3种类型混合动力汽车控制策略的分析

第6卷增刊2008年12月

福建工程学院学报

Journal of Fujian University of Technol ogy

Vol.6Supp l.

Dec.2008

文章编号:1672-4348(2008)S0-0096-06

3种类型混合动力汽车控制策略的分析

余捷1,黄键2

(1.福州大学机械工程及自动化学院,福建　福州　350002;2.福建工程学院机电及自动化工程系,福建　福州　350014)

摘要:简述了混合动力汽车几种典型的布置结构,并对各种布置型式的控制系统的控制策略作了相

关介绍和优缺点分析。在此基础上,探讨了混合动力汽车还需要解决的问题和应用前景。

关键词:混合动力汽车;控制策略;分析

中图分类号:U469.72文献标识码:A

Ana lysis of stra teg i es for con trolli n g hybr i d electr i c veh i cles(HEV)

Yu J ie1,Huang J ian2

(1.College of Mechanical Engineering and Aut omati on,Fuzhou University,Fuzhou350002,China;

2.Electr omechanical and Aut omati on Engineering Depart m ent,Fujian University of Technol ogy,Fuzhou350014,China)

Abstract:The structure and installati on of three basic types of hybrid electric vehicle(HE V)were

elaborated.The p r oble m s t o be s olved for HE V and the app licati on p r os pects of HE V were exp l ored.

Keywords:hybrid electric vehicle(HE V);contr ol strategy;analysis

0　引言

20世纪90年代以来,在能源和环境的双重压力下,电动汽车迎来了发展的良机。由于电池技术尚未突破技术难关,纯电动驱动有车速低、续驶里程短和价格较高等缺点,限制了纯电动汽车的发展。此时,“准绿色”的新型产品———混合动力型汽车(HEV)成为最佳选择。

目前,混合动力汽车在发达国家已经日益成熟,有些国家已进入实用阶段。日本丰田公司的“COASTER”“PR I U S”、美国通用公司的“EV21”、法国雷诺公司的“K ANG OO”和意大利的“I V E2 CO”等混合动力汽车均已上市。与传统型汽车相比,HEV在节能和排放上胜出一筹。虽然HEV 的价格比传统汽车高出20%左右,但随着各国环境立法的日趋严厉,混合动力汽车性能的日益提高以及其成本的不断降低,混合动力汽车的市场份额将逐渐增大。

先进的驱动技术是混合动力汽车取得成功并实现其优越性的关键。混合动力汽车是将电池与辅助动力单元(auxiliary power unit简称AP U)合用到一辆汽车上。目前,混合动力汽车的布置型式主要有串联式、并联式和混联式等。

1　串联式混合汽车

1.1　定义

串联式系统由发动机、发电机、储能装置、电机控制器和车辆传动系组成,其基本结构如图1所示。

由图1可知,串联式系统的基本结构是由发动机到发电机,然后由发电机把电能传递给电机控制器,或是储能装备(动力电池组或超级电容组),电机控制器再把电能传递给驱动电机,再由驱动电机机械连接传动系进行工作。

收稿日期:2008-05-15

基金项目:福建省科技平台建设项目(2007H2009)

第一作者简介:余捷(1984-),男(汉),福建福州人,硕士研究生,研究方向为汽车电子技术.

增刊余捷,等:3

种类型混合动力汽车控制策略的分析图1　串联式系统的基本结构

F i g .1　Ba si c structure of the ser i a l HEV system

该系统包括以下特点:(1)驱动电机是整车

唯一驱动动力源;(2)不需变速机构,可实现无极变速;(3)不需要离合器;(4)发动机与整车传动系完全机械解耦;(5)发动机工作点集中在最佳油耗区;(6)可取消发动机怠速工况。1.2　电能分配机构形式

串联混合动力汽车电能分配机构有3种形式,如图2所示。不同的结构采用不同的控制策略。图2(a )的结构采用恒温器式控制策略,发电机工作在最佳效率工况点,只为电池充电;图2(b )的结构采用功率跟随型控制策略,电池只在纯电动模式和制动回馈时起作用,平时均由发电机输出电流供电动机使用;图2(c )的结构,发电机输出电流可以同时流向电池和电动机,此时电池能够起到能量缓冲器的作用,弥补发电机与电动机之间的功率差异,使控制策略的实现更加灵活。在获得更高系统效率的同时也能维持发动机始终工作在经济且排放较低的区域,当电动机制动回馈时,给电池充电可实现能量的回收。如要采用“功率跟随+恒温器控制策略”则要求使用该种结构。1.3　控制策略

主控制器是连接驾驶员和动力系统之间的桥梁,其控制策略的选择将影响整个动力系统的能量转换效率以及动力电池的使用寿命。目前较常见的2种控制策略是“恒温器”控制模式和“功率跟随”控制模式。1.3.1　恒温器控制策略

恒温器控制策略允许发动机在电池的荷电状态(SOC )高于SOC max 之前按设定的高效区域恒功率运转,此时发动机关闭,汽车为零排放、纯电动行驶;当SOC 降到低于SOC m in 值时,发动机再次启动并输出恒功率,这与温室的温度控制相似

。

图2　采用不同控制策略时的能量流动形式

F i g .2　Energy flow i n g m ode for d i fferen t con trol stra te 2

g i es

这种模式下的电能流动形式如图2(a )所示,驱动电机所需的能量只能从动力电池获得,这样动力电池就必须满足所有瞬时功率的需要,其放电电流的波动会很大,经常出现大电流放电的情况,对电池放电效率和使用寿命均有不利影响;其次,虽然AP U 可以在最优效率点工作,由于多了能量转换的环节,电池充放电的效率损失也许会大于AP U 优化后的收益。该策略对AP U 有利而对动力电池不利。

1.3.2　功率跟随型控制策略

功率跟随型控制策略要求发动机的输出功率跟踪路面的负载要求,这样发动机总保持运转,仅当纯电动模式运行时才停机,由电池提供电能,这种模式下的电能流动形式如图2(b )所示。使用这种策略,减少了动力电池充放电循环,与充放电有关的功率损失也就相应减少。然而,由于必须满足续驶里程内的所有功率要求且要做出快速响应,所以导致发动机频繁起停,影响了发动机的效率和排放特性。这种控制策略对动力电池有利而对AP U 不利。1.3.3　“功率跟随+恒温器”控制策略

此外,可采用“功率跟随+恒温器”的综合控制方式。发动机在SOC 较低或负载功率较大时均会起动,当负载功率较小且SOC 高于预设的上限值SOC max 时,发动机被关闭,在发动机关和开之间设定了一定范围的状态保持区域,这样可以避免发动机的频繁起停。发动机一旦起动便在相对经济的区域内对电动机的负载功率进行跟踪,当负载功率大于或小于发动机经济区域所能输出的功率时,电池组可以通过充放电对该功率差进行

7

9

福建工程学院学报第6卷

缓冲和补偿,图2(c )所示的能源分配机构保证了这种控制策略的顺利实现。

经过仿真试验对比得出:不同的串联混合动力的控制策略对燃油经济性的影响有差别,功率跟随型比恒温器模式控制策略在改善燃油经济性方面要提高8.3%;①

而采用“功率跟随+恒温器”的综合控制方式这种的控制策略下,可以减少电能的循环损耗,避免电池大电流放电和发动机的频繁起动,降低了油耗,提高了排放性能。这种将恒温器和功率跟随两种控制策略结合起来使用,既减少了蓄电池的过度循环和大电流充放电,又避免了发动机的频繁起停,使其达到整体效率最高。同时,电动机具有调速范围宽、起动力矩大、

过载能力强等优点,但整车动力性稍显不足[1]

。

2　并联式混合汽车

2.1　定义

在效率上,并联式结构通常较串联式更优越。因此,虽然控制上较串联式复杂,一些混合汽车还是选择并联式。而并联式结构也有多种型式,主要有单轴式和双轴式2种。

以双能源(发动机和电机)并联式混合动力汽车为研究对象,其驱动结构如图3,在车上的布置形式如图4所示

。

图3　并联驱动结构控制策略

F i g .3　Structure of para llel HEV syste m

2.2　控制策略

混合动力汽车的控制策略最常用的有逻辑门限值控制、动态自适应控制、逻辑模糊控制和神经

网络模糊控制4种[2]

。动态自适应控制的出发点是在任一时刻,使能量流动过程中的能量损失最小。

但是实时控制策略过分依赖于各个部件的性

图4　混合动力汽车布置形式

F i g .4　I n st a lli n g type of HEV

能特性的精确性,受电池老化、发动机动态特性等

的影响,在实际应用中很难达到这一目标。实时控制策略可以用于评价其它的控制策略的潜力。模糊逻辑控制策略的出发点是通过综合考虑发动机和蓄电池的工作效率来实现混合动力系统的整体效率达到最高。神经网络模糊控制器是由神经网络和模糊控制共同组成的混合系统,通过神经网络实现的模糊控制,将神经网络与模糊控制相结合,利用人工神经网络的自学习能力对模糊控制规则进行记忆,通过训练来学习给定的经验并将控制规则隐含在整个网络之中而最简单、最实用的控制策略是逻辑门限值控制,国外的样车和产品车型大都采用这种控制方法。采用其他3种复杂的控制方法需要采集和运算的数据量非常

大,且效果改善不是很大[2]

。因此,下面简单介绍逻辑门控制策略。

逻辑门限值控制策略是以整车油耗和排放最佳为控制目标,提出同时限制电池和发动机工作区间的控制策略,通过设定门限值,将发动机控制在高效率区运行,提供要求的转矩;电机作为载荷

调节装置,当需要大力矩输出时电机参加驱动,当

需要小力矩输出时电机吸收发动机转矩进行发电,并将电池的荷电状态SOC 维持在合理的范围内。

其相应的基本策略是:当电池的SOC 值在正常的工作范围时,汽车采用电机起步;当汽车车速低于所设定的车速时,由电机单独驱动车轮;当车速高于设定的车速时,电机停止驱动而由发动机驱动车轮;当负荷比较大时(如汽车急加速、爬大坡或以较高车速爬坡时),发动机和电机联合驱动车轮。

①　曾小华,王庆年,王伟华,等《串联混合动力控制策略分析及控制参数优化》,中国汽车工程学会2003学术年会,2003:21-27。

89

增刊余捷,等:3种类型混合动力汽车控制策略的分析

基于逻辑门限值的控制策略,一汽自主开发出

CA6100SH8混合动力客车[3]

。该控制策略下的整车工作模式,可分为停机模式、电机启动发动机模式、换挡模式、驱动和制动模式以及跛行回家模式等5类。通过离线仿真分析和实车试验验证了上述各种工作模式和功率分配的可行性。

对于同一种并联形式的混合动力汽车来说,采用不同的控制策略可以得到不同的燃油消耗、排放和电池的状态。设计混合动力汽车的目标是在保证汽车性能的条件下降低汽车的燃油消耗和排放,同时还兼顾电池的寿命问题。基于这些目标,仿真过程中既涉及到蓄电池的选择,又要考虑发动机的燃油消耗、排放以及电池的寿命。而提高混合动力汽车效率可通过改善能源布置和提高制动时的能量回收来达到。

3　混联式混合汽车

3.1　定义

混联式混合动力汽车动力系统的布置方案是

串联式布置和并联式布置的综合[4]

。发动机输出功率一部分通过机械传动输送给驱动桥;另一部分则驱动发电机输出电能,由控制器控制输送给电动机或者电池,电动机产生的驱动力矩通过动力复合装置传送给驱动桥。混联式驱动系统能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配,从而在结构上保证了在复杂工况下使系统在最优状态工作,更容易实现排放和优化的控制目标。

图5所示为切换式混联混合动力汽车系统布置方式,通过离合器的接合与分离可以实现串联分支与并联分支间的相互切换。离合器分离,发动机和电动机与驱动轮的机械连接,系统以串联模式运行;离合器接合,系统以并联模式运行

。

图5　混联式系统结构示意图

F i g .5　Structure of ser i a l 2para llel HEV syste m

3.2　工作模式及其控制策略分析3.2.1　起步工况

一般情况下,控制器根据油门踏板状态,启动驱动电机,电池组给驱动电机供电,以纯电动模式起动车辆;当需求功率高于设定值时,利用控制器起动发动机(当控制器给出发动机起动信号,电池给发电机提供能量,控制器起动发电机,用发电

机反拖发动机起动。),此可避免发动机怠速时高油耗、高排放的缺点。

3.2.2　正常行驶工况3.2.2.1　串联模式行驶

当汽车在城市里行驶时,由于车辆低负载和要求低排放,车辆以串联模式运行。考虑到当发动机在低速低转矩或高速低转矩区域工作时,电池在低(荷电状态)和高SOC 时工作效率都较低,因此一般采用逻辑门限制控制法。

串联模式中,发动机工作在最佳的工作区,为驱动电机提供能量,电池在这个过程中主要对能量起削峰填谷的作用,其基本控制策略如下:

a .SOC m in M v ,则M e =M v +M c ,若M e

b .SOC

c .SOC

d .SOC

式中,M e 为发动机工作力矩;M v 为整车需求驱动力矩;M c 为给电池充电的力矩;M d 为电池放电提供给电机的驱动力矩;SOC 1为当SOC 低于此值时发动机启动;SOC m in 为当SOC 低于此值时给电池充电;SOC m in

当车辆需要高速行驶,即有较高的负载要求时,电机单独驱动已经不能使汽车获得良好的动力性能,于是离合器接合,转变为并联模式,其基本控制策略如下:

a .SOC >SOC m in ,若M e >M v ,M e =M v +M c ,则M e

b .SOC >SOC m in ,若M e >M v ,M e =M v +M

c ,

则M e

3.2.3　减速工况

当车辆需要减速滑行或者减速制动时,监视器根据制动踏板信号断开离合器,同时向驱动电机发出负力矩信号,使其处于反拖发电状态,向电池组回馈电能。而电机扭矩大小由电机的最大充

9

9

福建工程学院学报第6卷

电扭矩和电池系统的充电状态来决定。当制动回

收充电力,机械制动系统开始工作,以确矩不能满

足要求时保车辆的制动安全性。当车速低于设定

值或者电机转速低于设定值时,此时电机充电效

率较低,能量回收系统不启动,直接采用机械制

动,其基本控制策略如下:

a.M b>M c,若SOC

SOC≥SOC max,则电机停止工作M b=M m。

b.M b>M c,若SOC

M m;若SOC≥SOC max,则电机停止工作M b=M m。

式中,M

b 为整车需求的制动转距;M

m

为机械摩擦

制动转距。

3.2.4　故障工况

当电机分总成出现故障时,采用纯发动机模式驱动;当发动机出现故障时,采用纯电动模式运行。

3.3　模型仿真简介

利用美国A rgonne国家实验室为响应美国政府的新一代车辆合作计划而开发的电动汽车仿真软件PS AT,根据需要对M函数和Si m ulink模块进

行修改,可建立自己需要的整车仿真模型[4](图6)

。

图6　混联式HEV仿真结构模型

F i g.6　S i m uli n k structure m odel for ser i a l2para l2

lel HEV syste m

从仿真性能及结果可以看出,在基础起步阶段混合动力汽车混联式与串联式和混联式相比,由于都由电机驱动,因此性能相近;在高速行驶时,由于串联式只是依靠电机驱动,动力性不如混联式,且油耗方面混联车也优于串联车。同时,串联车发电机的发电功率与驱动电机的驱动功率必须相当,才能保证整车的动力性;混联车可以避免这种情况,可选用更小的发电机与驱动电机,但是在机械与功率控制实现方面要复杂得多,实现多个能源的最优匹配难度更大。

4　混合汽车应用前景和需要解决的问题

4.1　混合汽车应用前景

串联式动力总成要求选择发动机的功率大,并且对电池要求很高,容量大,增加了电池和汽车的制造成本及重量,电机是唯一的动力源,能量转换效率低,所以比较适合大型公交车。并联式动力总成由发动机和电机2部分组成。因为发动机的变化受到车子工况变化的影响大,所以排放性较差,使用的范围较小,仅限于小型汽车,更适合在高速公路上行驶。混联式发动机功率选择较小,排放性能较好,对电池依赖比较小,基本上不需外来充电系统,发动机工作不受车辆行驶工况的影响,不要求像传统发动机那样具有良好的响应特性及宽广的转速运行范围。另外,可以充分利用串联式和并联式的优点,确保发动机和电动机基本上工作在经济区,大大提高了车辆的经济性。并且动力源传递效率高,使用车型范围广。但结构和控制复杂,从而成本也较高,目前主要应用于轿车。

4.2　需要解决的关键技术问题

混合动力汽车要进入实用化,需要具备高比能量和高比功率的能量存储装置,低成本、高效率的功率电子设备和燃料经济性高、排放低的发动机,所面临的关键性技术和需要解决的问题包括以下几个方面:

1)内燃机与电机藕合功率分配比的最优控制。混合动力汽车发动机和电动机要相互配合工作,而根据运行工况控制它们适时启动和关闭,并使发动机始终工作在低油耗区的整个控制过程十分复杂,因此需要用成熟可靠的动力藕合装置以及先进的检测系统和控制策略实现功率的合理分配,以达到低油耗和良好的动力性目标。因此,可发展多种动力耦合装置,有传统的行星齿轮耦合器等,也可尝试集离合、动力合成、变速功能于一体的双离合自动变速动力偶合器等[5];在控制策略上,可建立更优的模型,比如瞬时优化算法与逻辑门限判断相结合的自适应控制策略[6]。

2)能量存储装置(电池)要具有较高的比功率,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要。电池还要具有快速充电能力,以保证制动时能量

001

增刊余捷,等:3种类型混合动力汽车控制策略的分析

能及时回收。电池还要提高充放电效率,这对提高整车工作效率至关重要。此外,还必须对热能进行控制管理,判定荷电状态,选择适当的充电或放电模式,对电池进行均衡充电,防止电池过充电或过放电,并平衡电池组的工作温度。同时,电池还要有较高的比能量、较长的使用寿命和低廉的制造成本。在这一方面,可以考虑选用其它的储能元件,比如超级电容[7]。超级电容以充放电快速、功率释放能力强、寿命长、无污染为其显著特征。选用超级电容可大大减轻整车质量,同时,系统提升了驱动功率,与普通公交车相比制动时回收效率提高近40%。

3)需要开发高性能的电子控制元件。为了满足汽车高速开关控制的要求,混合动力汽车还需要装备高功率密度、低损耗的开关、电容和电感等。混合动力汽车对智能化的要求导致其控制的复杂性,因此要求控制装置采用高速运行的半导体芯片,其功率密度高,散热性能较好。在混合动力汽车进入实用化的过程中,一个关键性的部件是汽车集成电力电子模块。它的制造过程中主要存在问题包括:①散热技术;②减小封装体积和质量;③降低制造成本,提高系统的可靠性。

4)加快电力驱动系统研究。用于混合动力汽车的电机必须要具有良好的可控性和容错能力以及具有低噪声、高效率的特点,同时具有对电压波动不敏感等性能。需要研究出能够用于混合动力汽车的具有更高效率和功率密度的永磁电机、开关磁阻电机等先进电机来替代目前使用的交流感应电机。同时对电机的控制方法和冷却系统的研究也应继续深入。

5)需要建立更先进的驱动系统数学模型(包括静态和动态的),这是计算机仿真和分析的基础。此外,可对模型的控制模式进行一些改进,比如使用控制模式分层决策思想[8],将混合动力系统复杂的控制模式决策分为驾驶模式和能量管理模式2个层次来依次决策,易于理解和执行,降低了主控制器软件编程的难度。

5　结论

(1)混合动力汽车(HE V)采用发动机和电机、电池作为混合动力总成,既继承了电动车辆作为“绿色汽车”的节约能源和超低排放的优点,又弥补了电动车辆续驶里程的不足。通过优化控制系统,可使发动机、电机和电池保持在最佳经济区运行,并实现再生制动能量回收,提高了整车的能量利用率,同时大幅度减少排放污染。因此,在电动汽车技术取得重大突破之前,混合动力汽车作为未来的发展方向将成为各国环保节能城市客车的主要选择。

(2)串联式多应用于大型客车;并联式仅限于小型汽车,更适合在高速公路上行驶;混联式驱动系统能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配,从而在结构上保证了在复杂工况下使系统在最优状态工作,更容易实现排放和优化的控制目标,但由于结构和控制系统复杂、成本高,目前主要应用于轿车上。

(3)就技术层面而言,混合动力汽车仍然具有极大的发展空间。这包括储能装置、耦合器及电控元件等硬件方面的突破,也包括在控制模型和优化方案等“软件”方面的提升。

参考文献:

[1]李晓英,于秀敏,李君,等.串联混合动力汽车控制策略[J].吉林大学学报,2005,35(2):122-126.

[2]第一汽车集团公司技术中心混合动力客车项目组.2005《解放牌混合动力城市客车的研究开发》课题验收报告[R].

第一汽车集团公司技术中心,2005:3-5.

[3]赵子亮,李骏,刘明辉,等.C A6100SH8并联混合动力客车工作模式与功率分配研究[J].汽车工程,2007,29(8):

664-668.

[4]张华,周荣.混联式混合动力汽车控制策略开发与仿真研究[J].设计?计算?研究,2007(8):27-29.

[5]熊志伟.基于双离合器式的混联式混合动力客车[J].汽车科技,2006(3):14-16.

[6]王庆年,郑君峰,王伟华.一种新的并联混合动力客车的自适应控制策略[J].吉林大学学报,2008,38(2):249-253.

[7]张汝辉,董钊志.超级电容在混合动力电动客车中的应用[J].福建工程学院学报,2007(5):44-46.

[8]谢辉,宋小武,周能辉.轻度混合动力系统控制模式分层决策及能量管理策略的研究[J].内燃机学报,2005,23(2):

155-161.

101

混动汽车动力系统控制策略设计

4.1控制系统的各状况分析 1．一键启动，车门解锁； 2．进人；由车门传感器检测：车门开启 →进人动作→车门关闭→车门锁死 3．设置路径；由语音提示，根据情况分析最优路径，最短距离，最短时间； 4．开始旅行 （1）判断蓄电池能否正常行驶 当SOC （剩余电量）≥0.4 将由蓄电池启动； 当SOC （剩余电量）≤0.4全程发动机驱动； （2）平地行驶 ①首先蓄电池驱动，然后由车速传感器和扭矩传感器检测分析是否满足下列任 意条件 Tre (汽车需求转矩 ) V （行驶速度） 满足则启动点火装置→发动机启动； ②此时由发动机驱动，后由车速传感器和扭矩传感器检测分析是否 满足下 列所有条件 Tm 满足则关闭发动机，由蓄电池驱动； ③制动 由加速度传感器和节气门位置传感器 （3） 爬坡 ①用坡度传感器检测坡度，同时满足下列时 α≤10% Tre≤Tm

α（坡度） 由蓄电池驱动 ②用坡度传感器检测坡度，满足下列任一项时 Tre≥Tm 发动机启动； ③爬坡制动时 车速传感器和加速度传感器检测车轮的旋转方向当旋转方向与实际方向相反紧 急制动 同时启动电动机发电机； （4）泥泞及高低不平路段 根据转矩传感器检测数据，启动发动机； （5）大风及恶劣天气行驶时 根据转矩传感器检测数据，启动发动机； 5.到达目的地旅行结束 电动机缓慢驱动汽车制动，解锁车门； 4.2控制系统的各个流程图 1.由SOC电量判断启动方式

2.由需求转矩和速度判断工作模式 （1）.若由发动机驱动 （2）若由蓄电池驱动 4.0>soc

3制动工况 1）若由蓄电池驱动时发生制动时由加速度传感器和节气门位置传感器 2）若由发动机驱动时发生制动时由加速度传感器和节气门位置传感器 4.0>soc h km V /40<4 .0>soc h km V /40<

新能源汽车综述

《新能源汽车》课程标准 课程名称：新能源汽车 适用专业：汽车检测与维修技术 教学模式：项目化教学 总学时：32 实践学时：6 第一部分前言 一、课程性质 《新能源汽车标准》课程是汽车电子专业一门介绍标准的专业选修课，收录了截止至2014年4月1日我国颁布的新能源汽车专项检验标准。通过本课程的教学，要求学生了解涉及新能源汽车的动力电池、电机电控、零部件、安全要求、性能实验、定型实验等领域的国家及行业专项检验标准，为今后的专业生涯打下基础。要求学生在学习中给予足够的重视。 先修课：《汽车电工电子基础》、《汽车底盘构造与维修》、《汽车底盘构造与维修》、《汽车电器设备检测与维修》； 后续课程：《顶岗实训》、《毕业设计》、《汽车维修实训》。 二、课程设计理念 1.课程采取教、学、做一体化的教学模式； 2.构建以“岗位职业能力和综合素质培养”为主线的教育； 3.推进基于工作工程的课程开发与设计、推进项目教学法； 4.加强校企合作，坚持产学研相结合。 三、课程设计思路 本课程是采用教师为主导、学生为主体的教学方法，将理论知识融入学生操作训练过程中，使学生会新能源汽车电池系统的检验、安装；新能源汽车电机系统的检验、安装；新能源汽车控制系统的检验、安装及新能源汽车的故障分析与排除和新能源汽车系统的生产工艺文件制定。充分体现课程的职业性、实践性和开放性。将对应的技能训练分为以下几个环节： （一）课堂操作示范。课堂上示范讲解。 （二）课堂模仿操作：学生模仿老师的操作方法，进行现场测量。

（三）学生课外作业：由教师提出一个作业要求，要求学生完成，学生分小组讨论，最后得出结果。 （五）作业展示结果：分小组展示作业结果，，学生和教师共同评价结果。 第二部分课程目标 一、课程目标 对于汽车电子专业的学生，新能源汽车技术课程是汽车电类课程的延伸课程，要求在学习中给予足够的重视。学生通过理论和实践的学习，掌握新能源汽车原理与构造知识；新能源纯电动车电气结构基础知识；新能源混合动力车电气结构基础知识；会新能源汽车电子故障分级与诊断；具有新能源汽车动力系统安装、检测、调试能力。为学生今后顶岗实习，完成各种常见电路的设计和维修打下坚实基础。通过学习和训练，并能达到中级汽车维修电工和汽车装配工水平。 二、职业能力目标 （一）、知识目标 1. 掌握新能源汽车原理与构造知识；； 2. 熟悉新能源纯电动车电气结构基础知识；； 3. 熟练掌握新能源混合动力车电气结构基础知识；； 4. 新能源汽车电子故障分级与诊断知识；； 5. 熟练掌握新能源汽车电子维修知识。 （二）、能力目标 1. 有较强的自学能力，能及时了解和掌握新能源汽车电子技术的新发展、新成就； 2. 新能源汽车动力系统安装、检测、调试能力； 3. 新能源汽车混合动力和纯电动系统安装、检测、调试能力与管理岗位。 （三）、素质目标 1. 具有坚定正确的政治方向，热爱祖国，拥护党和国家的路线、方针和基本政策； 2. 具有健康的世界观、人生观、价值观和良好的公德与职业道德； 3. 具有团队协作精神、吃苦精神、奉献精神和创新精神；； 4. 具有良好的心理素质、健全的体魄和人文素养； 5. 爱岗敬业，严格执行工作程序、工作规范、工艺文件和安全操作规程。

混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述

混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述 1 引言 电力电子技术是研究应用电力半导体器件实现电能变换和控制的学科，它是一门由电子、电力半导体器件和控制三者相互交叉而出现的新兴边缘学科。它研究的内容非常广泛，主要包括电力半导体器件、磁性材料、电力电子电路、控制集成电路以及由其组成的电力变换装置。目前，电力电子学研究的主要方向是[1>：（1）电力半导体器件的设计、测试、模型分析、工艺及仿真等； （2）电力开关变换器的电路拓扑、建模、仿真、控制和应用； （3）电力逆变技术及其在电气传动、电力系统等工业领域中的应用等。 电动汽车（EV）作为清洁、高效和可持续发展的交通工具，既对改善空气质量、保护环境具有重大意义，又对日益严重的石油危机提供了解决方法；同时，电动汽车作为电力电子技术的一个新的应用领域，涵盖了DC／DC和DC／AC的全部变换，是实用价值非常高的运用领域[2>。 2 混合动力电动汽车简介 当前世界汽车产业正处于技术革命和产业大调整的发展时期，安全、环保、节能和智能化成为汽车界共同关心的重大课题。为了使人类社会和汽车工业持续发展，世界各国尤其是发达国家和部分发展中国家都在研究各种新技术来改善汽车和环境的协调性。 电动汽车作为21世纪汽车工业改造和发展的主要方向，目前已从实验室开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段，世界上许多知名汽车厂家都推出了具有高科技水平的安全或环保型概念车，目的是为了引导世界汽车技术的潮流。 2.1 各种类型电动汽车特点及其发展 根据所使用的动力源不同，电动汽车大致可分为三类：蓄电池电动汽车或纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)、以氢气为能源的燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）和混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle）。 纯电动汽车是单独依靠蓄电池供电的，但目前动力电池的性能和价格还没有取得重大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达到预期的目的； 燃料电池电动汽车具有能量转化率高、不污染环境、使用寿命长等不可比拟的优势。但是由于目前燃料电池技术和研究还没有取得重大突破，燃料电池电动汽车的发展也受到了限制； 混合动力电动汽车是同时采用了电动机和发动机作为其动力装置，通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合，实现最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高度自动化的新型汽车。自1995年以来，世界各大汽车生产商已将研究的重点转向了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、美国和德国的大型汽车公司均开发了包括轿车、面包车、货车在内的混合动力电动汽车。 以作为混合动力电动汽车研发前沿的丰田汽车公司为例，所开发的混合动力电动汽车已达到实用化水平，自1997年所推出的世界上第一款批量生产的混合动力电动汽车Prius开始，其后又在2002年推出了混合动力面包车，该车混合动力系统采用了世纪首次批量生产的电动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统。2003年，丰田又推出了新一代Prius，也被称为“新时代丰田混合动力系统统——THS II”（见图1），节能效果可达到100km油耗不足3L。从2004年开始，丰田公司向欧洲市场推出了一款新的Lexus RX型豪

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

混合动力汽车动力系统综述

汽车新动力━━━HEV 综述 戴梦萍1 纪永秋2 （1.山东理工大学机械工程学院，255000;2.山东水利技术学院，255000） 摘要：介绍了混合动力电动汽车（HEV ）的概念、HEV 动力总成的组成及型式，阐述了其基本工作原理和驱动模式。 关键词：混合动力电动汽车；串联；并联；混联；驱动模式 随着世界经济的持续增长和世界人口的增加、人民生活水平的提高，人均能源消耗将会高速增加，环境污染会变得更加严重。开发新的替代能源、提高热能转换效率和节约能源被认为是解决或缓解环境污染和保障能源供给的有效办法。汽车燃油发动机是消耗矿石能源和制造环境污染的大户，研发替代燃油发动机的新动力势所必然。替代燃油发动机汽车的方案也越来越多，例如氢能源汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等。但目前最有实用性价值并巳有商业化运转的模式，只有混合动力电动汽车。 根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的建议，混合动力电动汽车是指由两种和两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源，其中至少有一种能源提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。本文介绍的仅是既有内燃机又有电动机驱动的混合动力电动汽车。混合动力电动汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机、电机和变速器一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。 1 混合动力电动汽车的组成及种类成 1.1 混合动力总成按照驱动系统能量流和功率流的配置结构关系，可分为串联式（Series hybrid system ）（两种）、并联式（Parallel hybrid system ）和混联式（）等三种。（如图1 （a( （a ） 减（变）速器 车轮 车轮 发动机 发电机 蓄电池 电动机 车轮 车轮 发动机 发电机 蓄电池 电动机 减（变）速器 (a) (b)

混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述

混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述 作者：张立伟胡广艳游小杰郑琼林时间：2008-01-14 来源:电子元器件网浏览评论推荐 给好友我有问题 关键词：电动汽车混合动力功率电子交流驱动逆变器汽车电子 摘要：文章综述了混合动力电动汽车的发展和基本结构，在此基础上，结合丰田汽车公司的最新一代混合动力电动汽车Prius THS Ⅱ，介绍了电力电子技术在混合动力电动汽车上的具体应用情况。最后，结合混合动力电动汽车的实际情况，提出了需要重点解决的问题。 关键词：电动汽车混合动力功率电子交流驱动逆变器 1、引言 电力电子技术是研究电力半导体器件实现电能变换和控制的学科，它是一门电子、电力半导体器件和控制三者相互交叉而出现的新兴缘学科。它研究的内容非常广泛，主要包括电力半导体器件、磁性材料、电力电子电路、控制集成电路以及由其组成的电力变换装置。目前，电力电子学研究的主要方向是： （1）电力半导体器件的设计、测试、模型分析、工艺及仿真等； （2）电力开关变换器的电路拓扑、建模、仿真、控制和应用； （3）电力逆变技术及其在电气传动、电力系统等工业领域中的应用等。 电动汽车（EV）作为清洁、高效和可持续发展的交通工具，既对改善空气质量、保护环境具有重大意义，又对日益严重的石油包机提供了解决方法；同时，电动汽车作为电力电子技术的一个新的应用领域，涵盖了DC/DC和DC/AC的全部变换，是实用价值非常高的运用领域。 2、混合动力电动汽车简介

当前世界汽车产业正处于技术革命和产业大调整的发展时期，安全、环保、节能和智能化成为汽车界共同关心的重大课题。为了使人类社会和汽车工业持续发展，世界各国尤其是发达国家和部分发展中国家都在研究各种新技术来改善汽车和环境的协调性。 电动汽车作为21世纪汽车工业改造和发展的主要方向，目前已从实验开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段，世界上许多知名汽车厂家都推出了具有高科技水平的安全或环保型号概念车，目的是为了引导世界汽车技术的潮流。 2.1各种类型电动汽车特点及其发展 根据所使用的动力源不同，电动汽车大致可分为三类：蓄电波电动汽车或纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)、以氢气为能源的燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）和混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle）。 纯电动汽车是单独依靠蓄电池供电的，但目前动力电池的性能和价格还没有取得重大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达到预期的目的； 燃料电池电动汽车具有能量转化率高、不污染环境、使用寿命等不可比拟的优势。但是由于目前燃料电池技术和研究还没有取得重大突破，燃料电池电动汽车的发展也受到了限制。 混合动力电动汽车是同时采用了电动机和发动机作为其动力装置，通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合，实现最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高度自动化的新型汽车。自1995年以来，世界各大汽车生产商已将研究的重点转向了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、美国和德国的大型汽车公司均开发了包括轿车、面包车、货车在内的混合动力电动汽车。{{分页}} 以作为混合动力电动汽车研发前沿的丰田汽车公司为例，所开发的混合动力电动汽车已达到实用化水平，自1997年所推出的世界上第一款批量生产的混合动力电动汽车Prius开始，其后又在2002年推出了混合动力面包车，该车混合动力系统采用了世纪首次批量生产的电动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统。2003年，丰田又推出了新一代

混合动力控制原理

混合动力控制原理

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

发动机启动模式 一：发动机起动模式 当驾驶者发出起动指令后，由电动机通过行星轮系给发动机供能，使之起动。该模式就是发 动机起动模式。在这种模式下，输出轴固定不动，与之啮合的齿轮副均不动，因此齿轮环静 止。 二、蓄电池充电模式 在这种模式中，电机通过电动机同步开关连接到太阳轮上，停车锁将输出轴锁定，所有齿轮副空转。发动机通过行星轮系给电动机供能，电动机工作在发电机状态，给蓄电池充电。 这种模式下的运动学和动力学关系与第一种模式相同，只是功率流动的方向 相反。 三、电动机驱动模式 汽车起动时速度较低，若发动机工作则效率较低，一般只让电动机单独工作。电机轴与电动机同步开关咬合，转矩通过电机齿轮传递到输出轴上。其余齿轮均空转。 四、混合驱动模式 在汽车加速和爬坡这样需要较高的功率时，工作与混合驱动模式。在这种模式中，电机轴与一组齿轮副共同作用，发动机和电机共同向输出轴提供转矩驱动车轮转动。由于有 四组齿轮，故可以得到不同的速度，可以根据具体运行环境选 五、发动机驱动模式 正常行驶时，发动机单独驱动时最经济的运行方式。在这种模式中，一组齿数比较低的齿轮副被用于将发动机的转矩传递给输出轴，电机轴空转。在这种模式下运行的HEv 类似于普通燃油汽车。 六、电力连续可变传动模式(CVT) 这种模式用到了行星轮系，为汽车的控制提供了两个自由度，允许发动机的状态优化至最佳燃油效率。发动机是唯一的动力源，给输出轴提供转矩驱动车轮运转的同时，给电机提供转矩，电机工作在发电机状态，将机械能转化成电能给蓄电池充电。太阳轮通过电机同步开关于电机轴咬合，第四组齿轮副于行星轮系的齿轮环相连。 七、能量回收模式 类似于Prius的再生制动动能回收。电机通过电机齿轮与输出轴连接，工作于发电机状态，将减速和刹车的机械能转化为电能为蓄电池重点。运动学和动力学关系与第一种模式相 同，只是功率流动的方向相反。 由上述可见，这种新设计的驱动系统可以完成Prius的驱动系统的全部工作模式，但是结构要简单，并且少了发电机以及在发电机处进行能量转换消耗的能 量，能够进一步的提高系统的效率。输出轴最终驱动汽车运行还要克服相关阻力，包括滚动阻力、空气阻力、坡道阻力以及汽车加速以跟随预定速度轨迹而加速过程中的惯性 等，如图4-9所 示。最终的速度关系为: 工作模式的选择： 1：驾驶者发出手动命令“起动”，汽车工作于发动机起动模式。 2：驾驶者发出手动命令“充电”，汽车工作于蓄电池充电模式。 3：在汽车所需要的功率较低、汽车运行速度较低、蓄电池储能较高、冷却液温度过高或发动机刚停止运行不久这几种情况之一下，汽车工作于电动机驱动模式。逻辑表达式如下:

我国混合动力汽车发展现状和建议

更多电动汽车相关资料论文可联系jijimaoioy@https://www.sodocs.net/doc/d411891975.html,,与同行共同探讨 动力汽车发展现状和建议 周鹤良 (中国电工技术学会电动车辆专业委员会) 孙立清 (北京理工大学电动车辆工程技术中心、中国电工技术学会电动车辆专业委员会) 魏峰 (中国电工技术学会电动车辆专业委员会) 摘要：近年来，混合动力电动汽车在世界上获得了快速的发展。它不但开始产业化，也在一些国家快速开始商业化。我国的混合动力汽车得到了国家和各级地方政府的高度重视，获得了长足进步。与此同时，丰田与一汽、GM与上汽在混合动力汽车领域的合作，也给我国地混合动力汽车技术和产业地发展提出了前所未有的挑战。国内多家的开发经验值得总结和借鉴。尤其是如何应对国际竞争方面，我们很有必要总结和探讨。中国汽车工业的发展特点，我们在混合动力汽车方面的优势和劣势，我们的最终目标和现阶段的可能目标，发展的速度和质量要求等一系列问题都值得探讨。尤其是我国是一个汽车产品结构复杂的国家，而且随着社会经济的发展，这些也在变化。面对明显的趋势是公路客运和货运的突飞猛进以及家庭轿车的迅速发展，城市公共交通的迫切需求，在混合动力汽车方面该如何应对？本文依据有关资料，对我国混合动力汽车发展的现状加以分析并提出建议供业界参考。 关键词：混合动力汽车；现状；建议 一、背景 自从2001年起我国科技部开始设立“三纵三横”电动汽车专项以来，我国已经按照汽车产品开发规律，在电动汽车关键单元技术、系统集成技术及整车技术上取得了重要进展，建立了国家研发技术标准平台、测试检验平台、政策法规平台以及示范应用平台。到去年底，已经起草完成整车13项新标准、修订5项标准，制定6项关键零部件产品测试规范。在北京、天津、上海、大连已分别建立起包括电动汽车动力蓄电池、驱动电机、燃料电池发动机在内的6个检测基地和试验平台；在北京、武汉、天津、威海等几个城市开展电动汽车商业化试验示范运营，试验运行电动汽车超过60辆。目前，我国电动汽车研发正值热潮，已形成200多家企业、高校和科研院所，2000多名以中青年技术骨干为主组成的稳定研发队伍，申请了超过520项国内外专利。我国在电动汽车领域的核心 1

混合动力汽车技术综述论文

安徽科技学院 学院：数理与信息工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：章奥 学号：1609110238

混合动力汽车技术综述 摘要：为了满足人类的可持续发展的需要，许多国家都开始了新一代汽车的研制。节能、环保、新能源等字眼已经越来越紧密的和汽车联系在一起了，为了解决环境污染和石油资源危机的问题，研制更节能、更环保、使用替代能源的新一代交通工具，成为当今各国汽车工业界的当务之急。 关键字：混合动力，汽车，新技术

一、背景 汽车作为商品在世界各处都有广泛的市场，又因其生产批量大而给企业带来丰厚的利润。汽车品种的多样性可满足各种生产、生活活动的需要，而且有良好的社会效益。汽车工业的发展，带动了许多相关的企业、事业，包括钢铁、石油、橡胶、塑料、机床、道路、汽车销售、售后服务、运输、交通管理、金融业、教育、科研等的发展。汽车也好似衡量人们生活水平的重要标准之一，购买汽车以及因此而形成的日常消费能促进货币回笼。近百年来，汽车工业之所以常胜不衰，主要得益与市场和科学技术的不断进步，使汽车能逐渐完善并满足使用者的需求。现在不仅在生产活动中，在日常生活中人们也离不开汽车。对于经济发达国家，选择汽车工业作为国民经济的支柱产业是完全正确的。然而，汽车推动工业发展以及给人们生活带来便利的同时，也带来了“能源消耗，环境污染”两大问题。目前，世界上46％以上的石油被汽车所消耗，已探明的石油资源只够人们充分使用到2040～2050年，而且城市污染50％以上也来源于汽车。 当前普遍使用的燃油发动机汽车存在着多种问题，统计表明在占80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了其动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是污染环境。纯电动汽车或零排放燃料汽车无疑是我们的最终目标，但目前的电池技术较落后，电动汽车暂时还无法取代燃油发动机汽车。在这种情况下，一种两全其美的方案应运而生，即开发所谓的混合动力装置的汽车。这种汽车就是将内燃机与辅助动力单元组合在一辆汽车上，这种混合动力装置发挥了燃油发动机持续工作时间长、动力性好的特点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的优点，二者取长补短，汽车的热效率可以提高10％，废气排放可降低30％。 混合动力汽车针对不同的道路环境实施不同的供能方案，能大大降低排放污染程度。目前最有实用性价值并已有商业化运转的模式，只有混合动力汽车。汽车行业专家们一致认为，混合动力车将是世界汽车行业今后较长时间内主要发展方向。因此，越是在交通日益拥挤的大城市使用混合动力汽车，就越能够显示出它的节能、环保、适应能力广的优越性。 二、混合动力汽车概述 1881年就出现了电动汽车，它比内燃机汽车还早一些。但内燃机汽车后来居上，在性能、机动性、车辆的重量等指标远远地超过了电动汽车。电动汽车在20世纪20年代达到了鼎盛时期后就一蹶不振，成为“电瓶车”式的辅助车辆。 在20世纪初蒸汽汽车、电动汽车、和内燃机汽车基本是三足鼎立，在汽车保有量中，蒸汽汽车占40％，电动汽车38％，而内燃机汽车仅占22％，美国是最早使用电动汽车作为运输车辆的国家之一，1915年美国电动汽车的产量曾经达到过年产5000辆的最高峰。有很多电动汽车一直到第二次世界大战期间仍在使用。但到20世纪60年代电动汽车的保有量仅占汽车总量的2％。随着现代水利发电、核能发电、风力发电和太阳能的利用，为人们提供了巨大的能源。因此，各国和各大汽车公司都重视了电动汽车的研究、开发和试制，从20世纪70年代起，新一代电动汽车脱颖而出，出现了各种各样高性能的电动汽车。 混合动力表示有多种动力参与汽车驱动，一般指燃油发动机和电机这两种动

浅谈混合动力汽车控制策略

浅谈混合动力汽车工作模式和控制策略 王志杰 （福建信息职业技术学院福州，350003） 摘要：依据混合动力电动汽车发展现状,介绍串联式、并联式和混联式的混合动力电动汽车的概况,探讨三种结构方式下的工作模式及其能量流动和几种典型控制策略。 关键词:混合动力汽车；HEV；控制策略； 0 前言 近几十年来,世界各国汽车工业都一直面对能源安全与环境保护两大挑战,为此,各国政府纷纷制定相应的对策,力图开发新一代的清洁节能型汽车。从上世纪90年代开始,全球各大汽公司首先把目光投放到电动汽车研究上,但由于车用蓄电池的能量密度低、质量较大,使得纯电动汽车的续驶里程短且成本较高,很难实现市场化，而混合动力汽车的出现正好解决了这一难题。 混合动力汽车（Hybrid-Electric Vehicel,缩写HEV）是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。混合动力汽车结合了传统和电动驱动系统的特点，即明显减少汽车排放和降低油耗，又有大的行程。 控制策略是混合动力汽车的核心,它根据驾驶员意图和行驶工况,协调各部件间的能量流动合理进行动力分配,优化车载能源,提高整车经济性,适当降低排放,并在不牺牲整车性能的况下,实现两者之间的折中优化。 本文就混合动力汽车工作模式、能量流动和控制策略作了初步的论述，使人们对混合动力汽车技术有一定了解。 1 混合动力汽车技术 1.1串联式混合动力汽车 串联式混合动力电动汽车由发动机、发电机和电动机三大主要部件总成组成。发动机仅仅用于发电，发电机所发出的电能供给电动机，电动机驱动汽车行驶。发电机发出的部分电能向电池充电，来延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能驱动电动汽车，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。 1.1.1工作模式及其能量流动 1.1.1.1纯蓄电池模式 当混合动力汽车负荷小(空载)时，由电池驱动电动机带动车轮转动，此时的能量流 动如图1所示。 1.1.1.2纯发动机模式 载荷比较大时，则由发动机带动发电机发电驱动电动机带动车轮转动。此时的能量流动如图2所示。 1.1.1.3混合驱动模式 当车处于启动、加速、爬坡的工况时，发动机-发电机和蓄电池共同向电动机提供电能。能量流动图如图3所示。

混合动力汽车发动机综述

混合动力汽车发动机综述 进入21世纪，环境污染问题越来越引起人类的重视，因此环保和节能称为了当今汽车工业的两大主题，围绕着两大主题各国竞相开展绿色环保汽车的开发和使用，电动汽车为了主要解决方案之一。电动汽车可分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车三类。纯电动汽车由于现有动力电池的续驶里程短和成本高，其应用领域主要限制在小型车辆，市场化推广进程十分缓慢。燃料电池汽车由于燃料电池技术尚未突破以及由此形成的成本问题，大批量投入市场也需很长一段时间。在上述背景下，以传统汽车发动机和电动机为动力源的汽车——混合动力汽车应运而生，成为目前电动汽车中最具有产业化和市场化前景的车型之一。本文就三个方面对混合动力汽车发动机进行综述。 1.混合动力汽车发动机特点 在混合动力汽车中，为了达到某些特定目标(排放量最小、油耗最小、运行成本最小等，或者是上述目标的综合)，常见的有汽油发动机和柴油发动机，如图1、2所示，是常见的汽油发动机车型及其构造。混合动力汽油发动机特点有： 采用全新的理论和全新结构的发动机； 由电动/发电机启动发动机，启动时间短，减少排放； 减少泵气阻力和运动副的摩擦阻力； 采用“开-关”控制方式，避免发动机的低功率运转[1]。 图1：本田Insight混合动力系统汽油发动机图2：汽油发动机的常见构造混合动力柴油发动机才有的技术有：涡轮增压技术、多气门技术、超高压喷射、扩散燃烧/稀燃、废气再循环、颗粒捕捉器、催化转化器和中冷技术等。如图3所示就是一款混合动力汽车柴油发动机模型。

图3：柴油发动机模型 2.发动机选型 混合动力汽车发动机的运行模式与传统汽车发动机完全不同。发动机与电驱动系统 (电池、电动机和发电机) 配合运行，从而使发动机在绝大多数时间运行于最高效率区间，提高汽车的燃油经济性。因此，混合动力汽车发动机的选择应考虑所选择的混合动力系统结构、与电驱动系统的混合程度、混合动力系统的控制方式和整车燃油经济性。普锐斯所配置的发动机，特别考虑了3 个方面，即提高发动机的膨胀比、采用智能可变配气正时系统(VVT-i)和提高发动机输出能力。 根据运行条件的变化，智能可变配气正时系统采用可以极其细微控制吸气管开闭时序的阀 门，在压缩行程时，将混合气体的一部分通过活塞和汽缸头部的夹击向燃烧室的中心顺势压出， 增强气体的混合度，快速传播火焰，燃烧能够很好地进行，形成具有斜挤流的篷型燃烧室，提高 了发动机热效率。另外，铝合金制成的汽缸模块、小型歧管使得发动机具有体积小、重量轻的特点[2]。 3.发动机性能和控制策略 各种各祥的发动机均可考虑用于混合动力汽车，包括转子式发动机、二冲程发动机、气体透 平机和传统的傲油喷射汽油机和柴油机。目前，由于种种原因，作出对这些发动机是否适合用于混合驭动的判断还是有一定困难的。第一，混合动力汽车发动机额定功率较低，而且对于某些发 动机而言，小尺寸(排量、缸数等)发动机并没有被设计、制造、试验过。在这种情况下，就只能 从较大尺寸发动机的性能来估计较小尺寸发动机的性能，这一点对于小蒸气透平尤其困难；第 二，混合动力汽车发动机运行模式与传统汽车发动机有很大的区别。迄今为止，没有一台发动机的运行工况被设计成在一个相对狭窄的扭矩范围内及以开关模式运行；第三，任何一种类型的发 动机在混合驱动模式中达到最低排放的技术研究工作进行得很少。因此我们不知道哪一种形式的发动机最适合混合动力驱动及如何使用新技术去减少混合动力汽车排放至一个非常低的水平[3]。 混合动力汽车发动机的控制目标：小型轻量化、持续运转性能良好、高效率、高可靠性、低 油耗、低排放、低噪声、低成本。发动机动力性策略有：

油电混合动力汽车详解 (1)

油电混合动力汽车详解 【汽车探索详解】如今节能减排已经成为一件很热门的事同时也是一件很重要的事，大到胡爷爷和奥巴马碰面都要谈。而对于汽车领域来说，同样也很热门，各个厂家都在竭尽所能的推出各种环保汽车。为汽车寻找代替能源，降低油耗甚至实现零油耗零排放，已经成为每一家车企的目标。 但在这乊前，油电混合动力系统显然更有实际意义。下面我们将为大家简单介绍混合动力系统的分类和简单工作原理，以及如今各个厂家的混合动力代表车型。 1.目前兲于油电混合动力汽车有很的说法，微混合、轻度混合动力、重混合动力、插入式混合动力等等，汽车探索为您解读它们分别是什么意思。 2.为您介绍混合动力汽车的发动机有什么特色，所用的电池有哪几种。 混合动力汽车由来已久，可能您会觉得难以置信，混合动力汽车已经有了上百年的历史。大名鼎鼎的费迪南德·保时捷在上世纪末就为一家名为Jacob Lohner的公司开发出一款油电混合动力汽车，甚至造出了四驱版本。 Lohner-Porsche的四驱车型

Lohner-Porsche的赛车型号 美国专利局兲于“Mixed Drive for Autovehicles”的专利 如果您有机会查一查美国专利局那些被尘封的资料，会惊奇的发现今年的3月2日距美国的第一个混合动力汽车专利已经过去了整整一个世纪！1909年，身在比利时的德国人Henri Pieper取得了一项名为“Mixed Drive for Autovehicles”的专利。 分类：目前主要以并联、混联为主，按混合度分类的说法也很常见 现代的混合动力汽车是仍上世纪90年代末才开始逐渐发展起来的。按照其工作斱式，大体上可以分为串联、并联和混联三种。 串联式：已经被淘汰 简单地说，串联式混合动力汽车的工作斱式就是用传统发动机直接通过发电机为电池充电，然后完全由电动机提供的动力驱动汽车。其目的在于使发动机长时间保持在最佳工作状态，仍而达到减排的效果。这种斱式的好处是发动机可以不受行驶状态的影响，一直处于最佳工作状态，对于改善排放大有好处，但转换效率偏低。这种斱式由于局限比较多，目前已不多见。丰田曾经将这种斱式应用在考斯特上，并迚行了批量生产。

混合动力汽车及关键技术综述

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/d411891975.html, 混合动力汽车及关键技术综述 作者：程艳 来源：《硅谷》2010年第01期 [摘要]随着能源和污染问题的日益严峻,对混合动力汽车的需求逐渐显现。因此,通过对混 合动力汽车的概念及含义、混合动力汽车的优点、混合动力汽车类型等方面的介绍,论述混合 动力汽车的关键技术。 [关键词]混合动力汽车辅助动力单元关键技术控制策略 中图分类号:TP2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0110164-01 面临环境污染和能源枯竭的双重威胁,包括美国、日本和欧洲在内的世界各大汽车生产国 己相继制定出日益严格的环境法规。传统汽车受到发动机自身技术发展的限制难以满足日益苛刻的法规要求,混合动力汽车的特性决定其在汽车发展过程中起着承上启下角色,是汽车近、中期发展的重点。 1 混合动力汽车概念 混合动力汽车是传统汽车向电动汽车转变的过渡产品。国际电工委员会(IEC)电动汽车技术委员会将混合动力汽车(HEV:Hybrid Electric Vehicle)定义为:有一种以上能量转换器提供驱动动力的混合型电动汽车,也可简单定义为将电力驱动和辅助动力单元(Auxiliary Power Unit, APU)合用到一辆车上。 2 混合动力汽车的优点 混合动力汽车较电动汽车和传统内燃机汽车有以下优点:①电池的容量减小,电动汽车自重过大的矛盾有所减缓;②辅助动力单元(APU)的选用,使混合动力汽车的续驶里程和动力性能可以达到当前内燃机的水平;③虽然辅助动力单元中的原动机会有一定的废气排放产生,但由于原动机主要工作在最佳工况点附近,比传统内燃机汽车在低速、怠速、加速及最高速时内燃机变 工况时的废气排放相比可达到超低排放水平;④制动能量回收系统可节省能量,同时提高制动系统的可靠性和延长制动器的使用寿命;⑤利用原动机输出的动力直接带动车内空调、暖风、制动空压机(或真空泵)、动力转向系统等,无需消耗电池组内有限的电能,保证了乘员的舒适性和 驾驶的轻便性;⑥在某些对汽车废气排放严格限制的地区(如商业中心、旅游区、居民小区等),混合动力汽车可以关闭APU,由纯电力驱动,成为零排放的电动汽车。 3 混合动力汽车的类型

3种类型混合动力汽车控制策略的分析

万方数据

万方数据

万方数据

万方数据

１００福建工程学院学报第６卷 电扭矩和电池系统的充电状态来决定。当制动回收充电力，机械制动系统开始工作，以确矩不能满足要求时保车辆的制动安全性。当车速低于设定值或者电机转速低于设定值时，此时电机充电效率较低，能量回收系统不启动，直接采用机械制动，其基本控制策略如下： ａ．Ｍｂ＞帆，若ＳＤＣ＜Ｓ０ｃ一，则帆＝膨。；若舳ｃ≥ｓＯＣ一，则电机停止工作肘ｂ＝Ｍ。。 ｂ．帆＞肘。，若ＳＤＣ＜ｓ０Ｃ一，则帆＝＾ｆ。＋肘。；若ＳＤＣ≥ＳＤｃ一，则电机停止工作肘ｈ＝Ｍ。。式中，帆为整车需求的制动转距；肘。为机械摩擦制动转距。 ３．２．４故障工况 当电机分总成出现故障时，采用纯发动机模式驱动；当发动机出现故障时，采用纯电动模式运行。３．３模型仿真简介 利用美国Ａ呻ｎｅ国家实验室为响应美国政府的新—代车辆合作计划而开发的电动汽车仿真软件ＰｓＡＴ，根据需要对肘函数和Ｓｉ枷１ｉｎｋ模块进行修改，可建立自己需要的整车仿真模型［４３（图６）。 图６混联式肛Ｖ仿真结构模型 矾ｇ．６Ｓｉｍｌｌｌｉｎｋ舳ｍｃｔｕ弛ｍｏｄｅｌｆｏｒｓ盯ｉａｌ－ｐａｒａＩｌｅｌＩ皿ＶｓｙｓｔｅＩｍ 从仿真性能及结果可以看出，在基础起步阶段混合动力汽车混联式与串联式和混联式相比，由于都由电机驱动，因此性能相近；在高速行驶时，由于串联式只是依靠电机驱动，动力性不如混联式，且油耗方面混联车也优于串联车。同时，串联车发电机的发电功率与驱动电机的驱动功率必须相当，才能保证整车的动力性；混联车可以避免这种情况，可选用更小的发电机与驱动电机，但是在机械与功率控制实现方面要复杂得多，实现多个能源的最优匹配难度更大。 ４混合汽车应用前景和需要解决的问题 ４．１混合汽车应用前景 串联式动力总成要求选择发动机的功率大，并且对电池要求很高，容量大，增加了电池和汽车的制造成本及重量，电机是唯一的动力源，能量转换效率低，所以比较适合大型公交车。并联式动力总成由发动机和电机２部分组成。因为发动机的变化受到车子工况变化的影响大，所以排放性较差，使用的范围较小，仅限于小型汽车，更适合在高速公路上行驶。混联式发动机功率选择较小，排放性能较好，对电池依赖比较小，基本上不需外来充电系统，发动机工作不受车辆行驶工况的影响，不要求像传统发动机那样具有良好的响应特性及宽广的转速运行范围。另外，可以充分利用串联式和并联式的优点，确保发动机和电动机基本上工作在经济区，大大提高了车辆的经济性。并且动力源传递效率高，使用车型范围广。但结构和控制复杂，从而成本也较高，目前主要应用于轿车。 ４．２需要解决的关键技术问题 混合动力汽车要进入实用化，需要具备高比能量和高比功率的能量存储装置，低成本、高效率的功率电子设备和燃料经济性高、排放低的发动机，所面临的关键性技术和需要解决的问题包括以下几个方面： １）内燃机与电机藕合功率分配比的最优控制。混合动力汽车发动机和电动机要相互配合工作，而根据运行工况控制它们适时启动和关闭，并使发动机始终工作在低油耗区的整个控制过程十分复杂，因此需要用成熟可靠的动力藕合装置以及先进的检测系统和控制策略实现功率的合理分配，以达到低油耗和良好的动力性目标。因此，可发展多种动力耦合装置，有传统的行星齿轮耦合器等，也可尝试集离合、动力合成、变速功能于一体的双离合自动变速动力偶合器等［５。；在控制策略上，可建立更优的模型，比如瞬时优化算法与逻辑门限判断相结合的白适应控制策略阳］。 ２）能量存储装置（电池）要具有较高的比功率，以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要。 电池还要具有快速充电能力，以保证制动时能量　万方数据

混合动力汽车控制策略的分析

混合动力汽车控制策略的分析 摘要：混合动力汽车的动力系统基本可分为串联式、并联式和混联式3种，对并联型和串联型混合动力汽车控制策略研究现状进行分析。混联式混合动力系统结合了串联式和并联式两种结构的优点，使得能量流动的控制和能量消耗的优化具有更大的灵活性和可能性，并对混联式结构的几种控制方案进行了分析。指出混合动力汽车的控制策略不十分完善，需要进一优化。控制策略不仅仅要实现整车最佳的燃油经济性，而且还要兼顾发动机排放、蓄电池寿命、驾驶性能、各部件可靠性及整车成本等多方面要求，并针对混合动力汽车各部件的特性和汽车的运行工况，使发动机、电动机、蓄电池和传动系统实现最佳匹配。 关键词：混合动力汽车结构控制策略 1、混合动力汽车的研究背景 混合动力汽车是兼顾了电动汽车和传统汽车优点的新一代汽车结构型式，因其具有低油耗低排放的潜力，其动力性接近于传统汽车，而生产成本低于纯电动汽车，因此，最近几年来对混合动力汽车的研究开发成为世界上各大汽车公司、研究机构和大学的一个热点。以相信，在电动汽车的储能部件—电池没有根本性突破以前，使用混合动力电动汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。 混合动力电动汽车与传统的内燃机汽车和电动汽车不同，它一般至少有两种车载能量源，其中一种为具有高功率密度的能量源。利用两种能量源的特性互补，实现整车系统性能的改善和提高。要实现两者之间相互协调工作，这就需要有良好的控制策略。控制策略是混合动力汽车的灵魂，它根据汽车行驶过程中对动力系统的能量要求，动态分配发动机和电动机系统的输出功率。采用不同的控制策略是为了达到最优的设计目标，其主要目标为：最佳的燃油经济性、最低的排放、最低的系统成本、最佳的驱动性能。 当前开发研制的混合动力汽车可以分为三类：串联式、并联式、混联式混合动力电动汽车。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。目前提出的混合动力汽车控制策略还不成熟，实用性不强，只有基于工程经验进行设计的逻辑门限控制策略在实际商品化混合动力汽车中得到了应用。开发一种成熟实用的控制策略仍然是目前亟待解决的难题。随着对混合动力系统控制策略研究的深入，诸如自适应控制、模糊逻辑控制等方法也有运用。自适应控制策略，实际上是一种实时控制策略，它同时考虑了发动机的燃油消耗和排放。由于实时控制策略能够保证在任一时刻都是由效率最优的部件工作，因此其燃油经济性要优于模糊逻辑控制策略。但是实时控制策略过分依

精华篇：混合动力核心控制技术方案图文全解珍藏!

精华篇：混合动力核心控制技术方案图文全解珍藏！ 精华篇：混合动力汽车控制技术方案图文全解【导读】1.广义上说，混合动力汽车（Hybrid Vehicle）是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的 车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供。 2. 通常所说的混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV），即采用传统的内燃机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源。 3.混合动力汽车使用的电动力系统中包括高效强化的电动机、发电机和蓄电池。蓄电池使用的有铅酸电池、镍锰氢电池和锂电池，将来应该还能使用氢燃料电池。一。混合动力系统分类：1.根据混合动力驱动的联结方式，一般把混合动力汽车分为三类：①串联式混合动力汽车（SHEV）：主要由发动机、发电机、驱动电机等三大动力总成用串联方式组成了HEV的动力系统。②并联式混合动力汽车（PHEV）：发动机和发电机都是动力总成，两大动力总成的功率可以互相叠加输出，也可以单独输出。③混动式混合动力汽车（PSHEV）：综合了串联式和并联式的结构而组成的电动汽车，主要由发动机、电动-发电机和驱动电机三大动力总成组成。2.根据在混合动力系统中混合度的不同，混合动力系统还可以分为以下四类：①微混合动力系统。代表的车型是

PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz。从严格意义上来讲，这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。 ②轻混合动力系统。代表车型是通用的混合动力皮卡车。轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和 停止，还能够实现：（1）在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；（2）在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间 进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。③中混合动力系统。本田旗下混合动力的Insight, Accord 和Civic 都属于这种系统。中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增加了一个功能：在汽车处于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高，可以达到30%左右，目前技术已经成熟，应用广泛。④完全混合动力系统。丰田的Prius 和未来的Estima属于完全混合动力系统。该系统采用了272-650v的高压启动电机，混合程度更高。与中混合动力系统相比，完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发 展方向。二。混合动力方案详解：1.串联式:1.1结构：串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它