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2010-01-2195 动力匹配和插电式串连混合动力汽车的控制策略 Power Matching and Control Strategy of Plug-in Series Hybrid Electric Car Yongzheng Sun, Xianjing Li, Jun Deng, Zongjie Hu and Liguang Li Tongji Univ. Anzhi Yang and Wenkai Sun Geely Automobile Research Int 翻译：合肥工业大学车辆工程专业 研究生2012级 摘要 本篇文章，是基于插电式串联混合动力的开发工程，来分析汽车解决技术和动力系统参数的匹配。汽车控制策略根据混合动力汽车的特征来确定和优化。插电式串联混合，以逻辑阈值的开关控制策略为基础规则，根据一些关键因素选择电荷消耗（CD）模式和维持电荷（CS）模式，比如环境、性能要求、技术要求和成本。并且随后建立汽车控制策略的结构和模式来实现车辆的能源管理和动力系统控制。 电动驱动系统匹配、能源储存系统设计参数的选择基于车辆性能的要求、系统结构和控制策略。辅助动力单元的参数匹配也由多目标优化和对轻型车辆功率平衡驱动循环的方法来实施，与此同时也确定了最佳发动机工作点。 结果显示了动力传动系统的参数设计是可行的。具有直接起动——停止发动机和制动反馈的的能力，所设计的控制策略有助于在各种车辆运行条件下，合理有效地分配能源在发动机、马达和电池中流动。按照电荷消耗模式和维持电荷模式，设计出的车辆能够很好地满足所期望的要求。 引言 随着中国经济的迅速发展，对汽车的需求日益增加，并且在2030年中国拥有汽车的人预计将达到2亿7千万，这将导致对石油资源的过度消耗和增加环境污染[1]。混合动力汽车将在一个短时期内代替传动汽车，因为它具有节省能源的潜力、技术成熟、成本相对较低的特征[2].插电式电动汽车（PHEV）是一种具有充电电池的混合动力汽车，可以通过连接到外部电源接头来充满电储存起来。插电式混合电动汽车在频繁启动和低速城市条件下行驶以避免发动机怠速和低速运行条件，从而提高发动机效率[3]。他也可以在一定的行驶里程内依靠电力来驱动，以减少对石油能源的以来和减少有害气体的排放。在本篇文章中，插电式混合动力汽车的配置设计和基于规则的逻辑阀值的开关控制策略是基于B级常规车辆确定的。车辆运行模式，比如分析电荷消耗模式和维持电荷模式，电动驱动系统的参数、能量储存系统和辅助动力单元的选择和匹配以满足所期望的车辆动力性能和行驶范围，同时也提高了汽车的燃油经济性。 Table 1. Vehicle Parameters and Desired Performance 表1 车辆参数和所期望的性能 车辆尺寸（mm*mm*mm） 4635*1789*1470 估计整车整备质量（kg） 1500 估计最大质量（kg） 1950 30分钟最大转速（km/h） 130 30km/h的最大爬坡度（%） 大于20 0-100km/h加速时间（s） 纯电动60km/h里程（km） 车辆参数性能和系统结构 车辆参数 研发的汽车是专为城市和郊区使用的，这就要求低功耗的性能要求，但是对燃油经济性的要求更高。混合动力汽车目前的成本高，需要采用低成本的电力系统使混合动力汽车尽快地商业化。因此，本文中使用的是串联式混合动力汽车的结构。 Figure 1. Daily Distance Distribution Collected by NPTS 图 1 全国个人交通调查收集的日行驶里程分布 基线的混合动力车是1.8 L的B级车。图1显示了美国车辆日行驶里程分布，该分布基于在全国1995年个人交通调查收集的数据（NPTS）。尽管其他地区的日行驶里程分布不同，但是一般来说，它有相似的趋势。这里NPTS的结果在本次研究中作为实例来分析。可以发现车辆日行驶里程在60英里（约96.6km）内的累积概率为60%。鉴于动力电池不是经常处于满电状态，汽车的全电动范围为110km[4]。车辆参数和所希望的性能如表1所示。 车辆结构 图2中显示了插电式串联混合动力汽车的结构。传动系统由电动驱动系统、能量储存系统和辅助动力单元组成。驾驶员通过转向轮、制动和加速踏板驱动汽车。额外的能量由汽油和外部充电来输入。 车辆用牵引电机驱动。牵引电机通过一个电池组和内燃机发电机组供电。这两个供电源在电力电子技术的基础上合并在一起，并且是可控电耦合装置。许多操作模式根据驾驶员的动力需求和传动系统的运行状态来选择[5]。 车辆运行模式和动力控制策略 插电式混合动力汽车的运行模式 当在确定插电式混合动力汽车的运行模式的时候，必须使电池的能量的初始电能得到充分利