[摘 要]随着环境污染和能源危机的不断加重，混合动力汽车作为一种新型汽车因为其低油耗，高效率的特点而成为当今汽车发展的首要任务最。近几年来对混合动力汽车的研究开发成为世界上各大汽车公司、研究机构和大学的一个热点，混合动力汽车作为介于电动汽车和传统燃油汽车之间的新一代汽车型式，其动力性能接近于传统燃油汽车，而成本低于电动汽车，不仅能减少燃料的消耗还能降低废气排放。混合动力汽车既采用了发动机控制系统，同时采用了电动机控制系统，由此组成混合控制系统驱动车辆行驶。控制策略是混合动力汽车的核心，混合动力汽车有两个能量源，两者之间相互协调的程度对混合动力汽车燃油经济性和动力性等性能的改善具有关键作用，两者之间只有协调工作，才能很好的达到节能减排的目的，而这需要良好的控制策略来实现。因此，为了提高能源利用率，减少环境污染，需要对混合汽车的控制策略进行优化分析。然而，目前国内混合动力汽车的控制策略不够完善，本文对混合动力汽车的结构原理和控制优化问题进行了研究。
　　[关键词]混合动力汽车 控制策略 优化
　　中图分类号：TE188 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）42-0156-01
　　1.混合动力汽车的种类、特点及控制策略分析
　　混合动力汽车是一种新型汽车，具有两种或者两种以上的可以提供汽车驱动能量的能量存储，转换，吸收装置的汽车，而且其中至少有一种装置可以提供电能。人们习惯将内燃机与电机混合的汽车成为混合动力汽车。混合动力汽车从根本上解决了电动汽车动力性能差，而燃油机燃油消耗大的问题。与传统的内燃机汽车相比，混合动力汽车具有很强的提高燃油经济性和排放性能的潜力。在HEV上采用了高度实时和动态控制策略，使各部件工作在最佳状态区，降低了燃油消耗。与纯电动汽车相比，电池容量减少，汽车整体质量降低，提高了汽车的动力性和机动性。采用了两种动力源作为动力装置，同时有电力驱动装置和辅助动力单元两部分，混合动力汽车中配有原动机，电动机和蓄电池，这些部件经过合理组合控制，可以实现在电动汽车和传统燃油汽车之间达到平衡。因为混合动力汽车各个组成部件，布置方式，控制策略的不同，而形成了各式各样的结构形式，如何优化控制策略是实现混合动力汽车低油耗，低排放的关键。
　　2.串联型混合动力汽车控制策略
　　串联型混合动力汽车可以单独通过电机来驱动机车，电能通过电池或者发动机驱动发电机提供。可以看做是纯电力汽车的基础上加上发动机能量传输途径。发动机提供机械能通过发电机转化为电能，电能通过能量转化为电池充电，或者由电动机和传动装置驱动汽车。可以利用电动机作为发电机，将电能储存在电池里，达到在刹车制动时回收能量的目的。不需要按照汽车对功率的要求操作发电机，取决于能量利用的最佳效率以及污染排放情况。但串联型混合动力汽车同时具有发电机，电动机，发动机，意味着电池难以小型化，不仅如此，由于能量转化，传递环节多，使得整体工作效率低。
　　串联型混合动力汽车有如下几种基本控制策略。
　　（1）恒温器控制策略
　　恒温器控制策略使得当电池荷电状态升到所设定的高门限值时，由电动机驱动而发动机关闭，汽车处于纯电动行驶状态。而当荷电状态降到低门限值时，发动机再次启动，此时电机处于最低油耗点并输出恒功率，其中部分功率用以向电池提供电源，部分用以驅动汽车。在这种模式下，汽车只能通过蓄电池驱动电机，而蓄电池需要满足所有瞬时功率的要求，导致放电电流波动增大，使得因发电机优化带来的优势因为蓄电池组的循环利用而降低，电池使用寿命也会有所影响。其次，蓄电池充放电效率也会因为增加的能量转换环节而降低。
　　（2）功率跟随型控制策略
　　这种控制策略通过跟踪蓄电池荷电状态和路面负载要求来确定发电机的输出功率大小，因此称为功率跟随型控制策略。当发动机功率需求小于输出功率时，将发动机功率调整为最小值。当蓄电池荷电状态大于最低门限，负载要求小于电池容量却大于发动机功率时，将发动机功率调整为最大值。发动机功率与车轮功率相关，减少了蓄电池充放电循环过程，减少了功率损失，但发动机不得不在负荷区内频繁起停，一直保持运转，损害了发动机的工作效率和排放性能。为了避免这类情况，可以采用自动无极变速传动无级变速器，使发动机按照最小耗油路线传动。
　　（3）“功率跟随+恒温器”控制策略
　　由于两种控制方式各有所长，因此可以将两种控制方式结合起来使用，充分利用电池和发动机的高效率区。发动机在蓄电池荷电状态较低或负载要求较高时启动，在相反状态关闭，在这个过程中可以设置状态保持，避免恒温器控制策略中出现的频繁起停现象，可以提高系统动力性。在启动状态，对蓄电池负载状态进行状态跟踪，确定发电机输出功率大小，由蓄电池进行充放电对功率差进行补偿，提高工作效率。
　　3.并联型混合动力汽车控制策略
　　并联型与串联型相比，效率相对提高到结构更为复杂，可以看做是发动机机车上增加电能传输路径，采用发动机和电动机两套系统进行驱动。运输优化控制策略时，需要综合考虑车速，功率，油耗状态等相关因素，来实现低油耗，低排放的目的。
　　利用车速或车轮平均功率来控制优化，是指在车速或评论功率低于要求时，利用电动机驱动，在车速或平均功率高于要求大小时利用发动机驱动，当负载较高时，利用发动机和电动机共同联合驱动。这两种方法因为结构简单，不能实现整车系统的最大功率，因此需要进行结构优化。
　　混合动力汽车的控制策略最常用的有逻辑门限值控制、动态自适应控制、逻辑模糊控制和神经网络模糊控制4种。
　　4.混联型混合动力汽车控制策略
　　混联式混合动力汽车中发动机提供主要动力，电动机和电池提供附加转矩，发动机转速不随车速变化，保持在最优工作点，提供恒定转矩，由电动机提供附加转矩。混联型混合动力汽车综合了串联式和并联式的特点，既有串联式的电气联动结构，也有并联式的连杆结构。混联型控制策略在不同模式下有不同的执行方式，主要分为串联模式和并联模式。
　　串联模式即当车辆行驶速度不高，即负载较小时，车辆以串联模式进行。此时，发动机工作在最佳工作区，为驱动过程提供能量。
　　并联模式行驶
　　当车辆需要高速行驶，即有较高的负载要求时，电机单独驱动已经不能使汽车获得良好的动力性能，于是离合器接合，转变为并联模式。
　　5.结语
　　（1）混合动力汽车的三种不同动力系统类型即串联型、并联型、混联型，各有其特点及适用范围，其中串联式混合动力系统虽然结构简单，但效率不高，多用于大型客车；而并联式混合动力系统结构相对复杂，但能量转化率较高，经济性也较好，多适合公路稳定行驶的工况，例如小型汽车；而混联型是对串联型和并联型的混合设计，虽然结构复杂，但适用范围广且灵活多变，可以使系统处于最优状态下工作，更易达到减排和节能的目标。
　　（2）对混合动力汽车进行控制策略优化是一个发展方向，目前控制策略发展还不成熟，在制定策略时，由于并联型控制比串联型控制复杂，控制策略需要考虑燃油经济性、排放量、系统成本、驱动性能等多方面要求，并针对各部件的特性进行综合控制，可以降低汽车的能耗与排放。随着全球能源和环境问题的日益突出，开发低油耗、低排放的新型汽车成为当今汽车工业发展的首要任务。
　　（3）混合动力系统采用发动机和电机、电池作为混合动力总成，使得能量流动的控制和能量消耗的优化具有更大的灵活性和可能性，既继承了电动车辆作为“绿色汽车”的节约能源和超低排放的优点，又弥补了电动车辆续驶里程的不足。通过优化控制系统，可使发动机、电机和电池保持在最佳经济区运行，并实现再生制动能量回收，提高了整车的能量利用率，同时大幅度减少排放污染。因此，在电动汽车技术取得重大突破之前，混合动力汽车作为未来的发展方向将成为各国环保节能城市客车的主要选择。
　　（4）就技术层面而言，混合动力汽车仍然具有极大的发展空间。这包括储能装置、耦合器及电控元件等硬件方面的突破，也包括在控制模型和优化方案等“软件”方面的提升。