增程式电动汽车的控制策略是服务于车辆控制器的一种算法,车辆控制器接收来自驾驶员的指令,并采集当前车辆行驶工况信息,以当前车辆状态作为反馈祭件,如电池SOC值,并根据预设的算法指令,确定发动机/发电机组和动力电池的能量分配关系,从而通过控制器来决定车辆的运行状态。 基于增程式电动汽车的特殊运行模式,在纯电动模式下仅靠动力电池的能量驱动车辆行驶,增程模式下首先由发动机/发电机组为驱动电机提供驱动电能多余的电量为电池充电,因此,增程模式下能量管理控制策略的好坏直接影响到整车的动力性和经济性。增程模式下的控制策略主要有恒功率控制策略、功率跟
随控制策略、瞬时优化控制策略、自适应控制策略、模糊控制策略等。
一、恒功率控制策略恒功率控制策略又称为单点控制策略,增程器启动后,发动机在预设的工作点按恒定功率输出,输出功率不随工况的变化而变化,该工作点可以是最佳功率点,也可以是保证动力性前提下的最低油耗点,工作点的选取应兼顾发动机的燃料消耗、功率及转速。该控制策略下发动机的输出功率优先用来驱动车辆行驶,当车辆驱动需求功率较小时,剩余的发动机输出功率将用来为动力电池充电。此外,为了在动力电池SOC值最低的情况下也能提供足够的电能,满足各种行驶工况的需要,就要求发动机能够在较高的转速下工作,发动机恒功率运行的工作过程应持续到使动力电池组充电的SOC值达到最大,之后再关闭增程器或使发动机怠速运行。
恒功率控制策略的优点是发动机可以工作在低油耗或者高效率区,可以提高整车的燃料经济性,缺点在于动力电池放电电流会随着工况的频繁变化而产生较大波动,使动力电池经常处于深度充放电循环状态,因此这种控制模式虽然控制策略简单,但采用这种控制策略,会降低动力电池的使用寿命。
二、功率跟随控制策略
功率跟随控制策略包括三点功率跟随控制策略和曲线功率跟随控制策略。
(1)三点功率跟随控制策略预先选定三个最优工作区域的发动机功率值,可以根据不同的工况环境及驾驶员驾驶意图来确定相应的工作点,这样发动机的工作点增加,与恒功率控制策略相比,有两个优点:第一,大部分发动机功率可以经过动力传递路线,传给驱动电机,驱动汽车行驶,降低了能量由化学能-电能化学能电能的多级转换,降低了驱动电机功率损失,提高了整车的效率;第二,动力电池的充放电波动小,有效地避免了动力电池过放电,提高了动力电池的寿命和使用稳定性。
(2)曲线功率跟随控制策略即发动机的运行沿着固定曲线变化,可以连续地改变发动机的功率值,一般选择最佳燃料经济性时候的发动机功率曲线为目标跟随曲线。该控制策略是由车辆行驶工况决定的,发动机的特性已知,车辆在某一个时刻工况下的需求功率,决定了在这一功率下的最低燃料消耗率点的数值。因此,当动力电池的SOC值达到阈值时,发动机/发电机组开启,并沿着最低燃料消耗率曲线运行,这种控制模式下,发动机能够提供给动力电池充电的功率很少,降低了化学能和电能之间的二级转化,极大地提高了动力性和燃料经济性。但是这种控制方法的发动机的工作区间变大,怠速的时候发动机能量利用率低。
三、瞬时优化控制策暗瞬时优化控制策略多用于混合动力电动汽车中以消耗燃料为主的动力系统,燃料消耗是电池电能间接消耗燃料与发动机直接消耗燃料之和,在计算时将动力电池消耗的电能等效成燃料消耗量。可以有效地结合燃料消耗和排放,对电能和燃料消耗做出一个准确的评估,同时通过计算过程可以看出这种优化方法的计算量大,在计算等效燃料消耗时准确性低,且系统复杂,成本高。
四、自适应控制策略自适应控制策略的目标是将整车的燃料消耗和排放两种不同的量纲进行统一,定义权重系数的大小,来突出降低整车的燃料消耗或者降低排放两种控制目标。控制的因子为加速时间、百公里油耗、HC、CO、NO2以及PM,根据车辆的行驶工况环境来确定各因子的权值。
自适应控制策略的优点是驾驶员灵活性较好,驾驶员可以根据环境或者自己的意愿来调整自己的驾驶目标,由于该策略同时将动力性和经济性作为影响因子,综合考虑了发动机发电机的最佳工作点,故在这种控制策略下,车辆的综合性能较好。但这种控制策略没有考虑电机驱动的影响,所以在应用这种控制策略前,首先要将电机的电量消耗等效折算成燃料消耗量和排放量。
五、模糊控制策略模糊控制策略的工程化较强,该控制策略以发动机最髙效率区域和最低燃料消耗为目标,由模糊控制器和处理器组成,模糊逻辑控制器驱动发动机工作。控制器又由模糊化接口和反模糊化接口、模糊推理、知识库4部分组成模糊逻辑控制策略的优点是不需要建立明确的数学模型,而是通过实验数据来进行分析和处理,将采集到的信号数据做模糊化处理,作为模糊计算的输入数据,根据预设的推理方法和知识规则,得出模糊结论。缺点是要有大量的工程实验数据作为模糊计算的参考依据,此外,基于实验得到的数据处理模糊算法规则非常有限,不同配置的汽车发动机,规则的建立比较困难。
