新能源汽車技術課件：混合動力 -

混合動力電動汽車概述混合動力電動汽車動力系統(tǒng)設計混合動力電動汽車制動能量回收系統(tǒng)混合動力電動汽車的能量管理混合動力電動汽車車型實例第1

頁新能源汽車技術6.1

概述1. 混合動力電動汽車的分類按連接方式分類：串聯(lián)式混合動力電動汽車（SHEV）并聯(lián)式混合動力電動汽車（PHEV）混聯(lián)式混合動力電動汽車（PSHEV）按混合程度分類微混混合動力電動汽車輕混混合動力電動汽車強混混合動力電動汽車全混混合動力電動汽車第2

頁新能源汽車技術6.1.2混合動力電動汽車的組成與原理1.

串聯(lián)式混合動力電動汽車組成：發(fā)動機、發(fā)電機和驅動電動機各部件功用：發(fā)動機僅僅用于發(fā)電發(fā)電機發(fā)出的電能直接輸送到電動機部分電能向電池充電電動機產(chǎn)生的電磁力矩驅動汽車行走第3

頁新能源汽車技術串聯(lián)式混合動力電動汽車原理圖串聯(lián)式混合動力電動汽車動力流程圖串聯(lián)式混合動力電動汽車的特點優(yōu)點：發(fā)動機能夠經(jīng)常保持在穩(wěn)定、高效、低污染的運轉狀態(tài)，使有害排放氣體控制在最低范圍；總體結構上看，比較簡單，易于控制，只有電動機的電力驅動系統(tǒng)，其特點更加趨近于純電動汽車；三大部件總成在電動汽車上布置起來，有較大的自由度。第6

頁新能源汽車技術串聯(lián)式混合動力電動汽車的特點缺點：三大部件總成各自的功率較大，外形較大，質量也較大，在中小型電動汽車上布置有一定的困難；另外在發(fā)動機

發(fā)電機

電動機驅動系統(tǒng)中的熱能—電能—機械能的能量轉換過程中，能量損失較大。串聯(lián)式混合動力驅動系統(tǒng)較適合在大型客車上使用第7

頁新能源汽車技術2.

并聯(lián)式混合動力電動汽車組成：并聯(lián)式結構是由發(fā)動機、電動機/發(fā)電機兩大部件總成組成第8

頁新能源汽車技術并聯(lián)式混合動力電動汽車原理圖并聯(lián)式混合動力電動汽車動力流程圖并聯(lián)式驅動系統(tǒng)的動力合成裝置一（1）驅動力合成式驅動力合成式并聯(lián)混合動力電動汽車采用

個小功率的發(fā)動機，單獨地驅動汽車的前輪。另外一套電動機驅動系統(tǒng)單獨地驅動汽車的后輪，可以在汽車啟動、爬坡或加速時增加混合動力電動汽車的驅動力。第11

頁新能源汽車技術并聯(lián)式驅動系統(tǒng)的動力合成裝置（2）轉矩合成式(雙軸式和單軸式)轉矩合成式并聯(lián)混合動力汽車的發(fā)動機通過傳動系統(tǒng)直接驅動混合動力電動汽車，并直接（單軸式）或間接（雙軸式）帶動電動機/發(fā)電機轉動向蓄電池充電。蓄電池也可以向電動機/發(fā)電機提供電能，此時電動機/發(fā)電機轉換成電動機，可以用來啟動發(fā)動機或驅動汽車。第12

頁新能源汽車技術并聯(lián)式驅動系統(tǒng)的動力合成裝置（3）轉速合成式轉速合成式并聯(lián)混合動力汽車的發(fā)動機和電動機通過離合器和一個“動力組合器”來驅動汽車?？梢岳闷胀▋?nèi)燃機汽車的大部分傳動系統(tǒng)的總成，電動機只需通過“動力組合器”與傳動系統(tǒng)連接，結構簡單，改制容易，維修方便。第13

頁新能源汽車技術并聯(lián)式混合動力汽車的驅動方式3.混聯(lián)式混合動力電動汽車混聯(lián)式驅動系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合。發(fā)動機發(fā)出的功率一部分通過機械傳動輸送給驅動橋，另一部分則驅動發(fā)電機發(fā)電。發(fā)電機發(fā)出的電能輸送給電動機或蓄電池，電動機產(chǎn)生的驅動力矩通過動力復合裝置傳送給驅動橋。新能源汽車技術 第16

頁混聯(lián)式混合動力電動汽車原理圖混聯(lián)式混合動力電動汽車動力流程圖5.1.3

混合動力電動汽車的特點與純電動汽車比較：由于有原動機作為輔助動力，蓄電池的數(shù)量和質量可減少；汽車的續(xù)駛里程和動力性可達到內(nèi)燃機的水平；借助原動機的動力，可帶動空調、真空助力、轉向助力及其它輔助電器，無需消耗蓄電池組有限的電能，從而保證了駕車和乘坐的舒適性。第19

頁新能源汽車技術5.1.3

混合動力電動汽車的特點與內(nèi)燃機汽車比較：可使原動機在最佳的工況區(qū)域穩(wěn)定運行，避免或減少了發(fā)動機變工況下的不良運行，使得發(fā)動機的排污和油耗大為降低；在人口密集的商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等地可用純電動方式驅動車輛，實現(xiàn)零排放；可通過電動機提供動力，因此可配備功率較小的發(fā)動機，并可通過電動機回收汽車減速和制動時的能量，進一步降低了汽車的能量消耗和排污。第20

頁新能源汽車技術混合動力電動汽車類型的比較第21

頁新能源汽車技術6.1.4

混合動力電動汽車的關鍵技術1．驅動電動機及其控制技術混合動力電動汽車對驅動電動機的要求是能量密度高、體積小、重量輕、效率高。從發(fā)展趨勢來看，電驅動系統(tǒng)的研發(fā)主要集中在交流感應電動機和永磁同步電動機上，對于高速、勻速行駛工況，采用感應電動機驅動較為合適；而對于經(jīng)常起動停止、低速運行的城市工況，永磁電動機驅動效率較高。第22

頁新能源汽車技術6.1.4

混合動力電動汽車的關鍵技術2．動力電池及其管理系統(tǒng)動力電池是混合動力電動汽車的基本組成單元，其性能直接影響到驅動電動機的性能，從而影響整車的燃油經(jīng)濟性和排放?；旌蟿恿﹄妱悠囉玫碾姵毓ぷ髫摵纱螅瑢β拭芏纫筝^高。但體積和容量小，而且電池的SOC工作區(qū)間較窄，對循環(huán)壽命要求高。第23

頁新能源汽車技術6.1.4

混合動力電動汽車的關鍵技術3．整車能量管理控制系統(tǒng)混合動力電動汽車的整車能量控制系統(tǒng)的主要功能是進行整車功率控制和工作模式切換的控制。整車能量控制系統(tǒng)如同混合動力電動汽車的大腦，指揮各個子系統(tǒng)的協(xié)調工作，以達到效率、排放和動力性的最佳，同時兼顧行駛車輛的平順性。第24

頁新能源汽車技術5.1.4

混合動力電動汽車的關鍵技術4．動力傳動系統(tǒng)匹配包括合理的選擇和匹配發(fā)動機功率、動力電池容量和電動機的功率等，以確定車輛的混合度，組成性能最優(yōu)的混合驅動系統(tǒng)。第25

頁新能源汽車技術5.1.4

混合動力電動汽車的關鍵技術5．能量再生制動回收系統(tǒng)由于制動關系到行車安全性，如何在最大限度回收制動時的車輛動能與保證安全的制動距離和車輛行駛穩(wěn)定性之間取得平衡，是再生制動系統(tǒng)需要解決的難題之一，再生制動系統(tǒng)與車輛防抱死制動系統(tǒng)的結合可以完美地解決這一難題。第26

頁新能源汽車技術5.1.4

混合動力電動汽車的關鍵技術6．先進車輛控制技術在混合動力電動汽車上的應用傳統(tǒng)汽車的車輛動力學控制系統(tǒng)與混合動力系統(tǒng)控制以及制動能量回收控制的結合，將是混合動力電動汽車控制技術的下一個研究熱點。傳統(tǒng)汽車的驅動控制系統(tǒng)、車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)等如何與混合動力電動汽車的能量管理及動力系統(tǒng)控制相結合，將越來越顯示其重要性與必要性。第27

頁新能源汽車技術6.2

混合動力電動汽車動力系統(tǒng)設計混合動力電動汽車獲得高的燃油經(jīng)濟性主要通過以下原則來實現(xiàn)：將較小型發(fā)動機安裝在汽車上并使發(fā)動機在較高負荷下工作（獲取較高的效率）；將制動時產(chǎn)生的能量轉化為電能用于汽車加速或為其提供動力；采用高效率的電動機將汽車從靜止狀態(tài)起動起來等。第28

頁新能源汽車技術6.2.1

發(fā)動機ADVISOR采用了實驗數(shù)據(jù)建模法，即通過對大量的實驗數(shù)據(jù)（如發(fā)動機的萬有特性圖和排放特性數(shù)據(jù)）分析處理獲得描述發(fā)動機工作特性的近似方程。汽車行駛時功率平衡方程式：第29

頁新能源汽車技術各種坡度下行駛車速與所需功率的關系曲線第30

頁新能源汽車技術6.2.2

電動機在混聯(lián)式混合動力電動汽車上對以電動和發(fā)電模式工作的電機有更高的要求：恒轉矩、恒功率（弱磁控制）工作，高效率的大功率輸出，接近雙倍功率的過載量（出現(xiàn)于車輛再生制動時的發(fā)電模式，此時電動機轉速變化范圍可達幾轉到上萬轉）。第31

頁新能源汽車技術6.2.2

電動機1．逆變器/電動機控制策略第32

頁新能源汽車技術6.2.2

電動機電動機的轉矩—速度曲線給出了牽引驅動期望的寬調速范圍輪廓，它具有三個特征工作區(qū)：恒轉矩：從零轉速到基速恒功率：基速到最大速度（恒功率區(qū)結束時刻的速度）有限轉差第33

頁新能源汽車技術6.2.2

電動機電動機功率設計在額定轉速以下，電動機以恒轉矩模式工作，在額定轉速以上，以恒功率模式工作。相應參數(shù)選取包括：電動機額定功率電動機額定轉速電動機最高轉速第34

頁新能源汽車技術6.2.2

電動機依據(jù)控制策略，電動機起動功率應滿足汽車的最大爬坡度和加速時間要求由最大爬坡度要求得2

0t

maxCdAu

F21.15F

mgf

cos

max

mg

sin

max

由原地起步加速時間要求得mdu

0Ff

Fw

)t

1

u3.6 0 (Ft第35

頁新能源汽車技術6.2.3

儲能裝置目前，電化學蓄電池仍是多源混合驅動的一個基本組成元素，無論是在串聯(lián)、并聯(lián)還是在混聯(lián)的混合傳動結構中，電化學蓄電池都被用做輔助能源。大多數(shù)混合電動車輛在再生制動時就像通常的電動車一樣：牽引電動機工作于發(fā)電模式，汽車的動能通過牽引電動機傳遞給電池。第36

頁新能源汽車技術1.蓄電池通用模型蓄電池的等效電路圖放電時：

Ua'

E

iaRw充電時：

Ua''

E

iaRw第37

頁新能源汽車技術2．蓄電池功率設計具體的汽車行駛功率的變化與蓄電池的瞬時負載電流、電壓和內(nèi)阻的變化，特別是與蓄電池中得出能量變化密切相關。內(nèi)阻為k

(t)

[0,1]R (t,

k

)

b(k

)

E(k

)

l(k

)wi (t) k

(t)a電動勢為E(t)

E(k

)第38

頁新能源汽車技術蓄電池仿真模型蓄電池開路電壓和內(nèi)阻計算模塊功率限制模塊蓄電池負載電流計算模塊SOC計算模塊蓄電池散熱模型蓄電池總成模型第39

頁新能源汽車技術蓄電池總成模型第40

頁新能源汽車技術6.2.4

動力分配裝置動力分配裝置圖通過對行星機構的變速比和受力分析可以得到如下方程

：2131TPP

k

P

(1

k

P

)

0) (1

k

)

2 3(1

kT

Tk第41

頁新能源汽車技術R PS6.2.4

動力分配裝置驅動力：T i

rttq 0 TF

混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的行星齒輪機構可以充分滿足車輛用任何一種獨立驅動模式或任何一種混合驅動模式，平穩(wěn)有序的運轉來帶動車輛行駛，不會發(fā)生任何的運動干擾。第42

頁新能源汽車技術6.2.5

整車仿真模型第43

頁新能源汽車技術6.2.6

控制策略混聯(lián)式混合動力電動汽車的控制方法：恒工作點控制方法；總功率損失最小化原則；維持電池的SOC值。第44

頁新能源汽車技術機械連接電力連接1)

起步或在低速下運行A：電池組——電動機——車輪機械連接電力連接2)

減速或制動E：車輪——電動機——電池組機械連接電力連接3)正常行駛B：發(fā)動機——車輪C：發(fā)動機——發(fā)電機——電動機——車輪機械連接電力連接4)

蓄電池放電B：發(fā)動機——車輪C：發(fā)動機——發(fā)電機——電動機——車輪D：發(fā)動機——發(fā)電機——電池組機械連接電力連接5)

全油門加速A：電池組——電動機——車輪B：發(fā)動機——車輪C：發(fā)動機——發(fā)電機——電動機——車輪6.2.7

仿真實例在汽車這樣一個非常復雜的非線性動態(tài)系統(tǒng)中，單純的建立數(shù)學模型來對設計變量進行優(yōu)化是很不現(xiàn)實的，可以使用仿真軟件ADVISOR與數(shù)值計算的結合進行優(yōu)化，效果顯然高于簡單的計算選取。第50

頁新能源汽車技術6.2.7

仿真實例0~100km加速時間

：

t100

F1(Pe,Pm,

Pb)最大爬坡度

：imax

F2(Pe,Pm,

Pb)g

G(Pe,Pm,Pb

)g

H

GH(Pe,Pm,

Pb)燃油消耗量

：HC排放量

：CO排放量

：NOx排放量

：gC

GC(Pe,Pm,

Pb)g

N

GN(Pe,Pm,

Pb)Pe發(fā)動機功率；Pm

電動機功率；Pb

電池組功率。第51

頁新能源汽車技術6.2.7

仿真實例通過以上函數(shù)，對各種性能的重要性進行加權值分析，使用MATLAB中的MIN函數(shù)容易得到插值數(shù)據(jù)中的最小值，同時找出對應于最小值的設計變量值作為最終的設計結果。得到動力源優(yōu)化分配的結果之后，再次使用仿真軟件對整車的性能進行仿真分析，在UDDS循環(huán)工況下分別對使用傳統(tǒng)設計方法和優(yōu)化設計方法得到的整車性能進行仿真分析。第52

頁新能源汽車技術混合動力電動汽車性能數(shù)據(jù)第53

頁新能源汽車技術6.2.7

仿真實例結論：在沒有降低原車動力性的條件下，經(jīng)改裝的混聯(lián)式混合動力電動車燃油經(jīng)濟性與排放性能都有明顯的改善，達到節(jié)能和環(huán)保的目的。采用傳統(tǒng)設計方法改裝的車在動力性上稍好于采用優(yōu)化方法改裝的車，但在經(jīng)濟性上后者要遠遠好于前者，在車的動力性沒有降低的情況下，盲目的提高動力性是沒有必要的。第54

頁新能源汽車技術6.3

混合動力電動汽車制動能量回收系統(tǒng)制動能量回收系統(tǒng)：定義：是混合動力電動汽車重要組成部分之一，又叫再生制動系統(tǒng)，是指汽車在制動或下坡時將儲存于車身上的勢能和動能，通過電動機轉化為電能，并儲存于儲能裝置中的過程。組成：制動能量回收系統(tǒng)由驅動輪、主減速器、變速器、電動機、AC/DC轉換器、DC/DC轉換器、能量儲存系統(tǒng)以及控制器組成。第55

頁新能源汽車技術制動能量回收系統(tǒng)結構與原理圖第56

頁新能源汽車技術6.3.1

混合動力電動汽車制動力分配控制策略三種控制策略：前、后輪制動力理想分配時的控制策略前、后輪制動力比例分配時的控制策略最優(yōu)能量回收控制策略第57

頁新能源汽車技術1.

后輪制動力理想分配時的控制策略汽車制動時，如果前、后輪制動力理想分配，則前、后輪同時抱死，對附著條件的利用、制動時汽車的方向穩(wěn)定性均有利。前、后輪制動力理想分配時的控制策略原理見下圖

。第58

頁新能源汽車技術前、后輪制動力理想分配時的控制策略原理圖2.前、后輪制動力比例分配時的控制策略如何在盡量對原有制動系統(tǒng)改動小的情況下，從驅動輪分離出再生制動力，可以采用另外一種分配控制策略——并行制動。并行制動是指再生制動與機械制動以固定的關系分享驅動輪制動力。也就是說，驅動輪制動力等于再生制動力與機械制動力總和。新能源汽車技術 第60

頁并行制動控制策略原理圖3.最優(yōu)能量回收控制策略當總制動力需求小于此時能提供的最大再生制動力時，僅由再生制動力起作用；當總制動力大于此時能提供的最大再生制動力時，總制動力減去最大再生制動力是應該提供的機械制動力，剩余的需提供的機械制動力將分配為前輪機械制動力和后輪機械制動力。前、后輪機械制動力的分配按照盡量使總的前、后輪制動力分配接近理想制動力曲線。新能源汽車技術 第62

頁最優(yōu)能量回收控制策略原理圖最優(yōu)能量回收控制策略存在以下幾種情況：如果現(xiàn)有的最大再生制動力在AB線段在橫坐標的投影范圍內(nèi)，例如圖中點C在橫坐標的投影，那么作用在前軸上的制動力應該由電動機單獨提供，制動力控制器應該將后輪制動力控制在點C所對應的點上。如果現(xiàn)有的再生制動力在A點橫坐標左邊，再生制動力應該控制在電動機的最大制動力處，并且制動力控制器應該控制前、后輪摩擦制動力達到圖中D點。在需要制動力很小的情況下，再生制動力自己可以滿足要求，則只用再生制動力。第64

頁新能源汽車技術6.3.3

混合動力電動汽車制動力分配控制策略的實現(xiàn)ADVISOR軟件設計了車輛（Vehicle）、發(fā)動機（Fuel

Converter，燃料轉換器），蓄電池系統(tǒng)（Energy

Storage

System，能源儲存系統(tǒng)）和電動機系統(tǒng)（Motor）等多個部件的仿真模型。第65

頁新能源汽車技術并聯(lián)式混合動力電動汽車仿真模型1.ADVISOR中的制動力分配模型ADVISOR是集后向仿真與前向仿真于一體的軟件。后向仿真程序通常不能包括駕駛員行為模型，并且只能通過迭代預測最大極限性能。前向仿真包括了駕駛員模型，可以試圖調整喉管和制動命令來跟蹤預定的行駛工況。第67

頁新能源汽車技術2.理想制動力分配策略實現(xiàn)驅動輪上的摩擦制動力和再生制動力分配是按照這樣一個原則：當驅動輪上總的制動力小于等于此時能夠提供的再生制動力時，只有再生制動力起作用；當驅動輪上總的制動力大于此時能夠提供的再生制動力時，再生制動力工作在最大值，其它制動力由摩擦制動力補充。第68

頁新能源汽車技術理想制動力分配時的再生制動控制框圖3.并行制動力分配策略實現(xiàn)第70

頁新能源汽車技術4.最優(yōu)制動力分配策略實現(xiàn)在總制動力小于等于此時能提供的最大再生制動力時，只使用再生制動；當總制動力大于再生制動力時，剩余部分制動力由摩擦制動力提供

。第71

頁新能源汽車技術最優(yōu)制動力分配時的再生制動控制算法框圖6.4

混合動力電動汽車的能量管理作為一種新型的多能量源交通工具，混合動力電動汽車的性能與其采用的能量管理策略密切相關，能量管理策略是傳統(tǒng)燃油汽車與純電動汽車完美結合的紐帶，是混合動力電動汽車成敗的最終決定性因素。第73

頁新能源汽車技術6.4.1

混合動力電動汽車的能量管理策略1.串聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略三種基本的能量管理策略：恒溫器策略功率跟蹤式策略基本規(guī)則型策略第74

頁新能源汽車技術2.并聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略并聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略基本屬于基于轉矩的控制。（1）靜態(tài)邏輯門限策略實現(xiàn)簡單，實際應用廣泛。但由于主要依靠工程經(jīng)驗設置門限參數(shù)，靜態(tài)邏輯門限策略無法保證車輛燃油經(jīng)濟性最優(yōu)，而且這些靜態(tài)參數(shù)不能適應工況的動態(tài)變化，無法使整車系統(tǒng)達到最大效率。第75

頁新能源汽車技術2.并聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略瞬時優(yōu)化能量管理策略瞬時優(yōu)化策略一般是采用“等效燃油消耗最少”法或“功率損失最小”法，等效燃油消耗最小方法在每一步長內(nèi)是最優(yōu)的，但無法保證在整個運行區(qū)間內(nèi)最優(yōu)。全局最優(yōu)能量管理策略全局優(yōu)化模式實現(xiàn)了真正意義上的最優(yōu)化，但實現(xiàn)這種策略的算法往往都比較復雜，計算量也很大，在實際車輛的實時控制中很難得到應用。第76

頁新能源汽車技術2.并聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略（4）模糊能量管理策略基于模糊邏輯的策略可以表達難以精確定量表達的規(guī)則；可以方便地實現(xiàn)不同影響因素(功率需求、SOC、電機效率等)的折中；魯棒性好。但是模糊控制器的建立主要依靠經(jīng)驗，無法獲得全局最優(yōu)。第77

頁新能源汽車技術3.混聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略混聯(lián)式混合動力電動汽車由于其特有的傳動系統(tǒng)結構，如采用行星齒輪傳動，除了采用瞬時優(yōu)化能量管理策略、全局優(yōu)化能量管理策略和模糊能量管理策略（與并聯(lián)式混合動力汽車能量管理策略原理類似)以外，還有一些特有的能量管理策略。第78

頁新能源汽車技術3.混聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略發(fā)動機恒定工作點策略由于采用了行星齒輪機構，發(fā)動機轉速可以獨立于車速變化，這樣使發(fā)動機工作在最優(yōu)工作點，提供恒定的轉矩輸出，而剩余的轉矩則由電動機提供。發(fā)動機最優(yōu)工作曲線策略發(fā)動機工作在萬有特性圖中最佳油耗線上，只有當發(fā)電機電流需求超出電池的接受能力或者當電動機驅動電流需求超出電動機或電池的允許限制時，才調整發(fā)動機的工作點。第79

頁新能源汽車技術6.4.2

混合動力電動汽車的工作模式混合動力電動汽車是由兩種動力源驅動，由于發(fā)動機和電動機兩套動力系統(tǒng)分別具有不同的高效工作區(qū)，為了充分發(fā)揮混合動力系統(tǒng)的優(yōu)勢，汽車在不同的運行工況下，應具有多種不同的工作模式，以充分提高車輛整體性能。第80

頁新能源汽車技術1.串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式（1）純電動模式（2）純發(fā)動機模式（3）混合模式（4）發(fā)動機牽引和蓄電池充電模式（5）再生制動模式（6）蓄電池組充電模式（7）混合式蓄電池充電模式第81

頁新能源汽車技術2.并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式純電動模式純發(fā)動機模式混合驅動模式行車充電模式再生制動模式怠速/停車模式第82

頁新能源汽車技術6.4.3

混合動力電動汽車的能量管理策略以并聯(lián)混合動力電動汽車為例。并聯(lián)混合動力電動汽車的能量管理系統(tǒng)普遍采用分級分布式結構。最上層為能量管理系統(tǒng)的決策單元，統(tǒng)一協(xié)調和控制各個低端控制器；中間一層包括多個低端控制器；最下層為各個執(zhí)行器。第83

頁新能源汽車技術1.

并聯(lián)混合動力電動汽車的能量管理策略起步由于電動機具有低速大轉矩的特性，所以混合動力電動汽車的起步由電動機單獨來完成。低速或城市工況SOC值較高或為中時動力由電動機單獨提供SOC值較低時汽車所需動力由發(fā)動機來提供第84

頁新能源汽車技術1.

并聯(lián)混合動力電動汽車的能量管理策略（3）加速當SOC狀態(tài)比較高時，若汽車此時是弱加速，電動機只提供部分功率來輔助發(fā)動機驅動汽車，若此時汽車是急加速，電動機則提供最大功率來輔助發(fā)動機。當SOC狀態(tài)為中的時候，無論汽車是弱加速還是急加速，發(fā)動機工作，而電動機驅動，提供部分功率輔助汽車的加速。當SOC比較低的時候，電動機空轉，發(fā)動機的節(jié)氣門全開。第85

頁新能源汽車技術1.

并聯(lián)混合動力電動汽車的能量管理策略巡航發(fā)動機以恒定的速度行駛時，由于汽車克服路面阻力保持恒定速度行駛時的轉矩是很小的，所以，發(fā)動機主要提供平均功率而不是峰值功率。減速在這種模式下，會有部分制動能量回收，通常有松開加速踏板和踩下制動踏板兩種模式。在第一種模式下，發(fā)動機關閉，電動機提供部分負轉矩來給蓄電池充電第86

頁新能源汽車技術1.

并聯(lián)混合動力電動汽車的能量管理策略在第二種模式下，若SOC值為小或為中時，電動機提供最大的負轉矩來給蓄電池充電，發(fā)動機關閉，如果蓄電池的剩余電量多，則電動機空轉，發(fā)動機關閉。（6）駐車當系統(tǒng)處于駐車模式時，此時汽車是不需要能量的，因此電動機空轉，發(fā)動機關閉。若此時電池SOC狀態(tài)比較低，發(fā)動機開機驅動電動機給蓄電池充電。第87

頁新能源汽車技術2.并聯(lián)混合動力電動汽車模糊邏輯能量管理策略混和動力電動汽車能量管理系統(tǒng)是個復雜的非線性的系統(tǒng)，而模糊控制是基于模糊推理，模仿人的思維方式，對難以建立精確數(shù)學模型的對象實施的一種控制。模糊邏輯能量管理策略通過綜合考慮發(fā)動機、蓄電池和電動機的工作效率，可以實現(xiàn)混合驅動系統(tǒng)的整體效率最高。第88

頁新能源汽車技術3.并聯(lián)混合動力電動汽車模糊邏輯能量管理控制目標及原則（1）控制目標模糊邏輯能量管理策略的目標主要實現(xiàn)最佳燃油效率并兼顧排放和電池SOC。第89

頁新能源汽車技術轉矩/N﹒m轉速/(r/min)3.并聯(lián)混合動力電動汽車模糊邏輯能量管理控制目標及原則（2）控制的主要原則為延長電池的使用壽命和提高電池的充放電效率，電池的SOC在循環(huán)工況的起始和結束時，應基本保持不變。為提高整車系統(tǒng)效率，發(fā)動機應盡可能在高效率區(qū)工作。在混合動力驅動系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)將以發(fā)動機為主能源，電機為輔助能源。在保證制動安全的前提下，回收制動能量。第91

頁新能源汽車技術4.并聯(lián)混合動力電動汽車模糊推理系統(tǒng)結構MATLAB模糊邏輯工具箱提供了模糊邏輯控制器和系統(tǒng)設計的全部環(huán)節(jié)，并提供了GUI（圖形用戶界面）的形式，極大的方便了用戶，不用在繁瑣的計算中花費過多的時間，所有的規(guī)則的模糊運算、模糊蘊涵、模糊合成和反模糊化都由計算機來完成

。第92

頁新能源汽車技術FIS系統(tǒng)結構如下：T

tTeFIS（Mamdani）SOC5.并聯(lián)混合動力電動汽車模糊控制變量（1）輸入變量論域輸入變量的論域為[0，Tmax

]，當駕駛員請求轉矩高于

Tmax

時，采用發(fā)動機工作于最大轉矩線上的控制方法；當請求轉矩小于零時，采用制動控制策略，即請求轉矩全部由電動機提供，作為發(fā)電機為電池充電。新能源汽車技術 第94

頁ICE優(yōu)化曲線控制策略示意圖轉矩/N﹒m轉速/(r/min)5.并聯(lián)混合動力電動汽車模糊控制變量當輸入變量輸入轉矩

Tt

論域制定基于以下原則：Tt

Topt

時，Tt

論域為[-3，0]；當輸?shù)恼撚驗閇0，+3]。入變量

Tt

Topt時，

Tt將精確量

0,Topt

轉化到區(qū)間[-3，0]的公式為：toptTT

3

(Tt

Topt

)t將精確量

Topt

,Tmax

轉化到[0，+3]上的公式為：T

3

(Tt

Topt

)T

T輸入變量SOC的論域為[0，1]?！?”表示SOC的最小值，“1”表示SOC的最大值。max

opt第96

頁新能源汽車技術5.并聯(lián)混合動力電動汽車模糊控制變量最大轉矩曲線轉矩/N﹒m優(yōu)化轉矩曲線轉速/(r/min)第97

頁新能源汽車技術5.并聯(lián)混合動力電動汽車模糊控制變量輸出變量論域模糊邏輯控制器的輸出變量的論域在也在[-3,+3]上，將其轉化為實際輸出轉矩為

[x1,

x2

]

上?？刂谱兞磕：蛹ǔＧ闆r下，像誤差和誤差變化等語言變量的模糊語言子集一般取為，{“負大”，“負中”，“負小”，“零”，“正小”，“正中”，“正大”}或{NB,

NM,

NS,

ZE,

PS,

PM,

PB}等。因此，輸入變量和輸出變量模糊子集取為：第98

頁新能源汽車技術5.并聯(lián)混合動力電動汽車模糊控制變量{負大，負中，負小，零，正小，正中，正大}或{NB,

NM,

NS,

ZE,

PS,

PM,

PB}電池SOC的模糊子集取為：{“太低”，“較低”，“低”，“適中”，“高”，“較高”，“太高”}或{very

low,

lower,

low,

normal,high,higher,very

high}其中輸入變量的模糊語言表述是通過比較請求轉矩和優(yōu)化轉矩而得到的，如為“負大”時，表示請求轉矩比優(yōu)化轉矩小很多；為“零”時表示請求轉矩與優(yōu)化轉矩相等。第99

頁新能源汽車技術6.控制變量的隸屬函數(shù)輸入變量的隸屬函數(shù)的設計主要根據(jù)發(fā)動機、蓄電池和電動機的效率MAP確定各自高效運行的模糊集。輸入變量隸屬函數(shù)的確定方法主要有模糊統(tǒng)計法、二元對比排序法、專家經(jīng)驗法和借助常見模糊分布等方法。輸入變量和輸出變量均選用鐘型隸屬函數(shù)。第100

頁新能源汽車技術輸入變量和輸出變量的隸屬函數(shù)曲線隸屬度模糊論域輸入變量電池SOC的隸屬函數(shù)曲線隸屬度模糊論域7.模糊邏輯控制規(guī)則通過對初步建立的模糊規(guī)則進行多次修正和試湊，根據(jù)發(fā)動機工作模式和電池SOC的不同，按照在某一特定道路循環(huán)下電池充放電平衡的原則，建立轉矩分配的控制規(guī)則。也可以用IF…and…THEN模糊語言來描述控制規(guī)則。第103

頁新能源汽車技術模糊邏輯控制規(guī)則第104

頁新能源汽車技術8.仿真結果第105

頁新能源汽車技術6.5

混合動力電動汽車車型實例1．長安杰勛混合動力電動汽車長安杰勛混合動力電動汽車是在長安的MPV杰勛的車上裝了油電混合動力的發(fā)動機。其工作原理是采用汽油發(fā)動機和電動機混合聯(lián)動模式為車輛提供動力，它具有以下特點：燃油經(jīng)濟性：通過實現(xiàn)“加速助力”、“制動能量回收”、“怠速起?！比蠡旌蟿恿δ?/p>

；排放限值滿足國IV要求；與原汽油機汽車比較，單車成本增加不到2萬元，性價比具有卓越的競爭優(yōu)勢。第106

頁新能源汽車技術長安杰勛混合動力電動汽車第107

頁新能源汽車技術2．奇瑞A5混合動力電動汽車奇瑞A5混合動力電動汽車采用了雙軸并聯(lián)低度混合式（BSG）動力