汽車行業(yè)的快速發(fā)展促進了汽車電子行業(yè)的發(fā)展，混合動力車型(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，混合動力具備了傳統(tǒng)內(nèi)燃機和電動機的優(yōu)勢，將在較長一段時間內(nèi)占據(jù)優(yōu)勢。混合動力車輛技術(shù)避免了純電動車輛在電池技術(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。經(jīng)過國家“863計劃”的支持與發(fā)展，我國的混合動力車輛技術(shù)正在迅速邁向產(chǎn)業(yè)化。
1 混合動力控制系統(tǒng)
實現(xiàn)混合動力車共有三個關(guān)鍵因素：能夠?qū)ζ囘\行狀態(tài)詳細監(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、灰塵等都會造成技術(shù)上的瓶頸，如圖1所示。
本文對混合動力車進行了研究，系統(tǒng)地分析了混合動力車的各個重要組成部分的核心技術(shù)，提出一種經(jīng)濟實用的混合動力車的控制系統(tǒng)的設(shè)計實例。該系統(tǒng)采用了先進的計算機技術(shù)和總線技術(shù)，集智能控制、信號采集、數(shù)據(jù)處理和通信于一體，控制實時性好，實現(xiàn)了整車控制智能化和多傳感器之間的有效融合。
2 動力控制策略系統(tǒng)
混合動力電動汽車由發(fā)動機和蓄電池共同提供動力，發(fā)動機和電動機可進行不同組合得到不同的驅(qū)動方案，如：串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián)。整車性能的好壞不僅與發(fā)動機和電動機等部件有關(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，混合動力電動汽車可按動力驅(qū)動方式分為串聯(lián)式混合動力電動汽車(SHEV)和并聯(lián)式混合動力電動汽車(PHEV)。本文研究對象是SHEV。SHEV的特點適合城市行駛中頻繁起動、加速和低速運行工況，可使發(fā)動機在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整蓄電池和電動機的輸出來達到調(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)濟性，同時降低排放。在電池的荷電狀態(tài)(SOC)較高時還可以關(guān)閉發(fā)動機，只利用電機進行功率輸出，使發(fā)動機避免在怠速和低速工況下運行，提高發(fā)動機的效率，減少有害物質(zhì)的排放。SHEV的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
混合動力車需根據(jù)不同的行車狀況，以及動力電池的實時參數(shù)來決定其相應(yīng)的控制策略。“動力控制策略系統(tǒng)”分析和處理來自運行狀況監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，判斷此時的電動機應(yīng)該處于發(fā)動機工作模式、動力電池工作模式，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)動機工作在其最大負荷的50 ％～65％，同時需要兼顧汽車的動力性。策略控制的一個重要依據(jù)是動力電池的SOC值，當(dāng)SOC值處于正常工作區(qū)(30％～75 ％)，動力電池放電電流處于20～65 A范圍內(nèi)，如果此時駕駛員對汽車加速的要求低于30％，可采用動力電池驅(qū)動車輛。當(dāng)駕駛員對加速的要求為30％～65％，可利用此時發(fā)動機釋放的多余能量給動力電池充電。當(dāng)駕駛員對加速的要求為65％～80％，由發(fā)動機獨立驅(qū)動汽車，直到其最大輸出功率。當(dāng)加速要求大于80％，可由發(fā)動機和動力電池同時驅(qū)動車輛。
另外，需考慮到動力電池安全性和壽命，當(dāng)其SOC值變化超出了上述范圍，需及時合理地發(fā)出相應(yīng)的控制命令。當(dāng)SOC大于80％時，動力電池強制放電，控制系統(tǒng)需改變此時的動力混合度的比例，提高動力電池的占總輸出功率的比例，此時不再收回發(fā)動機產(chǎn)生的富裕能量。當(dāng)SOC小于20％，動力電池進入強制充電模式，此時由發(fā)動機的輸出功率的一部分要用于動力電池充電，汽車此時完全由發(fā)動機驅(qū)動。