朱詩順1，楊春寶1，王星博2
（1. 軍事交通學院,汽車工程系，天津，300161；2.海軍航空兵學院，山東，264000）
摘要：以8×8串聯混合動汽車為例，為了提高燃油經濟性和排放性,延長動力系統部件的壽命，對串聯混合動力汽車控制策略和基本執行工況模式進行了分析研究。分析表明採用的功率跟隨+ 恆溫器的控制策略下的基本執行工況模式充分利用了發動機和電池的高效區,使其整體效能達到最高。
關鍵詞：串聯混合動力車輛；執行工況模式；分析研究
study on basic operation mode for
multi-wheel-driven series hybrid-power vehicle
zhu shi-shun1,yang chun-bao1,wang xing-bo2
(1,military traffic institute,vehicle engineering department,tianjin 300161,china;
2, n**al **iation institute,yantai 264000, china)
abstract: in order to improve the fuel economy and emission beh**ior of 8×8 series hybrid-power vehicleand and to extend the life-span of the powertrain components , the control strategy for series hybrid-powervehicle and the basic operation mode were result of the study show that the basic operation modes under control strategy of「power follow-up plus thermostat」can make the best use of t he high-efficiency areas of both the engine and the battery.
and make the overall efficiency maximizes.
keywords：series hybrid-power vehicle；operation mode；study
1引言當前普遍使用的燃油發動機汽車存在種種弊端，統計表明在佔50%以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了其動力潛能的40%，在市區還會跌至25%，更嚴重的是排放廢氣汙染環境。隨著全球汽車產量、銷量和保有量的逐年增加，對石油資源的需求，對環境的影響越來越大。因此世界上許多著名的汽車製造廠商都在大力開發節能汽車，雖然人們普遍認為未來是電動車的天下，但是目前的技術問題阻礙了電動汽車的應用。
混合動力汽車作為一種新的驅動型式，既利用了發動機持續工作時間長，動力性好的有點，又可以發揮電動機無汙染、低雜訊的好處。
串聯式作為混合動力的一種型式，有著很鮮明的特點。主動力源不再與後續的驅動系統（變速裝置、后橋至後輪）有直接的機械連線，減少了機械連線的損耗。主動力源的動力通過一台發電機全部轉化為電能，任何情況下車輛行駛所需的動力都由電動機提供。
串聯式布置結構簡單明瞭，實際的實現形式大致相同，所不同的只是主動力源和載荷調節裝置形式不同。
2 串聯混合動力控制策略
串聯混合動力汽車電能分配結構有三種不同的方式，不同的方式採用不同的控制策略。圖1的結構應採用恆溫器式控制策略。圖2的結構應採用功率跟隨型控制策略。
圖3的結構採用的控制策略為恆溫器式+功率跟隨控制策略。這樣發電機輸出電流可以同時流向電池和電動機,此時電池能夠起到能量緩衝器的作用,彌補發電機與電動機之間的功率差異,使控制策略的實現更加靈活。使發動機始終工作於高效區域，燃油消耗低，排汙少。
蓄電池組處於良好的充放電狀態，高效工作。
圖1 恆溫控制策略能量流**
圖2 功率跟隨控制策略能量流**
圖3 恆溫式+功率跟隨式控制策略能量流**
3 基本執行工況模式分析
研究串聯混合動力車輛執行工況模式的目的是要尋找車輛的基本執行規律，並確定在各種執行工況下個部件的工作狀態，為下一步能量控制系統的制定與設計奠定基礎。通過分析和歸納總結，恆溫+功率跟隨式控制策略下的串聯混合動力車輛具有以下幾種執行工況：
3.1待行工況
首次行車前，需要檢查各相關的總成的初始狀態，例如發動機水溫、電池soc值等。如上述狀態不滿足，將立刻啟動發動機，直到條件滿足為止；如滿足行車條件，系統不執行任何動作，保持停車狀態。如圖4所示，此狀態沒有能量流動，稱為靜態工況。
圖4 靜態工況
3.2正常行駛工況
正常行駛工況將根據電池的soc值來決定電機的具體工作狀態。當電池組soc值高於可工作區域的下限值，而發動機以設定節氣門開度工作輸出功率又有富裕時，為避免發動機開關次數頻繁，影響發動機的排放特性，可通過調節發動機節氣門。在此執行工況下，能量流如圖5所示：
圖5 正常行駛工況（soc值高）
正常行駛工況存在如下功率平衡關係：
式中：——發動機輸出功率；
——汽車行駛負載功率；
——發電機輸出功率；
——電機（電動機）驅動效率；
——減速器傳動效率；
——發電機效率；
——電池組放電功率。
當電池組soc值低於可工作區域的下限值，發動機的富裕功率為電池組充電。在此執行工況下，能量流如圖6所示：
圖6正常行駛工況（soc值低）
此工作模式下，系統功率存在如下平衡關係：
式中：——電池組充電效率；
——電池組充電功率；
3.3全油門開度加速、上坡工況
在汽車加速或爬坡時，電機作為電動機執行。此時，系統能量流動如圖7所示。
圖7加速、爬坡工況
如上圖所示的能量流動可知，蓄電池放電，輔助發動機驅動。在此工作模式下，系統功率存在如下平衡關係：
3.4減速、制動工況
當加速踏板鬆開，而制動踏板已處於自由行程狀態，系統處於部分充電狀態；隨著制動踏板制動強度的增加以及踩踏板的快慢，系統將處於更高部分充電狀態。此時，減速、制動工況的能量流動如圖8所示。
圖8 減速、制動工況
如上圖能量流可知，減速、制動工況有兩種制動模式。一種是再生制動模式：在這種模式下，車輛的制動負載功率沒有超出電機最大再生功率以及制動比較平緩，此時系統功率存在以下關係：
式中：——車輛制動功率；
電機（發電機）效率。
另外一種是混合制動模式：當車輛及減速或急制動時，由於此時制動負載功率超出電機再生功率，為限制電池組輸入功率是其以淺迴圈模式工作，這時摩擦制動器參與工作，與電機再生制動協同提供車輛的制動功率需求。此時系統功率存在以下關係：
式中：——摩擦制動器制動功率
——電動機最大再生制動功率
4 結論
（1）將恆溫器和功率跟隨兩種控制策略結合起來使用,既減少了蓄電池的過度迴圈和大電流充放電,又避免了發動機的頻繁起停,使其達到整體效率最高。
（2）對串聯混合動力車輛的執行工況進行了分析研究，找出其基本執行規律，為下一步能量控制系統的制定與設計奠定基礎。
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