混合动力汽车的控制策略优化研究

混合动力汽车的控制策略优化研究

吴海啸张涌叶进

（南京依维柯汽车有限公司）

摘要

控制策略优化是提高混合动力各方面性能的最关键技术。混合动力汽车由其成本所限不适合过于复杂的控制算法。本文提出一种优化模糊控制方法，离线进行发动机优化控制计算后，运用模糊控制算法实现综合优化控制，仿真实验证明其优于基础的电辅助逻辑控制。通过调整各优化目标的权值和修改模糊控制规则灵活地实现不同的控制目标。

关键词：混合动力优化模糊控制

面对石油资源短缺和环境问题对汽车工业的新挑战，混合动力汽车（ＨＥＶ）应运而生，目前各大汽车厂商、研究机构及高校纷纷投入较大的精力研究改善混合动力汽车的燃油经济性和排放性能。在混合动力系统结构、动力总成参数匹配、发动机等确定的情况下，优化ＨＥＶ控制策略是最可行、最重要的途径。

ＨＥＶ控制策略核心是实时合理的分配发动机和电机的动力输出，在保证整车动力性的基础上实现燃油经济性和排放性能的提高。在研究初期，采用依靠直观思维的逻辑门限分配策略［１］，随着研究的深入，人们引入了各种优化算法来设计能量管理策略。常见的做法是根据工程经验设置参数初值，然后通过试错法对这些参数进行调整，显然，这种方法难以找到全局最优解；大量文献曾报道优化控制算法研究，包括基于全局优化的算法［２，３］，基于ＳＯＣ变化量补偿的算法［４］，遗传算法［５］等，但由于ＨＥＶ控制策略优化空间具有高度非线性、不连续、多模态等特点，一些优化算法会失效，很难建立起明确的目标方程式，更难以实现多目标优化。本文提出一种将优化算法与模糊控制相结合的方法，可降低计算难度，同时兼顾电机特性和电池特性，并以某混合动力轻型商用车为基础进行设计并仿真，验证了其有效性。

1.1整车结构及参数简介

本文轻型商用车采用ＩＳＧ电机轻度混合并联系统结构，图１为系统结构图，其中发动机为某１．８Ｌ电喷汽油机，最大功率８８ｋＷ，最大扭矩１６０Ｎｍ。ＩＳＧ电机转子取代发动机飞轮，额定功率１５ｋＷ，额定扭矩７０Ｎｍ，峰值功率３０ｋＷ。变速器为手动五速变速器，整车质量３５００Ｋｇ。电池容量８Ａｈ，额定电压２８８Ｖ。

1.2控制策略设计

混合动力汽车控制目标是实现整车油耗和排

引言

1控制策略设计

图2控制策略简图

放的综合优化，同时让电机工作在较优区间，保证电池不能过充或过放。因参数空间具有非线性，不连续，多模态等特点，直接进行整车油耗和排放，电机，电池工作特性等的多目标优化难以实现，经典的逻辑门限控制基于事先确定好的控制规则，虽实现简单，但无法精确量化，控制精度不高。因此，本文采用了以下控制策略：首先针对所选发动机特性，离线完成多目标优化工作曲线的制定，将整车需求转矩与发动机最佳扭矩的比值，电机转速，电池ＳＯＣ作为模糊控制器的输入，进行模糊控制，最终实现ＨＥＶ控制的综合优化。对于制动工况，控制器根据ＳＯＣ及电机状态，将需求扭矩在电机制动能量回收和机械制动之间合理分配。图２为整车控制策略示意简图。

发动机模型是ＨＥＶ控制的基础之一。数值模型因其简单易实现成为最常用的发动机建模方法。将实验测得的发动机数据拟合成三维ＭＡＰ

图，如转速－扭矩－油耗ＭＡＰ图，如图３所示，分别取抽样的等转速平面与其交线上油耗最低点对应的扭矩，将这些对应的油耗最低点绘制在转速－扭矩二维平面上，即得发动机油耗最佳扭矩线，同样的方法可以得到各排放最佳扭矩线，如图４

所示。

发动机工况优化的目标是，油耗最低，各排放最低，从图４可以看出，油耗和排放指标冲突，因此本文采用归一加权法来折衷实现多目标优化。目标函数：

Ｊ＝ω１ＦＣ１＋ω２Ｅ１ＣＯ＋ω３Ｅ１ＮＱｘ＋ω４Ｅ１ＨＣ

其中，

ωｉ（ｉ＝１，２，３，４）是各目标的权重系数，ＦＣ１，Ｅ１ＣＯ，Ｅ１ＮＯｘ，Ｅ１ＨＣ分别是油耗及各排放归一化值，为所取转速－扭矩点的油耗／排放值与对应转速下油耗／排放最低值的比。在一系列的转矩取值中，对应Ｊ最小的转矩值即为特定转速下的最佳转矩值

。发动机冷起动、稳定工作等不同的工

况下，发动机的油耗及排放特性不一样，需要分配

图1

系统结构图

2

发动机工况优化

图

4

发动机最佳扭矩

图3发动机转速扭矩油耗MAP 图

不同的权重系数。根据所选用发动机的特性，当发动机稳定工作时，分配给油耗和各排放参数的权重值分别设定为０．７５、０．０９、０．０７、０．０９，而在发动机冷机起动的过程中，由于三效催化系统没有达到正常的工作温度，尾气排放非常严重，ＨＣ和ＣＯ较稳定工作时有成倍的增加，此时在优化目标的权重分配上，应该根据发动机特性适当加重对排放的考虑，而适当降低油耗的权重值。可以发动机冷却水温度来判断状态，如表１所示。

按上述方法，进行离线计算，即可制定出不同状态下的发动机折衷最优工作曲线（转速－扭矩二维表），实际控制中，根据当前发动机冷却水温和转速查找当前发动机最佳扭矩。

要实现混合动力能量最佳分配，不只要发动机工作在最佳状态，还需要考虑其它动力系统部件的状态，模糊控制不依赖于精确的数学模型，适合解决复杂问题，且可以兼顾电机、电池的效率，同时，模糊控制能更细微地设计控制规则，提高整车平稳感。

所设计的模糊控制器，需根据当前整车需求扭矩，发动机最佳扭矩，电池ＳＯＣ值，电机转速及其特性，确定发动机的目标扭矩，根据整车需求扭矩等于发动机目标扭矩和电机目标扭矩之和的原则，确定电机工作状态及目标扭矩。控制原则是：１）首先保证整车需求扭矩的输出；２）当整车需求

扭矩偏小，发动机当前转速对应的最佳扭矩较大时，若电池ＳＯＣ低，可以根据电机转速特性及ＳＯＣ值适当发电以维持ＳＯＣ在理想范围；３）当整车需求扭矩偏大，发动机当前转速对应的最佳扭矩较小时，若电池ＳＯＣ足够高，则让电机提供合适的辅助扭矩；４）若电池ＳＯＣ过低，为保护电池，电机将不提供转矩。

输入变量隶属度函数的设计主要是根据发动机，电池，电机的工作效率特性，确定各自高效运行的模糊集。其中，电机转速的模糊论域设为［０６０］，即量化因子为０．０１，整车需求扭矩与发动机最佳扭矩比值的语言变量个数和论域是根据整车需求扭矩的最大值和发动机最佳运行区来确定的，输出变量（发动机目标扭矩与发动机最佳扭矩的比值）的论域是根据发动机最大扭矩和发动机最

佳扭矩来确定的，各变量隶属函数取最简单的三角函数，具体如图５所示。

表1

权重分配表

发动机冷却水

温/

℃

ω

1（油耗）

ω

2（CO ）

ω3（NOx ）

ω4(HC)<45℃0.60.150.10.1545℃-80℃0.70.10.10.1>80℃

0.75

0.09

0.07

0.09

3

模糊控制策略设计

（ａ）电机转速

（ｂ）电池ＳＯＣ

（ｃ）整车需求转矩相对比值ｋ＿Ｔｄｍｄ

图6

控制策略模型

（ｄ）发动机目标转矩相对比值ｋ＿ｏｐｔ

图5输入输出变量隶属函数

ＭＡＴＬＡＢ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中，模糊输入与模糊输出通过模糊控制规则建立一一对应的关系。根据具体的控制要求，本文采用模糊控制的Ｍａｍｄａｎｉ型确立了１２０条规则，清晰化运算采用加权平均法，部分规则如下：

１）ｉｆ（ｍ＿ｓｐｄｉｓｌｏｗ）ａｎｄ（ｋ＿ＴｄｍｄｉｓＡ）ａｎｄ（ＳＯＣｉｓｔｏｏ＿ｌｏｗ）ｔｈｅｎ（ｋ＿ｏｐｔｉｓｒ３）

２）ｉｆ（ｍ＿ｓｐｄｉｓｏｐｔｉｍａｌ）ａｎｄ（ｋ＿ＴｄｍｄｉｓＤ）ａｎｄ（ＳＯＣｉｓｎｏｒｍａｌ）ｔｈｅｎ（ｋ＿ｏｐｔｉｓｒ７）

３）ｉｆ（ｍ＿ｓｐｄｉｓｈｉｇｈ）ａｎｄ（ｋ＿ＴｄｍｄｉｓＥ）ａｎｄ（ＳＯＣｉｓｈｉｇｈ）ｔｈｅｎ（ｋ＿ｏｐｔｉｓｒ７）

４）ｉｆ（ｍ＿ｓｐｄｉｓｏｐｔｉｍａｌ）ａｎｄ（ｋ＿ＴｄｍｄｉｓＣ）ａｎｄ（ＳＯＣｉｓｌｏｗ）ｔｈｅｎ（ｋ＿ｏｐｔｉｓｒ７）

当整车需求扭矩为负时，遵循制动能量分配策略，即将需求的制动扭矩在电机和机械制动之间合理分配，其原则是：在保证制动安全的情况下，尽可能多地回收制动能量。具体来说就是，在轻微制动和非紧急制动时，用电机制动以回收能量；紧急制动时，用机械制动保证制动安全。

Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中建立的控制策略模型如图６所示，其中，驾驶员模块根据驾驶循环的目标车速和整车实际车速计算整车需求扭矩，发动机优化模块根据发动机当前转速和水温查表计算最优转矩，模糊输入比例模块将电机转速转化到模糊论域，模糊控制模块运用模糊推理处理输入数据后

输出发动机目标扭矩，电机目标扭矩确认模块根据整车需求扭矩与发动机目标扭矩计算电机目标扭矩。当整车需求扭矩为负时，制动扭矩分配模块计算电机制动能量回收扭矩和机械制动扭矩。

根据车型各部件参数，对ＡＤＶＩＳＯＲ软件中建立的整车仿真模型中各部件参数进行修改（同时对部分部件模型结构进行一些必要修改），上述控制策略模型替换原来的控制模块，进行整车仿真。对同一整车结构及部件参数，在相同行驶工况下分别对本文提出的优化模糊控制策略和基础的电辅助逻辑控制策略进行仿真，结果对比以证明优化模糊控制较优。选择相当于我国市区加市郊综合行驶循环实验工况ＮＥＤＣ，最高车速

１２０ｋｍ／ｈ，平均车速３３．２１ｋｍ，

测试距离１０．９３ｋｍ。

4

实验分析

（ｂ）电辅助控制发动机输出扭矩

图8发动机输出扭矩

（ｂ）电辅助控制ＳＯＣ变化

图7SOC 变化

从表２和图７，图８的仿真结果可以看出，优化模糊控制策略优于电辅助策略，有效地降低了油耗和各排放。在优化模糊控制策略控制下，发动机一直工作在优化曲线附近且扭矩输出更平稳；电池ＳＯＣ变化更平稳，ＳＯＣ降低较少，有利于延长其使用寿命。

以上分析充分说明，优化模糊控制策略目标不仅可降低发动机的能量消耗，使其尽量在较优

区间运行，而且兼顾了电机的效率和蓄电池的使用寿命，且对发动机的优化采用加权法，可通过调整权值以适应不同的发动机特性或达到不同的控制目标，是一种较理想的控制策略。电气辅助控制策略只考虑发动机的工作区间，对电池的寿命和排放考虑不周，同时由于其使用简单的逻辑门限控制法，发动机扭矩会出现较大的波动。

用查表法实现上述控制策略的实际控制器，经实车实验所得各指标与表２中相比，误差小于３％，这是因为查表是用线性插值的，与在线计算有一定误差，不过３％的误差在允许范围内，实车实验发现汽车加速性能与电气辅助控制策略相比有些下降，这是由于优化模糊控制策略进行折中计算的结果，但其结果完全可以满足正常行驶的需要

。

（ａ）优化模糊控制ＳＯＣ

变化

表2

仿真测试结果

燃油消耗（L ·(100km

）

CO(g/(km)-1)HC(g/(km)-1)NOx(g/(km)-1)原型车20 2.986 1.240.886电辅助17.6 3.124 1.2140.865优化模糊

16.44

2.63

1.05

0.785

（ａ）优化模糊控制发动机输出扭矩

5

结论

大锥齿轮兼起制动盘的作用，即降低了电动汽车的非簧载质量，又提高了整车的行驶平顺性。

（２）对采用此机构的电动汽车在不同转向模式下的驱动电机的转速控制进行了理论分析，并在ＮＸ中建立了三维模型，通过仿真分析验证了理论分析的正确性。

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（上接第６页）

１）所设计的优化模糊控制策略经仿真实验证明优于基础的电辅助策略，能兼顾发动机，电机，电池的特性，优化发动机运行区间的同时保证电机尽量运行在其高效区，同时延长电池寿命。

２）可以根据不同的发动机特性或控制目标调整优化权值，灵活性好，应用范围广。

３）用查表法即可简便地实现，不会造成成本的明显提高而弱化ＩＳＧ系统的成本优势。

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混合动力汽车发展现状及趋势

混合动力汽车发展现状及趋势

混合动力汽车发展现状及趋势 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的地位。本文主要对混合动力汽车发展的必然性，及其我国在发展中存在的一系列问题进行了分析。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的发展中提出了展望。关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的发展, 汽车保有量逐年增加汽车尾气对空气的污染也日益加重, 这对石油资源和生态环境带来极大的挑战。因此汽车行业不得不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重大的进展。但是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池本身的污染等问题, 使得电动汽车的发展进度和产业化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电动机和辅助动力单元组合作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发机或动力发电机组。这样既利用了发动机持续工作时间长, 动力性好的优点, 又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的发展前景。 1.国内外发展现状 1.1 国外发展现状

20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产 厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV 的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997 年8 月推出其第一款混合动力 汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus, 同年12 月,推出Toyota Prius（普锐斯）这是世界第一款 大量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销 售以来,截止到中Prius 标准型每升汽油可行驶35.5 公里。到2010 年7 月31 日,累计销量已超过268 万辆。目前市场上正热销的两款车型分别为 丰田Prius 和本田Insight 。在2010年4 月份举 办的北京车展上,共有8 款日系混合动力汽车展出, 其中丰田第三代普锐斯性能最优越,本田Insight 被 认为同级中最省油,本田CR-Z 具有运动风格受到人 们的关注。日本国内对混合动力汽车产业有长期的发展规划,政府大力扶持产业技术发展,出台一系列税收优惠政策及奖励措施,促进混合动力汽车销售,拉动内需;规划长远发展战略。 美国三大汽车公司原来只是小批量生产、销售过电动汽车,而混合动力和燃料电池电动汽车还未能实现产业化,日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。美国能源部与三大汽车公司于1993 年签订了混合动力电动汽车开发合同,并于1998年在北美国际汽车展上出了样车。2005年9 月通用汽车、戴姆勒·克莱斯勒与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟,以共同开发混合动力推进系统的合作。2009 年美国混合动力汽车销量达到 29.032 万辆虽然占美国汽车市场份额只有2.8%,但从2005 年起呈逐年上升趋势预计,美国的混合动力汽车2013 年将达到 87.2 万辆,市场占有率将达到5%。 1.2 国内发展现状目前，我国在新能源汽车的自主创新过

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<

混合动力汽车发展现状及趋势

混合动力汽车发展现状及趋势 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的地位。本文主要对混合动力汽车发展的必然性，及其我国在发展中存在的一系列问题进行了分析。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的发展中提出了展望。 关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的发展,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对空气的污染也日益加重,这对石油资源和生态环境带来极大的挑战。因此汽车行业不得不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重大的进展。但是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池本身的污染等问题,使得电动汽车的发展进度和产业化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电动机和辅助动力单元组合作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发机或动力发电机组。这样既利用了发动机持续工作时间长,动力性好的优点,又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的发展前景。 1.国内外发展现状 1.1国外发展现状 20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997年8月推出其第一款混合动力汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus,同年12月,推出Toyota Prius(普锐斯)这是世界第一款大量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销售以来,截止到中Prius标准型每升汽油可行驶35.5公里。到2010年7月31日,累计销量已超过268万辆。目前市场上正热销的两款车型分别为丰田Prius和本田Insight。在2010年4月份举办的北京车展上,共有8款日系混合动力汽车展出,其中丰田第三代普锐斯性能最

国内外混合动力汽车发展概况

一、混合动力汽车概述 1.1混合动力汽车 通常所说的混合动力一般指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油）和电能的混合。混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。 1.2混合动力汽车分类 1.2.1 只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”。燃料发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动系统只是电动马达。以发动机为主动力，电动马达 作为辅助动力的“并联方式”。 这种方式主要以发动机驱动行 驶，利用电动马达所具有的再 启动时产生强大动力的特征， 混联式（PSHEV） 在低速时只靠电动马达驱动 行驶，速度提高时发动机和电 动马达相配合驱动的“串联、 并联方式”。启动和低速时是 只靠电动马达驱动行驶，当速

1.2.2按照车辆对电能的依赖程度分类 二、国外混合动力汽车发展现状 2.1日本混合动力汽车市场发展现状

2.1.1日本混合动力汽车市场销量 丰田汽车在1997年推出了混合动力车型，到2012年4月份在日本累计销售170万辆，其中丰田普锐斯系列混动车型销量达137万辆。本田从1999年开始销售混动车型，到2009年1月累计销售25239辆，而本田Insight车型在2010年3月推出之后的一年内销量就突破10万辆 2.1.2日本混合动力政策

2.1.3日本混合动力代表车型介绍 丰田公司第一代普锐斯上市 1997 2001 2009 2012 2020

Toyota Prius α-2012 Toyota Prius c-2011 Honda Insight-2012 Honda Civic-2011 尺寸（长×宽×高）4615×1775×1574mm 4000×1690×1450mm 4376×1695×1425mm 4504×1754×1430mm 混合动力模式全混+行星齿轮全混中混中混-第四代IMA混合动力系统发动机 1.8 L 2ZR-FXE I4 Dual VVT-i 73Kw/5200rpm 1.5L 1NZ-FXE VVT-i I4 54KW 1.3 L LDA series I4 i-VTEC 73kw/5800rpm 1.5-liter i-VTEC 发动机 69kw/6000rpm 电动机60kw 45kw 直流无刷电机，10kw - 电池类型201V镍氢电池- 镍氢蓄电池锂离子电池百公里油耗 5.6L 2.86L 5.6L 5.3L 2.2美国混合动力汽车市场发展现状 2.2.1美国市场混合动力车型销量 美国作为全世界最大的混合动力市场，到2011年5月累计市场销量已突破200万辆。从1999年至2012年5月混合动力轿车及SUV车型总销量达到2,303,825辆，其中丰田普锐斯系列车型销量为1,175,034辆，占51%的市场份额。

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

混合动力汽车发展现状及趋势分析

混合动力汽车发展现状及 趋势分析 (本文为word格式，下载后可任意修改)

摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的地位。本文主要对混合动力汽车发展的必然性，及其我国在发展中存在的一系列问题进行了分析。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的发展中提出了展望。 关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的发展,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对空气的污染也日益加重,这对石油资源和生态环境带来极大的挑战。因此汽车行业不得不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重大的进展。但是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池本身的污染等问题,使得电动汽车的发展进度和产业化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电动机和辅助动力单元组合作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发机或动力发电

机组。这样既利用了发动机持续工作时间长,动力性好的优点,又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的发展前景。 1.国内外发展现状 1.1国外发展现状 20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997年8月推出其第一款混合动力汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus,同年12月,推出Toyota Prius(普锐斯)这是世界第一款大量生产的混合动力汽车。自第一代Prius开始销售以来,截止到中Prius标准型每升汽油可行驶35.5公里。到2010年7月31日,累计销量已超过268万辆。目前市场上正热销的两款车型分别为丰田Prius 和本田Insight。在2010年4月份举办的北京车展上,共有8款日系混合动力汽车展出,其中丰田第三代普锐斯性能最优越,本田Insight被认为同级中最省油,本田CR-Z具有运动风格受到人们的关注。日本国内对混合动力汽车产业有长期的发展规划,政府大力扶持产业技术发展,出台一系列税收优惠政策及奖励措施,促进混合动力汽车销售,拉动内需;规划长远发展战略。

论文新能源汽车的现状与发展趋势解析

新能源汽车的现状与发展趋势 摘要：在能源危机和环境污染问题的压力下，寻找替代石油的新能源车成了必然的选择。本文对新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等定义、分类及特点进行了总结，综述了各类新能源汽车最新技术进展及其性能，通过分析新能源汽车应用现状，指出纯电动汽车和燃料电池汽车推广应用需解决的问题，对各类新能源汽车的发展前景进行了展望。 关键词：混合动力汽车，纯电动汽车，燃料电池，技术，现状，应用前景。 1 前言 1.1寻求新动力源的背景 随着世界能源危机和环保问题日益突出，汽车工业面临着严峻的挑战。一方面，石油资源短缺，汽车是油耗大户，且目前内燃机的热效率较低，燃料燃烧产生的热能大约只有35%—40%用于实际汽车行驶，节节攀升的汽车保有量加剧了这一矛盾；另一方面，汽车的大量使用加剧了环境污染，城市大气中CO的82%、NOx的48%、HC 加剧了温室效应，汽车的58%和微粒的8%来自汽车尾气，此外，汽车排放的大量CO 2 噪声是环境噪声污染的主要内容之一。我国作为石油进口国和第二大石油消费大国，污染严重，世行认定的20个污染最严重的城市有16个在中国。国内汽车产品水平与国外差距很大，平均油耗高出10%—30%，排放约为15—20倍，汽车工业面临的压力更大。 《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》已于2009年7月1日正式实施，《规则》强调说明：新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。 1.2 我国发展新能源汽车的重要意义 (1)发展新能源汽车是国民经济可持续发展的需要 我国用于汽车能源的石油资源是有限的，在几十年后必然会出现枯竭，要大量依赖从

混合动力车的混合度优化设计

三、混合动力车的混合度优化设计： 混合动力汽车的主要技术优势之一，就是从根本上解决了传统汽车由于“大马拉小车”而导致的油耗居高不下的问题，而这种技术优势能否得以充分发挥的关键是通过科学合理的选择混合度，实现真正意义上的“车马匹配”。混合度是混合动力汽车的重要设计参数及混合动力汽车特性参数设计的核心内容，其主要任务是合理确定各动力总成如发动机、电动机、电池的功率和容量等特性参数，而所有这些参数设计中，最为重要的是发动机与电动机功率的确定，即混合度的设计。本文提出了在一定的约束条件下混合度的最优确定原则，其主要的约束条件为动力性能与电池电量平衡。因此，与混合度设计相关的研究问题主要为动力系统总功率的设计方法（由动力性约束条件确定）、电池电量平衡策略（由燃油经济性要求确定）及混合度边值条件的研究。 （一）混合度的基本概念 所谓混合度，指的是电系统功率P elec 占总功率P total 的百分比，即： % 100?= P P t o t a l e l e c R (12-1) 对于不同的传动系构型，混合度的定义会略有不同。对于并联式混合动力汽车混合度定义为： %100?+= P P P e m m R (12-2) 对于串联式混合动力汽车，所有动力均由电动机提供，电动机功率也就是动力源总功率需求，它属于电电混合形式，即发动机发电机组输出的电功率和电池输出的电功率混合一起向电动机提供驱动功率，所以混合度定义为电池系统功率与电动机功率的比值： %100?= P P m ess R (12-3) 式中，P e ，P m 为发动机、电动机功率；P ess 为电能存储系统（即电池）功率。 上述动力源功率是指额定功率，它反映动力源的持续最大输出能力。 混合动力按混合度的分类： 从混合度定义可知，混合度越大．说明发动机占的比例越小，越接近纯电动汽车。相 反，混合度越小，相应发动机功率较大，越接近传统汽车。可以认为传统汽车是混合度为0 的混合动力汽车，而纯电动汽车是混合度为l 的混合动力汽车。

混合动力控制原理

混合动力控制原理

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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/fa3447559.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

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。

混合动力汽车发展现状及趋势

混合动力汽车成长现状及趋势 令狐采学 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的位置。本文主要对混合动力汽车成长的必定性，及其我国在成长中存在的一系列问题进行了阐发。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的成长中提出了展望。 关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的成长,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对空气的污染也日益加重,这对石油资源和生态环境带来极年夜的挑战。因此汽车行业不克不及不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重年夜的进展。可是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池自己的污染等问题,使得电动汽车的成长进度和财产化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电念头和帮助动力单位组合作为驱动力，帮助动力单位实际上是一台小型燃料发机或动力发机电组。这样既利用了发念头继续工作时间长,动力性好的优点,又可以阐扬电念头无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的成长前景。 1.国内外成长现状 1.1国外成长现状 20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的

重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997年8月推出其第一款混合动力汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus,同年12月,推出Toyota Prius(普锐斯)这是世界第一款年夜量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销售以来,截止到中Prius标准型每升汽油可行驶35.5公里。到7月31日,累计销量已超出268万辆。目前市场上正热销的两款车型辨别为丰田Prius和本田Insight。在4月份举办的北京车展上,共有8款日系混合动力汽车展出,其中丰田第三代普锐斯性能最优越,本田Insight被认为同级中最省油,本田CRZ具有运动气概受到人们的关注。日本国内对混合动力汽车财产有长期的成长规划,政府年夜力搀扶财产技术成长,出台一系列税收优惠政策及奖励办法,增进混合动力汽车销售,拉动内需;规划长远成长战略。 美国三年夜汽车公司原来只是小批量生产、销售过电动汽车,而混合动力和燃料电池电动汽车还未能实现财产化,日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导位置。美国能源部与三年夜汽车公司于1993年签订了混合动力电动汽车开发合同,并于1998年在北美国际汽车展上出了样车。9月通用汽车、戴姆勒·克莱斯勒与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟,以共同开发混合动力推进系统的合作。美国混合动力汽车销量达到29.032万辆虽然占美国汽车市场份额只有 2.8%,但从起呈逐年上升趋势预计,美国的混合动力汽车将达到87.2万辆,市场占有率将达到5%。 1.2国内成长现状 目前，我国在新能源汽车的自主立异过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、机电驱动系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发规划，通过产学研紧密合作，我国混合动力汽车的自主立异取得了一定进展。 形成了具有完全自主知识产权的动力系统技术平台，建立了混合动力汽车技术开发体系。混合动力汽车的核心是电池（包含电池管理系统）技术。除此之外，还包含发念头技术、机电控制技术、整车控制技术等，发念头和机电之间动力的转换和衔接也是重点。

混合动力车的混合度优化设计

三、混合动力车的混合度优化设计 混合动力汽车设计主要指整车特性参数设计．它是在系统构型与总成类型选择的基础上，对总成参数进行合理匹配设计与优化的一系列过程，其主要任务是合理确定各动力总成如发动机、电动机、电池的功率和容量等特性参数，而所有这些参数设计中，最为重要的是发动机与电动机功率的确定，即混合度的设计，因为在确定了发动机功率后，其他特性参数如发动机最高转速、最大转矩和机械传动系参数等都可以按传统汽车的设计方法来进行研究和确定，电池参数可依据电动机参数来进行选择，因此混合动力汽车特性参数设计的核心问题是两动力源之间功率的合理匹配，即混合度的设计。 （一）混合度的基本概念 所谓混合度，指的是电系统功率P elec 占总功率P total 的百分比，即： % 100?= total elec P P H (12-1) 对于不同的传动系构型，混合度的定义会略有不同。对于并联式混合动力汽车混合度定义为： %100?+= e m m P P P H (12-2) 对于串联式混合动力汽车，所有动力均由电动机提供，电动机功率也就是动力源总功率需求，它属于电电混合形式，即发动机发电机组输出的电功率和电池输出的电功率混合一起向电动机提供驱动功率，所以混合度定义为电池系统功率与电动机功率的比值： % 100?= m ess P P H (12-3) 式中，P e ，P m 为发动机、电动机功率；P ess 为电能存储系统（即电池）功率。 上述动力源功率是指额定功率，它反映动力源的持续最大输出能力。 从混合度定义可知，混合度越大．说明发动机占的比例越小，越接近纯电动汽车。相 反，混合度越小，相应发动机功率较大，越接近传统汽车。可以认为传统汽车是混合度为0 的混合动力汽车，而纯电动汽车是混合度为l 的混合动力汽车。 如图12-28所示．不同的混合度代表不同类型的汽车，从传统型到助力型、双模式、续驶里程延伸型．最后到纯电动，混合度是逐渐增大的。从混合动力汽车类型与混合度关系可 以看出，对于双模式型，即电功率与发动机功率基本相同，混合度约为50％。这种类型汽车的主要特点为：既可以充当传统汽车在郊外行驶，也可充当纯电动汽车以零排放模式行驶相当长距离。因此，这种系统的发动机、电动机与电池选择都较大．系统复杂，成本较高。续驶里程延伸型HEV 是在普通电动车辆上增加一附加的车载能源(或原动机)并及时为蓄电池补充充电(或承担部分车辆行驶功率)，减小蓄 电池的能量消耗，延长电动车辆的续行里程，其电池组容量通常较大，使整车质量与成本增加，另外，其电机功率通常大于发动机功率．即混合度大于50％。而助力型HEV ．发动机

【完整版】2020-2025年中国混合动力汽车HEV行业经营发展战略及规划制定与实施研究报告

（二零一二年十二月） 2020-2025年中国混合动力汽车HEV行业经营发展战略制定与实施研究报告 可落地执行的实战解决方案 让每个人都能成为 战略专家 管理专家 行业专家 ……

报告目录 第一章企业经营发展战略概述 (8) 第一节企业经营发展战略的重要性及意义 (8) 一、是决定企业经营活动成败的关键性因素 (8) 二、是实现企业快速、健康、持续发展的需要 (8) 三、是企业实现自己的理性目标的前提条件 (9) 四、是企业长久地高效发展的重要基础 (9) 五、是企业充满活力的有效保证 (9) 六、是企业及其所有企业员工的行动纲领 (10) 七、是企业扩展市场、高效持续发展的有效途径 (10) 八、是执行层行动的指南 (10) 第二节制定实施企业经营发展战略的作用 (10) 一、有助于企业准确判断外在危机和机遇 (11) 二、有助于明确企业核心竞争力 (11) 三、有利于提升企业的持久竞争力 (11) 四、有助于企业找准市场定位 (11) 五、有助于企业内部控制、管理与执行 (12) 六、有助于优化资源，有利于实现资源价值最大化 (12) 七、有助于增强企业的凝聚力和向心力 (12) 八、有助于优化整合企业人力资源，提高企业效率 (12) 九、有助于建立品牌形象，明确目标市场 (13) 十、有助于激励员工积极主动地完成目标 (13) 第三节企业经营发展战略的特性 (13) 一、全局性 (13) 二、纲领性 (13) 三、长远性 (14) 四、导向性 (14) 五、保证性 (14) 六、超前性 (14) 七、竞争性 (14) 八、稳定性 (15) 九、风险性 (15) 第二章市场调研：2018-2019年中国混合动力汽车HEV行业市场深度调研 (16) 第一节混合动力汽车HEV市场概况 (16) 第三节2018-2019年全球混合动力汽车HEV行业发展情况分析 (19) 一、全球HEV市场销量及区域分布 (19) 二、全球主要市场HEV渗透率 (20) 三、全球HEV市场格局 (21) 第三节2018-2019年全球主要国家混合动力汽车HEV行业发展情况分析 (23) 一、美国市场：HEV销量与油价强相关 (23) 二、日本市场：增速已放缓，税收减免对HEV销量有促进作用 (25) 三、欧洲市场 (27)

3种类型混合动力汽车控制策略的分析

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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

混合动力汽车参数优化

混合动力汽车动力系统参数的优化方法 混合动力汽车各动力元件参数及控制策略参数对汽车性能有着很大的影响。对系统参数的优化研究已经成为现代汽车设计的一个重要环节，其主要思想是借助计算机工具，以重要的系统参数或控制参数为设计变量，确定目标函数及约束函数，建立系统匹配数学模型，结合可靠的汽车仿真工具软件，选择优化算法进行求解，得到一组最优解或近似最优解来指导汽车后续设计，从而达到系统最佳匹配。提高燃油经济性，减少排放，并且满足一定的动力性要求。[1] 1.优化算法 HEV 的系统优化是一个多变量多目标的非线性约束优化问题, 其一般形式可表示为 一般处理此类优化问题的优化算法按需不需要计算函数的导数信息分为基于梯度的算法和非梯度算法两大类。 基于梯度的算法, 需要计算函数的导数信息, 其中SQP算法是求解约束优化问题最有效的解法之一。其基本思想是：在每一迭代步通过求解一个二次规划子问题来确定一个下降方向，以减少价值函数来取得步长，重复这些步骤直到求的原问题的解[2]。matlab非线性规划工具箱中的FMINCON函数使用了这一算法。 但是混合动力汽车系统比较复杂，其函数导数信息不易计算，而错误的导数信息将会影响最优解的搜索方向以及收敛性, 从而陷入局部最优。图1是一个两变量的HEV优化决策空间,可以看出含有多个局部最优解，因此在这里基于梯度的算法往往会失效。

图1 非梯度算法不需要计算函数的导数信息，因此可以收敛到全局最优。目前应用于HEV 系统优化的非梯度算法有Complex, DIRECT 等, 都具有较好的效果。 DIRECT算法是一种确定性全局优化算法，特别适用于具有确定变量空间的函数寻优。在DIRECT 算法中，对取值范围进行归一化，从而将变量空间变成一个n维超立方。该算法首先计算变量空间中心点处函数值，然后不断分割变量空间并比较分割出的子空间中心点处函数值，最终获得全局最优函数值[3]如文献3中就是采用DIRECT进行参数的优化。 随着现代最优化技术的发展,现代优化算法如模拟退火、遗传算法、粒子群算法等也逐渐应用于混合动力汽车系统参数的优化。 在HEV 中应用较多的是遗传算法( GA) 。遗传算法是模拟自然界遗传机制和生物进化论而形成的一种过程搜索全局最优解的算法[4].文献5中就是采用遗传算法进行参数的优化。遗传算法能实现多目标优化，因此具有很大的研究和应用价值，是国内外优化算法研究的重要方向。 但是基本遗传算法（Simple Genetic Algorithm ,SGA）难以兼顾多样性和收敛性的问题，容易出现早熟现象（即很快收敛到局部最优而非全局最优）、后期收敛速度慢、遗传漂移现象、局部寻优能力较弱、进化速度缓慢等问题，因此可以结合其他算法的优点对基本遗传算法进行改进，构成混合遗传算法（Hybrid Genetic Algorithm）[6]。混合遗传算法的实现主要有两类[7]：一是对遗传算法本身做进一步改进，如基于小生境的遗传算法（Niched Genetic Algorithm,NGA）和自适应遗传算法 (Real-coded Adaptive Genetic Algorithm , RAGA)[8]等；二是将遗传算法与其他优化算法结合(如SQP、模拟退火算法[9]等)，从而提高局部寻优能力。 DIRECT和遗传算法的运算速度都比较慢，文献10中的运算时间达到了86个小时。而文献13中利用DIRECT和GA-SQP算法优化单目标函数则分别用了144h和121h，尽管如此仍未得到全局最优解。 粒子群算法（Particle Swarm Optimization，PSO）与遗传算法类似，也是一种模拟自然规律的优化算法。系统初始化为一组随机解，通过迭代搜寻最优值。但是它没有遗传算法用的交叉(crossover)以及变异(mutation)，而是粒子在解空间追随最优的粒子进行搜索。同遗传算法比较，PSO的优势在于简单容易实现并且没有许多参数需要调整。目前已广泛应用于函数优化，神经网络训练，模糊系统控制以及其他遗传算法的应用领域。如文献11中就是采用粒子群算法进行参数的优化。理论上粒子群算法也可以应用于多目标优化问题，但是其不像遗传算法那样已经相对比较成熟，仍停留于研究的初步阶段。