□王 宁 郭家田

一、汽车运行工况分析

充分利用混合动力汽车两动力源的优势，针对不同的动力需求，混合动力系统运行工况可分为纯电动工况、纯发动机工况、发动机/电动机混合驱动工况、发动机驱动电机发电工况、能量回收工况和停车充电工况，通过各工况的合理分配能够提高车辆的燃油经济性、降低排放［1］。

车辆起步阶段，若蓄电池SOC 值高于最低限值，以纯电动起步并由电动机单独驱动，若蓄电池SOC 值低于最低限值则采用传统启动方式;当车速达到足够高时由电机启动发动机，然后由发动机单独驱动，发动机启动后应工作在负荷相对较高的高效率区;当汽车处于巡航行驶状态时，发动机的一部分动力可以用来为蓄电池充电;发电机在汽车减速或制动时回收部分能量为蓄电池充电。

合理设置混合动力系统的运行工况，通过提高电动机和发动机之间的配合，达到提高整车系统工作效率，在满足汽车对动力性要求的同时提高其经济性［2］。

二、逻辑门限值控制的策略

限制蓄电池SOC 值并调节发动机工作条件，使发动机的工作点能够围绕其效率最高曲线波动［3］，同时保证蓄电池SOC值不超过规定的上下限值。

触发器与节气门相连接，电动机供电电压可以通过改变节气门的开度进行调节。调节电动机的输出转速使其符合电动机效率曲线，确保在电动机驱动时获得较高的传递效率。

并联式混合动力汽车的逻辑门限值控制策略为，当节气门开度小于20%时，采用电动机驱动的方式。当节气门开度大于20%时，切换到发动机调节区，由发动机驱动车辆［4］。当节气门开度较大时，发动机需要尽快投入工作，确保车辆的动力性以获得较快加速，在确保车辆获取动力性的同时还要使发动机尽快达到其稳态工作点，考虑汽车动力性需求的情况下以10km/h 作为动力切换值。当节气门开度较小时，应尽可能延长汽车电动机的工作时间，此时以汽车的经济性作为主要控制因素，发动机要避免在低转速、高比油耗下工作，以25km/h 作为动力切换值。

三、模糊逻辑控制的策略

逻辑门限值控制策略在车辆起步阶段，因为只有经济性与动力性两个动力转换控制点，驾驶员想要起步快一点的时候，例如节气门开度在40%时可满足驾驶员对动力性的需求，这时驾驶员就不得不将节气门踩到60%以上，否则电动机与发动机的切换控制将以经济性为目标，仍然以油门开度为20%作为动力转换的控制标准，此时车辆的动力性达不到驾驶员的需求，让人产生汽车无力的感觉，而如果将节气门踩到60%以上时，车辆的动力性超出了驾驶员的需求，超出的动力性必然会降低车辆的经济性。

门限值的模糊化能够反映出两个门限值之间存在的过渡区。模糊逻辑控制不再使用精确参数，改用模糊参数。门限值的模糊化使其控制更接近人的思维方式。本文所研究的模糊控制策略的建立是以上述门限值控制策略为基础的，以节气门开度和蓄电池SOC 值为参数来确定发动机和电动机的动力切换值。

当汽车节气门开度小于20%，或者汽车节气门开度在60%以上时，该模糊控制策略与门限值控制策略相同。当汽车节气门开度小于20%，以汽车的经济性作为主要控制因素，以25km/h 作为动力切换值。当汽车节气门开度大于60%，以汽车的动力性作为主要控制因素，以10km/h 作为动力切换值。

当汽车节气门开度在20%到60%之间时，此区间采用模糊控制策略，随着节气门开度的增大，控制动力切换值由经济性向动力性偏移。

汽车在行驶一定的里程后，如果能够保持电池的荷电状态基本不变，能够增加混合动力汽车的一次充电续驶里程。混合动力汽车的电动机只起怠速启停和功率补偿的作用，在汽车匀速行驶时，由发动机单独驱动;汽车在加速、爬坡和高速行驶时，所需功率较大，电动机辅助发动机驱动;汽车在制动减速时，发电机回收能量给蓄电池充电。为了提高蓄电池能量利用效率，保护蓄电池，要控制蓄电池的SOC 值在其工作要求范围之内。当蓄电池的SOC 值较低时，要使发动机尽快运转并给蓄电池充电。如果蓄电池的SOC 值低于汽车启动电动机的要求则取消电动机驱动。

四、整车及其传动系统仿真建模

图1 为混合动力汽车在低速挡工况下的整车仿真模型，以检验混合动力汽车由电动机驱动切换到发动机驱动的控制策略。仿真模型中发动机的油门开度信号直接取节气门的位置信号。其中发动机和电动机输出的转矩经过转矩修正模块后输入传动系统。发动机和电动机的工作切换由动力切换控制模块进行控制。

图1 整车仿真模型

五、Simulink 仿真分析节气门开度对转换车速的影响

分别应用逻辑门限值控制策略和模糊逻辑控制策略进行整车仿真，用图1 中所示Simulink 仿真模型，蓄电池SOC 值取0．6，节气门开度分别为30%和50%时，可得如图2 所示的仿真结果。

图2 不同节气门开度下的车速仿真结果

六、结语

从仿真结果的车速变化可以发现门限值控制策略下电动机的工作时间相对固定，虽然节气门开度由30% 变化到了50%，门限值控制的转换车速并没有变化。模糊逻辑控制策略下汽车的动力性得到加强，而且随着节气门开度的增加越来越明显。节气门开度由30%变化到50%时，模糊逻辑控制的转换车速明显降低，汽车的动力性更能满足驾驶员的要需求。

［1］朱元，韩晓东，田光宇，陈全世．串联式混合动力电动汽车发动机转速新型PID 控制［J］．汽车工程，2001，12

［2］童毅．并联式混合动力系统转矩协调控制［D］． 清华大学，2004

［3］明绍民．并联混合动力汽车模糊逻辑控制策略的研究［D］．吉林大学，2007

［4］孙东野，秦大同．并联式混合动力车辆动力转换控制策略研究［J］．农业机械学报，2003，1(25)