混合动力电动汽车动力切换协调控制综述

江胜波

贵州交通技师学院 贵州省贵阳市 550008

与我国传统的汽车相比，混合动力电动汽车是一种运用多种动力进行汽车驱动的新型汽车，我国的混合动力电动汽车科研人员通过对汽车的动力切换系统进行研究，从中寻找出提高混合动力电动汽车动力切换系统的驱动效率的有效解决方案，对混合动力电动汽车的混合动力系统提出了行之有效的系统能量协调管理策略，确保混合动力电动汽车能适应各种路况。因混合动力电动汽车的动力切换工作模式组合类型较多，导致了各种动力切换工作之间的问题出现。例如动力工作模式的切换问题、动力驱动模式之间的切换问题，下文笔者就这些问题进行分析。

1 混合动力切换协调控制研究现状

上世纪九十年代，国外的大部分汽车公司开始研发混合动力电动汽车，美国主要以生产排量处于中大等级的混合动力电动汽车为主，而日本则是主要生产本田和丰田汽车中运用JSG+行星轮系和JSG+CVT汽油混合动力系统为主的混合动力汽车。我国的混合动力电动汽车的科研项目研发时间较为落后，研发的混合动力电动汽车大多都处在低度或中度混合动力电动汽车阶段。

国内外对于混合动力电动汽车技术的研究，大多都集中研究混合动力电动汽车的能源协调管理方案、混合动力机电耦合机构、混合动力电动汽车动力切换系统规律和动力切换协调控制等方面。通过分析丰田动力汽车的混合动力切换控制问题，研究混合动力电动汽车的混合动力切换协调控制系统，对我国的混合动力电动汽车的发展提出一些可行性建议。丰田Prius汽车采用的混合动力系统主要由发动机、发电机、电动机和行星齿轮机构组成。行星齿轮机构的太阳轮、齿圈和行星齿轮架分别与发电机、电动机和发动机连接，同时齿圈和减速齿轮相吻合。通过控制可测的发电机转矩，利用系统的行星齿轮直接计算出发动机转矩，通过将所需转矩减去发电机上的转矩得到发电机的目标转矩，确保发动机和电动机能够正常运行。

通过上面对丰田Prius汽车的混合动力切换协调控制系统，可以对我国目前的关于混合动力电动汽车动力切换协调控制系统的研究有所影响。从现阶段混合动力电动汽车的动力切换协调控制系统上分析，大多数的混合动力切换协调控制系统都是通过哟补偿电动机转矩进行动力控制的；从获得发动机转数参数的方法来分析，目前的获得数据方法主要是通过发动机直接提供转矩参数、应用MAP图标定法获取发动机参数、应用模型估计法进行数据分析、应用信号检测分析法；从车辆动力学建模工程中分析，大多数混合动力电动汽车动力切换协调控制科研项目多采用车辆动力学建模工具，应用专业软件进行建模工作；从试验方法上分析，大多数的混合动力电动汽车动力切换协调控制科研研究很少应用整车试验，大多都是应用离线仿真的方法进行试验。

2 混合动力切换协调控制关键技术

在我国的混合动力电动汽车动力切换协调控制系统研究过程中，为了解决有关混合动力系统中动力协调控制问题，要求我国的相关技术科研人员将混合动力电动汽车内部运行的协调机理进行研究，制定出能够有效解决动力协调控制问题的对策，通过对电动机和发动机的转矩进行实时监控，为系统的稳定性提供判断依据。

2.1 混合动力电动汽车动力切换系统与车辆动力学建模

将混合动力电动汽车的发动机、发电机、电动机等设备在不同的工作情况下，建立各自的动力学模型，通过转矩模型观测器对汽车内部的主要运行设施进行实时的数据监控，得到相应的动态数据变化模型，通过对发电机和电动机的动力特性进行专业分析，研究混合动力电动汽车的动力切换协调控制系统中的各个供能装置与耗能装置之间的关系。

2.2 基于模型预测的电动机转矩补偿控制

通过对混合动力电动汽车的驾驶状态、动力的切换稳定时间和驾驶工作状况进行分析，得出这些因素对动力切换协调系统的影响，将电动汽车在正常运行过程中的电动机转矩补偿确保动力供应稳定的问题进行解决，确保混合动力电动汽车的动力切换处于稳定状态。

2.3 混合动力系统动力切换动态协调控制的试验研究

在混合动力系统动力切换动态协调控制的试验研究过程中，通过进行仿真模拟研究得到一定的经验，但这种研究方式得到的数据与混合动力电动汽车实际使用过程中的数据之间依然存在一定的差距，这对科研研究项目的调整提出了一定的要求。通过搭建硬件设施尽可能的贴近混合动力电动汽车正式投入使用时的数据，通过验证和修改典型状态下混合动力系统的动态数据，研究出相关的混合动力系统动力协调控制技术。

2.4 混合动力电动汽车动力切换时的瞬态稳定性

在进行混合动力电动汽车动力切换时的瞬态稳定性实验时，应考虑到混合动力电动汽车在正常行驶过程中的动力系统运行模式和动力系统在运行中的相关数据。在汽车正常行驶过程中准备进行动力系统切换时，考虑相关数据的瞬态稳定性问题，通过建立一个将汽车进行动力切换数据实时记录的动态分析模型，将电动汽车在各种动力切换模式工作之间的临界值找到。

掌握混合动力电动汽车动力系统的动力切换协调控制技术的过程，需要通过软件仿真试验对混合动力系统动力切换协调控制的数据进行详细的对比分析，在科研项目研究后期时，要通过硬件设施对混合动力系统动力切换协调控制数据进行进一步的试验，从实验中所需的零件到对整个混合动力电动汽车的试验都要进行分析处理，当经济条件允许的情况下，可以使混合动力电动汽车在正常路况行驶，通过施加真实的道路负载，对混合动力电动汽车的动力切换协调控制系统的实况运行状态进行实时监控，确保混合动力协调控制系统能够正常运行。将混合动力电动汽车在进行动力切换时的瞬态稳定性进行有效的控制，保障混合动力电动汽车在进行动力切换时不会出现故障，确保汽车在正常行驶过程中的绝对安全。

3 结语

随着我国混合动力电动汽车的科研工作不断开展，混合动力电动汽车的动力切换协调控制技术逐渐的走向成熟，我国的相关科研人员就混合动力汽车的多样性工作模式带来的动力切换协调控制问题进行详细的分析研究。在我国的混合动力电动汽车的动力切换协调控制技术研究过程中，我国的混合动力切换协调控制关键技术主要是建立与车辆动力学和混合动力切换系统的模型、基于模型进行电动机转矩补偿控制技术、对混合动力系统动力切换动态协调控制的试验研究方法、对混合动力系统动力切换动态时瞬态稳定性监控，这些技术将影响混合动力电动汽车的动力切换协调控制技术的发展进步，对我国的混合动力电动汽车的动力切换协调控制系统将有着实质性的进步，有效的解决了我国混合动力电动汽车中多种工作模式之间的协调控制问题，是我国的混合动力电动汽车的发展历程中的重要里程碑。