socsoc0时，psoc0。机组提供的电功率 p2=p1+psoc3. 用发动机用发动机-发电机组的最大和最小功率限值对需求功率进行限制发电机组的最大和最小功率限值对需求功率进行限制 如果经过上述校正后的需求功率p2超过发动机-发电机组的最大或最小功率 限制范围,则强制发动机-发电机组在相应的上限或下限值下工作,以保证发 动机工作在高效率区。假设限制以后的需求功率为p3。 4限制发动机工作点的波动限制发动机工作点的波动限制