面对日益严峻的环境问题,新能源汽车成为今后汽车发展的主要方向。其中,插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV,)可通过外接电网充电,既可以提升续驶里程,又可以降低燃油消耗,综合了纯电动汽车和传统混合动力汽车的优点,是当前技术水平下,新能源汽车发展领域重点研究的内容之一。在此背景下,对插电式混合动力汽车开展控制策略研究和混合动力构型优化设计研究是十分有必要的。本文依托国家重点研发计划子课题“插电/增程式混合动力系统多物理场耦合机理与构型优化方法研究及软件工具开发”,围绕某公司的一款搭载CVT的单电机单行星排构型的插电式混合动力汽车开展了如下研究工作:(1)根据实验数据,依次建立发动机模型、电机模型和电池模型;在对该插电式混合动力系统结构和驱动模式分析基础上,建立了不同驱动模式下的整车动力学模型,并搭建整车仿真模型;根据整车工作模式,以需求转矩和SOC为模式切换条件,制定了基于逻辑门限值的整车能量管理策略。(2)基于主成分分析法优选出9个可以尽可能保留工况信息的工况特征参数用于工况识别;对已有典型循环工况采用复合等分法构建工况识别库;采用泛化回归神经网络搭建工况识别器,构建综合测试工况并对工况识别结果进行分析。建立基于工况识别的整车能量管理策略。基于Matlab对两种能量管理策略进行对比仿真分析,结果表明所提出的能量管理策略可以使整车经济性提升6.46%。(3)根据国标制定适应度函数统一整车电耗和油耗;以系统效率最优为目标制定不同模式下的换挡规律;基于等比级数法初步划分档位后,采用遗传算法对不同驱动模式下的档位数和各档位速比同时进行优化,得到了不同驱动模式下的CVT分级优化速比。仿真结果表明基于所提出的CVT速比分级控制策略可使整车能耗降低1.07%。(4)为进一步提升单电机混合动力汽车的综合行驶性能,提出一种单电机双行星排混合动力系统构型方案。采用一种表征动力源部件与行星排节点之间约束关系的拓扑设计方法,对所有可行的备选构型进行系统探索,并自动获得了所有备选构型的动力学关系。基于动态规划算法制定全局最优控制策略对备选构型的燃油经济性与动力性能进行了仿真测试,筛选得到了综合性能优异的单电机双行星排混合动力系统构型,相对于原有构型该构型可使整车能耗降低11.26%。