汽車行業(yè)的快速發(fā)展促進(jìn)了汽車電子行業(yè)的發(fā)展，混合動(dòng)力車型(Hybrid Electric Vehicle，HEV)作為汽車行業(yè)的新發(fā)展方向，受到了國家的重視。從技術(shù)、節(jié)能減排效果、產(chǎn)業(yè)化能力等諸多方面考慮，混合動(dòng)力具備了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的優(yōu)勢(shì)，將在較長一段時(shí)間內(nèi)占據(jù)優(yōu)勢(shì)。混合動(dòng)力車輛技術(shù)避免了純電動(dòng)車輛在電池技術(shù)和能源基礎(chǔ)設(shè)施上的不足，成為近期新型車輛研究開發(fā)的熱點(diǎn)。經(jīng)過國家“863計(jì)劃”的支持與發(fā)展，我國的混合動(dòng)力車輛技術(shù)正在迅速邁向產(chǎn)業(yè)化。
1 混合動(dòng)力控制系統(tǒng)
實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力車共有三個(gè)關(guān)鍵因素：能夠?qū)ζ囘\(yùn)行狀態(tài)詳細(xì)監(jiān)控的系統(tǒng)；分析監(jiān)控系統(tǒng)所獲取的信息，并發(fā)出相應(yīng)的控制命令；相比一般電子系統(tǒng)，混合動(dòng)力車電子控制系統(tǒng)工作在車內(nèi)非常惡劣的環(huán)境，電磁干擾、振動(dòng)、灰塵等都會(huì)造成技術(shù)上的瓶頸，如圖1所示。
本文對(duì)混合動(dòng)力車進(jìn)行了研究，系統(tǒng)地分析了混合動(dòng)力車的各個(gè)重要組成部分的核心技術(shù)，提出一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的混合動(dòng)力車的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例。該系統(tǒng)采用了先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)和總線技術(shù)，集智能控制、信號(hào)采集、數(shù)據(jù)處理和通信于一體，控制實(shí)時(shí)性好，實(shí)現(xiàn)了整車控制智能化和多傳感器之間的有效融合。
2 動(dòng)力控制策略系統(tǒng)
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車由發(fā)動(dòng)機(jī)和蓄電池共同提供動(dòng)力，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)可進(jìn)行不同組合得到不同的驅(qū)動(dòng)方案，如：串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)。整車性能的好壞不僅與發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)等部件有關(guān)，還與其控制策略和優(yōu)化方法有關(guān)。按照能源組合的方式，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可按動(dòng)力驅(qū)動(dòng)方式分為串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(SHEV)和并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PHEV)。本文研究對(duì)象是SHEV。SHEV的特點(diǎn)適合城市行駛中頻繁起動(dòng)、加速和低速運(yùn)行工況，可使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳工況點(diǎn)附近穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，通過調(diào)整蓄電池和電動(dòng)機(jī)的輸出來達(dá)到調(diào)整車速的目的，從而提高在復(fù)雜工況下行駛的車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性，同時(shí)降低排放。在電池的荷電狀態(tài)(SOC)較高時(shí)還可以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，只利用電機(jī)進(jìn)行功率輸出，使發(fā)動(dòng)機(jī)避免在怠速和低速工況下運(yùn)行，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，減少有害物質(zhì)的排放。SHEV的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
混合動(dòng)力車需根據(jù)不同的行車狀況，以及動(dòng)力電池的實(shí)時(shí)參數(shù)來決定其相應(yīng)的控制策略。“動(dòng)力控制策略系統(tǒng)”分析和處理來自運(yùn)行狀況監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，判斷此時(shí)的電動(dòng)機(jī)應(yīng)該處于發(fā)動(dòng)機(jī)工作模式、動(dòng)力電池工作模式，或者是協(xié)同工作模式，然后發(fā)出相應(yīng)的控制命令。研究表明，好的系統(tǒng)控制策略應(yīng)是使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在其最大負(fù)荷的50 ％～65％，同時(shí)需要兼顧汽車的動(dòng)力性。策略控制的一個(gè)重要依據(jù)是動(dòng)力電池的SOC值，當(dāng)SOC值處于正常工作區(qū)(30％～75 ％)，動(dòng)力電池放電電流處于20～65 A范圍內(nèi)，如果此時(shí)駕駛員對(duì)汽車加速的要求低于30％，可采用動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)車輛。當(dāng)駕駛員對(duì)加速的要求為30％～65％，可利用此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)釋放的多余能量給動(dòng)力電池充電。當(dāng)駕駛員對(duì)加速的要求為65％～80％，由發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)汽車，直到其最大輸出功率。當(dāng)加速要求大于80％，可由發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力電池同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛。
另外，需考慮到動(dòng)力電池安全性和壽命，當(dāng)其SOC值變化超出了上述范圍，需及時(shí)合理地發(fā)出相應(yīng)的控制命令。當(dāng)SOC大于80％時(shí)，動(dòng)力電池強(qiáng)制放電，控制系統(tǒng)需改變此時(shí)的動(dòng)力混合度的比例，提高動(dòng)力電池的占總輸出功率的比例，此時(shí)不再收回發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的富裕能量。當(dāng)SOC小于20％，動(dòng)力電池進(jìn)入強(qiáng)制充電模式，此時(shí)由發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率的一部分要用于動(dòng)力電池充電，汽車此時(shí)完全由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。