混合動力基礎及并聯(lián)混合動力電動汽車控制策略

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1、混合動力基礎及并聯(lián)混合動力電動汽車控制策略1混合動力技術的分類及原理電動汽車（EV）[1]是21世紀清潔、高效和可持續(xù)得交通工具，是一種電力驅動的道路交通工具。電動汽車這個概念的內涵很廣泛，它包括蓄電池電動汽車或純電動汽車（BEV）、混合動力電動汽車（HEV）和燃料電池電動汽車（FCEV），涉及到很多學科，內容廣泛而且復雜，其核心技術包括底盤和車身技術、驅動技術和能源技術。目前，蓄電池電動汽車、混合動力電動汽車和燃料電池電動汽車處于不同的發(fā)展階段，面臨著不同的挑戰(zhàn)。蓄電池電動汽車的關鍵問題在于蓄電池及其管理系統(tǒng)，主要適用于短程、低速的社區(qū)間，難以實現(xiàn)市場化。燃料電池電動

2、汽車具有作為未來主流汽車的潛力，但其技術尚處于研發(fā)階段，它的成本太高和燃料系統(tǒng)的供應是主要問題。因此，從1996年以后，國外很多公司開始研究混合動力電動汽車，國內多家科研機構和企業(yè)也紛紛涉足混合動力電動汽車的研發(fā)。混合動力電動汽車能量效率高，排放性能好，技術相對成熟，市場化進程快，與燃料電池電動汽車相比，技術實現(xiàn)的障礙小，成本低。當人們把解決汽車能源與環(huán)境問題的希望寄托在混合動力上后，各種混合動力汽車如雨后春筍般紛紛面世[2]。1997年，在第57屆法蘭克福國際車展上，奧迪首先展出一款并聯(lián)混合動力汽車Duo；同年，在第32屆東京國際車展上，豐田公司推出具有里程碑意義的P

3、rius車型。奧迪與豐田的這一舉動引發(fā)了混合動力汽車的研發(fā)熱潮；1998年1月，克萊斯勒公司宣布開發(fā)出DoudgeIntrepid　ESX2并聯(lián)混合動力車；1999年，福特公司P2000型5座并聯(lián)混合動力車在北京展出；1999年11月，在第33屆東京國際車展上，除了豐田公司以外，本田、三菱和日產等公司也分別推出各自產品，并在性能方面有了很大的改善；而2000年1月的北美國際車展更是讓人耳目一新，通用、寶馬、戴-克和豐田等公司所展出的混合動力汽車新產品總計有23款，其中，13款由內燃機與電機混合驅動，10款為燃料電池混合動力汽車。預計在今后的十幾年里，混合動力電動汽車的發(fā)

4、展將更為迅速?；旌蟿恿﹄妱悠嚢唇Y構一般分類為3種：串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式.1.1串聯(lián)圖一串聯(lián)結構的特征是以電力形式進行復合，發(fā)動機直接驅動發(fā)電機對儲能裝置和牽引電機供電，電動機用來驅動車輪，儲能裝置起著發(fā)動機輸出和電動機需求之間的調節(jié)作用。其優(yōu)點是發(fā)動機的運行獨立于車速和道路條件，適用于車輛頻繁起步、加速和低速運行。發(fā)動機在最佳工況點附近運轉，避免了怠速和低速工況，從而提高了效率，提高了排放性能。但在機械能與電能的轉化過程中有效率損失，很難達到明顯降低油耗的目的，目前主要用于城市大客車，在轎車中很少見。1.2并聯(lián)并聯(lián)結構的特征是以機械形式進行復合，發(fā)動機通過變速并聯(lián)混

5、合動力系統(tǒng)裝置和驅動橋直接相連，電機可同時用作電動機或發(fā)電機以平衡發(fā)動機所受的載荷，使其能在高效率區(qū)域工作。但是由于發(fā)動機和驅動橋機械連接，在城市工況時，發(fā)動機并不能運行在最佳工況點，車輛的燃油經濟性比串聯(lián)時要差。其中轉速復合裝置類似于差速器，這種結構形式在實際中很難被采用，因為這種結構需要發(fā)動機和電動機的輸出轉矩時刻保持相等；單軸轉矩復合式車輛驅動系中機械功率的聯(lián)合是在發(fā)動機曲軸輸出端處實現(xiàn)的，變速器為單軸輸入，本田Insight屬于這種形式；雙軸轉矩復合式的機械功率的聯(lián)合是在變速器的輸出軸處實現(xiàn)的，發(fā)動機和電機采用不同的變速系統(tǒng)，變速器為雙端輸入；華沙工業(yè)大學設計的

6、混合動力系統(tǒng)屬于這種形，這種結構也可以實現(xiàn)無級變速，但是不能實現(xiàn)發(fā)動機輸出轉矩和電機輸出轉矩的直接疊加。在牽引力復合式系統(tǒng)中，機械功率的聯(lián)合是在驅動輪處通過路面實現(xiàn)的，具有兩套獨立的驅動系，可以實現(xiàn)全輪驅動，主要適用于SUV，豐田的THS—C系統(tǒng)就屬于這種形式。1.3混聯(lián)混聯(lián)式結合了串聯(lián)和并聯(lián)的優(yōu)點。但是結構復雜，以豐田Prius為例，如圖3所示，Prius采用行星齒輪機構作為動力分配裝置，發(fā)動機與行星架相連，發(fā)動機的一部分功率通過發(fā)電及轉換為電能對電機供電或對儲能裝置進行充電；另一部分機械能直接作用于齒圈上，同時電機與齒圈相連，提供部分功率和轉矩。2混合動力技術發(fā)展的

7、技術基礎汽車混合動力技術發(fā)展與機械、電氣、內燃機、能源技術息息相關，隨著這些方面技術的發(fā)展，混合動力技術的發(fā)展也隨之廣泛。主要包括：1）最先進的內燃機技術，體積小重量輕以及油耗低排放性能優(yōu)良的發(fā)動機都引領著汽車業(yè)的發(fā)展，而目前Prius發(fā)動機的技術已經達到了目前先進的水平。2）先進的電機系統(tǒng)技術，電機技術則決定著電動汽車的發(fā)展空間，對于電動機的要求也越來越高，電動機要具有較大的負載特性以及很寬的高效率工作區(qū)間。3）高性能的動力電池，動力電池在混合動力電動汽車上應用,主要起到以下作用:a)起動、加速時作為動力；b)車輛減速、下坡行駛時回收車