混合动力汽车功率流分析和控制策略

插电式混合动力汽车控制策略与建模插电式混合动力汽车（PHEV）是一种结合了传统内燃机和电动机的动力系统，它可以根据行驶条件和驾驶需求自动选择内燃机、电动机或两者的组合来驱动车辆。

控制策略和建模是PHEV技术中非常重要的一部分，它们影响着车辆的燃油经济性、排放性能和驾驶体验。

首先，控制策略是指PHEV系统中用于管理内燃机和电动机之间能量流动的算法和逻辑。

控制策略需要考虑到诸如车辆速度、加速度、电池状态、路况等多种因素，以实现最佳的能量利用和性能输出。

例如，当车辆需要快速加速时，控制策略可能会选择同时使用内燃机和电动机，以获得最大的动力输出；而在低速巡航时，可能会选择纯电动模式以减少能耗和排放。

其次，建模是指对PHEV系统进行数学和物理建模，以便于仿真、优化和控制算法的设计。

PHEV的建模需要考虑到内燃机、电动机、电池、传动系统等多个子系统的动力学特性和相互作用。

这包括建立内燃机和电动机的效率模型、电池的充放电特性、传动系统的动力传递特性等。

通过建模，可以更好地理解PHEV系统的工作原理，优化控制策略，并进行虚拟验证。

除此之外，PHEV的控制策略和建模还需要考虑到实际的驾驶环境和用户需求。

例如，城市通勤和高速巡航可能需要不同的控制策略；不同用户的驾驶习惯和充电习惯也会影响PHEV系统的设计和优化。

总的来说，插电式混合动力汽车的控制策略和建模是一个复杂而又关键的技术领域，它需要综合考虑动力系统、电气系统、车辆动力学和用户需求等多个方面的因素，以实现高效、低排放、舒适的驾驶体验。

在未来，随着电动汽车技术的发展和普及，PHEV的控制策略和建模也将继续迎来新的挑战和机遇。

混合动力汽车的动力系统优化设计与控制随着环保意识的不断提高，混合动力汽车已经成为了市场上的热门产品。

混合动力汽车是利用电力驱动和传统内燃机驱动的双重动力来源，通过比单一动力源更加高效的能源利用和环保能力，提高汽车的性能和安全性。

混合动力汽车的动力系统优化设计与控制是一个非常重要的环节，它关乎到汽车的性能和安全，也是市场竞争力的体现。

一、动力系统组成混合动力汽车的动力系统是由内燃机、电动机、电池组、传动系统和控制系统等多个组件组成。

其中，内燃机是混合动力汽车的主要动力源，通常为汽油或柴油发动机。

电动机则是通过电池组提供电能，是从静止到低速驱动的主要动力源。

传动系统通过连接内燃机、电动机和车轮，将动力传递到车轮。

控制系统负责监测车辆行驶的状态，控制车辆的加速、转向、刹车等动作，以保证车辆的性能、经济性和安全性。

二、动力系统的优化设计1、电池系统电池系统是混合动力汽车的重要组成部分，它直接影响到车辆的性能、续航能力和驾驶体验。

现在市面上的混合动力汽车主要使用的是镍氢电池和锂离子电池。

其中，锂离子电池功率密度更高，可以在同样体积下存储更多的电能，因此更加适合混合动力汽车。

2、内燃机优化内燃机在混合动力汽车中仍然是重要的动力装置，因此需要进行优化。

具体措施包括提高内燃机的热效率，通过采用可变气门技术、连续可变气缸技术等方式，将热能转化为机械能的比例尽可能高。

同时，降低发动机的重量和摩擦阻力，提高燃油利用率，通过适当降低排放释放，实现更加环保、安全、经济的汽车动力系统。

3、控制系统优化混合动力汽车的控制系统需要能够实现内燃机和电动机之间的协调，保证能量的高效转化和使用。

同时，还需要使驾驶者能够直观地掌握车辆的状态，进而调整自己的驾驶习惯。

为了实现这一目标，需要通过软硬件相结合的方式，对混合动力汽车控制系统进行升级和优化。

特别是需要加强与动力系统的集成，以保证车辆的安全性和性能。

三、动力系统的控制策略混合动力汽车的控制策略是实现高效能源转化和使用的关键。

在全球环境压力日益增加和不可再生能源逐渐枯竭的情况下，电动汽车的研发已成为当今汽车技术研究的重要方向。

混合动力客车作为步入纯电动汽车时代一个阶段性产物，由于技术相对成熟、成本相对较低、燃料经济性较好而获得了最为广泛的发展。

现阶段，我国完全自主知识产权的混合动力客车虽然普遍能获得较为理想的燃料经济性，但也存在系统匹配欠优、成本较高、系统集成度低等不足。

因为，如果只是从燃料经济性出发，仅仅通过增加动力电池容量、更换大功率电机、提高纯电动行驶工况范围就可以获得较为理想的效果，而混合动力最为核心的整车控制技术的优越性却没有得到最为充分的体现。

因此，通过试验分析混合动力汽车控制策略，对于动力系统的匹配优化和整车成本的降低意义重大。

1动力系统组成及工作模式1.1系统结构通过调研现阶段国外应用比较成熟的混合动力系统方案，并与目前国内搭载的伊顿公司混合动力系统相对比，其结构方案基本一致,只是在动力系统的具体选择上不同而已。

如图1，该方案与传统车辆动力传动系统的不同之处是在自动控制离合器与机械自动变速器之间串接有电机和发电机[1-2]。

整车具有低速纯电动行驶模式、混合驱动行驶模式及传统行驶模式。

系统通过整车控制器（Hybrid Control Unit ，HCU ），平衡优化各动力系统在各种行驶条件下协调工作，以达到提高整车燃料经济性的目的。

图1某混合动力客车动力系统1.2工作模式混合动力汽车的优势就在于能实现多种工作模式相结合，以适应不同行驶条件的需要。

对国内某装配伊顿混合动力系统城市客车的试验数据进行分析，可知该混合动力系统实现了多种工作模式相结合。

a)纯电机驱动模式当电池荷电状态（State of charge ，SOC ）较高且车辆低速及较低负荷条件时，整车以纯电动行驶的模式驱动车辆，功率流如图2（第88页）中的线路①。

这种工作模式尤为适合混合动力城市客车交通拥挤时常见的蠕行工况。

此时，该混合动力系统中发动机处于较低负荷工作状态，以给转向、制动、空调等系统提供功率输出，这是车辆未完全电动化发动机必须工作的主要原因。

混合动力汽车动力系统能量管理策略研究随着环境污染和能源危机的日益加剧，混合动力汽车作为一种高效低排放的出行方式，越来越受到人们的关注。

混合动力汽车以燃油和电力为动力源，在动力系统的设计和能量管理策略的选择上有着独特的优势。

本文将探讨混合动力汽车动力系统能量管理策略的研究。

一、混合动力汽车的动力系统混合动力汽车的动力系统由内燃机和电机组成。

内燃机可以采用汽油发动机、柴油发动机或燃料电池等形式，而电机通常由锂电池供电。

内燃机和电机可以独立工作，也可以同时工作，从而实现最佳的燃油效率和动力输出。

二、能量管理的重要性能量管理是指对混合动力汽车的动力系统进行智能化控制，使其在不同工况下能够以最高效的方式传递能量。

混合动力汽车的动力系统具有非常复杂的能量流动路径，因此合理的能量管理策略对于提高燃油效率、降低尾气排放、延长锂电池使用寿命等方面都具有重要意义。

三、能量管理策略的研究1. 基于功率分配的能量管理策略基于功率分配的能量管理策略是指根据当前车辆工况和驾驶员需求，将内燃机和电机的功率分配到合适的比例上。

根据驾驶员对动力输出的需求情况，系统可以选择纯电模式、纯内燃机模式或混合模式工作。

这样可以充分利用电机的高效率和内燃机的高功率输出，提高整车的燃油效率。

2. 基于能量管理状态机的能量管理策略基于能量管理状态机的能量管理策略是通过建立能量管理状态机来对能量的分配进行控制。

根据不同的工况和需求，将车辆的工作状态划分为不同的阶段，然后确定每个阶段下内燃机和电机的功率分配方案。

这种策略对于实时控制和调整动力系统的能量流动具有很好的效果。

3. 基于预测的能量管理策略基于预测的能量管理策略是依据历史数据和预测模型来对未来的驾驶工况进行预测，并根据预测结果来制定最佳的能量管理策略。

通过利用车辆的导航系统和驾驶员的行驶习惯等信息，系统可以提前做好充电和动力分配计划，从而使混合动力汽车在道路行驶过程中具有更高的燃油经济性和性能表现。

混合动力汽车功率分配控制优化探究混合动力汽车能够减少污染物排放量，节约汽车燃油，并保证汽车具有较高的动力性能，所以在现代汽车行业中，混合动力汽车受到了广泛欢迎。

标签：混合动力汽车；功率分配；控制方法优化随着混合动力汽车的全面普及，为了保障此类汽车的动力性能及系统质量、内部整体部件的有效运行，就必须注重混合动力汽车的功率合理化分配。

本文首先论述了混合动力汽车功率分配目标，其次探讨了混合动力汽车功率分配控制方法。

1 混合动力汽车功率分配目标混合动力汽车的内部结构一般有：发动机、发电机、牵引电机、动力电池组等部件组合而成，有的部件与部件之间主要采用机械方式进行连接，有的则采用电缆方式进行连接，这样一个系统中就会出现两种不同的能量，也就是我们常说的机械能与电能。

混合动力汽车存在纯电驱动、混合驱动、纯发动机驱动等多样化的工作模式。

由于每辆车的行驶工况都不相同，所以通过整车控制策略来考虑车辆适合什么样的工作模式。

混合动力汽车系统内的能量呈现出了多样性流动趋势，同时能量变化多端，也就是说在瞬态状况下各种元件中流入或者流出了不同的功率流。

混合动力汽车的类型直接决定了其具有多样化的功率流控制目标，在众多目标中占据核心地位的目标是：燃油经济性、尾气排放量的降低、动力电池SOC 的最小动态波动率、较高驱动性能、实现驾驶员的意图以及尽可能少的开发设计成本。

要想落实燃油经济性目标，就必须对发动机的工作范围进行适当调整。

现阶段，大部分混合动力汽车都会以下列两种方式为主：首先，在发动机的万有特性曲线基础上，将发动机的工作范围延伸至相近于最小燃油消耗曲线位置处。

其次，对发动机与牵引电机的工作范围进行相应调整，将二者的工作范围延伸至最高效率附近。

尾气排放控制会受到发动机工况的影响，通常情况下当发动机处于最高效率附近时会处于最优排放状态。

由于动力电池在不间断的充电与放电过程中会导致自身使用寿命的降低，所以出于对整车高性能的考虑，要求动力电池的SOC 波动率保持在最小状态。

混合动力汽车功率分配控制算法设计与模拟随着环保意识的日益增强和汽车行业的快速发展，混合动力汽车作为传统燃汽车与电动汽车的结合体，逐渐受到了广大消费者的关注和喜爱。

混合动力汽车的关键技术之一就是功率分配控制算法，它直接影响着汽车的燃油经济性、驾驶性能和排放效果。

本文将重点探讨混合动力汽车功率分配控制算法的设计与模拟。

混合动力汽车不仅具备传统燃汽车的动力输出能力，还能利用电机提供驱动力。

因此，功率分配控制算法的设计需要考虑到发动机和电机之间的协同工作。

该算法的核心目标是在实现车辆性能要求的前提下，最大限度地提高能量利用效率。

根据车辆的状态和外部环境，该算法需要根据实时数据来调整发动机和电机之间的功率分配比例，以实现最优的能量分配。

首先，为了准确描述车辆状态，需要使用合适的传感器来监测车辆的速度、转向角度、加速度等关键参数。

这些数据将作为算法输入的基础，以便算法能够根据实际情况进行功率分配控制。

根据车辆状态的变化，算法需要实时判断当前工况下发动机和电机的最优工作方式。

在设计功率分配控制算法时，需要考虑到以下几个关键因素。

首先是动力需求，即车辆在不同工况下的动力需求量。

算法需要根据驾驶员的需求和现有车辆状态来决策发动机和电机的功率输出。

其次是功率效率，即在满足动力需求的前提下，尽可能减少能量的浪费。

算法需要平衡发动机和电机的功率输出，使整个系统在不同工况下的功率分配比例尽可能接近最优。

最后是驾驶体验，算法设计应该使驾驶员在不同工况下都能体验到舒适和稳定的驾驶感觉。

另外，出于环保考虑，减少排放也是功率分配控制算法的重要目标之一。

算法需要根据车辆状态和驾驶员需求，在保证动力输出的同时优化排放效果。

通过合适的功率分配控制，可以最大程度地减少燃油的使用，从而降低尾气排放。

为了验证功率分配控制算法的效果，可以通过仿真模拟来进行评估和优化。

仿真模拟可以提供大量的实验数据，以验证算法在不同工况下的性能。

通过改变输入条件和算法参数，可以探索不同的功率分配策略，并比较它们的性能差异。

p2混动控制策略
混合动力汽车的控制策略是指对车辆的能源系统和动力系统进行管理和控制的方法。

下面以一个项目为例，介绍P2架构混合动力控制策略的主要内容：- 高压上下电控制：整车控制器上电后，首先检测档位信号、钥匙开关信号等驾驶员驾驶指令，执行高压上电检测。

当车辆需要下电时，需要按照一定顺序执行高压下电流程。

- 整车状态控制：依据当前的钥匙状态、档位状态、制动踏板状态、电机转速、车速、故障等级等整车状态信息，将整车状态按工况分为停机模式、启动模式、起步模式、调速模式、超速模式等。

- 车辆运行模式控制：适应不同的驾驶需求，驾驶员通过触发不同的模式开关，进入不同的车辆运行模式，本项目车辆运行模式分为自动模式、纯电模式、电量保持模式、手动挡模式。

- 能量流模式管理：整车控制管理系统实现不同工况下混动系统起停、纯电、助力、能量回收、纯发动机驱动等多种混动模式。

- 不同模式下的扭矩分配管理和电池SOC的控制策略：不同的车辆运行模式下，采用不同的扭矩分配策略和SOC控制策略。

混合动力汽车的控制策略是一个复杂的系统工程，需要综合考虑车辆的动力性能、经济性、舒适性和环保性等多方面因素。

混合动力汽车的能量控制策略能量管理策略的控制目标是根据驾驶人的操作，如对加速踏板、制动踏板等的操作，判断驾驶人的意图，在满足车辆动力性能的前提下，最优地分配电机、发动机、动力电池等部件的功率输出，实现能量的最优分配，提高车辆的燃油经济性和排放性能。

由于混合动力汽车中的动力电池不需要外部充电，能量管理策略还应考虑动力电池的荷电状态（SOC）平衡，以延长其使用寿命，降低车辆维护成本。

混合动力汽车的能量管理系统十分复杂，并且因系统组成不同而存在很大差别。

下面简单介绍3种混合动力汽车的能量管理策略。

1、串联式混合动力汽车能量管理控制策略由于串联混合动力汽车的发动机与汽车行驶工况没有直接联系，因此能量管理控制策略的主要目标是使发动机在最佳效率区和排放区工作。

为优化能量分配整体效率，还应考虑传动系统的动力电池、发动机、电动机和发电机等部件。

串联式混合动力汽车有3种基本的能量管理策略。

（1）恒温器策略当动力电池SOC低于设定的低门限值时，起动发动机，在最低油耗或排放点按恒功率模式输出，一部分功率用于满足车轮驱动功率要求，另一部分功率给动力电池充电。

而当动力电池SOC上升到所设定的高门限值时，发动机关闭，由电机驱动车辆。

其优点是发动机效率高、排放低，缺点是动力电池充放电频繁。

加上发动机开关时的动态损耗，使系统总体损失功率变大，能量转换效率较低。

（2）功率跟踪式策略由发动机全程跟踪车辆功率需求，只在动力电池SOC大于设定上限，且仅由动力电池提供的功率能满足车辆需求时，发动机才停机或怠速运行。

由于动力电池容量小，其充放电次数减少，使系统内部损失减少。

但是发动机必须在从低到高的较大负荷区内运行，这使发动机的效率和排放不如恒温器策略。

（3）基本规则型策略该策略综合了恒温器策略与功率跟踪式策略的优点，根据发动机负荷特性图设定高效率工作区，根据动力电池的充放电特性设定动力电池高效率的SOC范围。

同时设定一组控制规则，根据需求功率和SOC进行控制，以充分利用发动机和动力电池的高效率区，使两者达到整体效率最高。

增程式电动汽车功率流优化策略增程式电动汽车是一种采用电动机和燃油发电机组合的混合动力汽车，它能够通过电池供电行驶一定的距离，当电池电量不足时，燃油发电机会自动启动，为电池充电，从而延长汽车的续航里程。

在实际使用中，如何优化增程式电动汽车的功率流，提高其性能表现成为关键问题。

优化增程式电动汽车的功率流需要合理安排电池和燃油发电机的工作模式。

在电池电量较高的情况下，应尽量减少燃油发电机的使用，优先使用电池供电，以提高电动汽车的能效。

而在电池电量较低时，燃油发电机则可以自动启动，为电池充电，延长汽车的续航里程。

通过合理控制电池和燃油发电机的工作模式，可以使增程式电动汽车在各种路况下都能够发挥出最佳的性能。

优化增程式电动汽车的功率流还需要考虑动力分配的问题。

在加速、爬坡等需要较大动力输出的情况下，应优先使用燃油发电机提供动力，以满足车辆的需求。

而在匀速行驶或减速、制动等需要较小动力输出的情况下，可以优先使用电池供电，以减少燃油的消耗。

通过合理的动力分配策略，可以提高增程式电动汽车的动力性能和能效。

优化增程式电动汽车的功率流还需要考虑车辆驾驶员的驾驶习惯和需求。

驾驶员的驾驶习惯会对车辆的功率需求产生影响，因此可以根据驾驶员的行驶习惯和需求，合理调整电池和燃油发电机的工作模式。

例如，在城市行驶时，电池供电可以更好地满足驾驶员对短途行驶的需求；而在高速公路行驶时，燃油发电机可以提供更稳定的动力输出。

通过根据驾驶员的驾驶习惯和需求优化功率流，可以提高增程式电动汽车的驾驶舒适性和用户体验。

为了进一步优化增程式电动汽车的功率流，还可以考虑使用智能能量管理系统。

智能能量管理系统可以通过实时监测车辆的能量状况和路况信息，智能调整电池和燃油发电机的工作模式和动力分配策略，以实现最佳的功率流优化。

通过智能能量管理系统的应用，可以进一步提高增程式电动汽车的能效和性能。

优化增程式电动汽车的功率流是提高其性能表现的关键。

通过合理安排电池和燃油发电机的工作模式，优化动力分配策略，考虑驾驶员的驾驶习惯和需求，以及应用智能能量管理系统，可以最大程度地提高增程式电动汽车的能效和驾驶舒适性。

混合动力汽车能量管理控制策略
混合动力汽车能量管理控制策略是指针对混合动力汽车的多种能源进行优化控制，以实现最佳的能源利用效率和性能。

该策略主要包括以下几个方面：
1. 能量分配策略：确定燃油和电能之间的分配比例，根据车辆的工况和驾驶方案动态调整。

2. 能量回收策略：对制动能量、惯性能量等进行回收，将其转化为电能储存，提高能源利用效率。

3. 发动机控制策略：通过控制发动机的启停、燃油喷射等参数，实现最佳的燃油消耗效率。

4. 电机控制策略：根据车速、负载等参数，控制电机的转速和输出功率，实现最佳的电能利用效率。

5. 能量储存策略：通过控制电池的充放电状态，保证其在最佳工作状态下运行，延长电池寿命。

混合动力汽车能量管理控制策略可以有效提高车辆的能源利用效率和性能，实现更加环保和节能的出行方式。

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62-CHINA ·August文/江苏 田锐混合动力汽车单双模式功率分流系统的工作原理及控制策略(二)(接上期)2.输入式功率分流的工作特性如图8、图9所示，普锐斯在行驶中，发动机输送到变速器的输出功率(粗红色功率流)至行星架上(图中①)被一分为二。

第一部分功率向下流动至太阳轮进入到发电机，驱动其发电(图中②)。

这部分产生的电功率继续传输到电动机上。

电动机将电能再次转化为机械能，输出到输出轴上(图中③)。

第二部分功率向上流动到齿圈，然后直接向右流动到变速器的输出轴上。

最终，两部分功率在变速器的输出轴处汇合(图中④)，再由输出链条传输至车轮上。

总的来说，发动机的输出功率在行星齿轮组的行星架上被分为两个部分，并分别以机械能、电能的形式传输至变速器的输出轴上，并在此重新汇聚。

图8 普锐斯I代输入式功率分流功率流传输路径示意1就动力性而言，对于所有功率分流，由于一个电机始终作为发电机吸收发动机输出功率，提供给另外一个电机作为电动机，所以两个电机的功率或者转矩不能像并联混动一样正向叠加，因此其动力性直接取决于发动机和驱动电机的转矩及它们之间的速比。

其中，横轴为变速器传动比，纵轴为发电机和发动机功率比值，可根据运动学和动力学公式，在电池功率为0(比较典型的运行工况)的条件下推导得出，如图10所示。

(1)车速较低时发动机转速低，燃油经济性差，由于发动机转速和转矩同时部分和车轮解耦，所以发动机可以不依赖车轮端的需求，工作在燃油经济性的较高区域。

通过功率分流，发电机吸收较大部分发动机输出功率。

被发电机吸收所得的机械功率进而转化成电功率或存入电池，或提供给驱动电机。

驱动电机以转矩并联形式和发动机剩余机械功率共同驱动车辆。

此时工作状态与串联式类似，只不过发动机的输出功率没有完全被发电机所吸收，总有一部分发动机的输出功率通过机械连接的方式直接传递到车轮端。

从这个角度看，串联式混动其实是功率分流低速运行的极端情况。

592023/09·汽车维修与保养文/江苏 田锐混合动力汽车单双模式功率分流系统的工作原理及控制策略(三)(接上期)四、复合式功率分流1.复合式功率分流的本质前文谈及有关通用雪佛兰沃蓝达I代车型，其采用的是输出式功率分流架构，变速器型号4ET50。

雪佛兰沃蓝达II代车型在外观看来跟I代很相似，但在驱动系统上有很大的变革，它采用的是复合式功率分流，变速器型号5ET50，如图24所示。

型号从第一个数字“4”升级到“5”，但其实是毫无关联的两款变速器。

如图25所示，左侧为4ET50混合动力变速器，右侧为5ET50混合动力变速器。

对比两个结构，一个很显著的区别就是新款5ET50变速器内的行星齿轮组数量从一套增加到了两套。

复合式功率分流的一个重要前提，就是必须有至少两套行星齿轮组。

5ET50变速器内仍然安装有两台电机和三个换挡装置(B1离合器、C1离合器、OWC单向离合器)。

其中电机、换挡装置的布置都与4ET50中不同。

5ET50变速器的结构：发动机与第一个行星齿轮组的齿圈相连接，且可以被一个单向离合器(OWC)锁死。

两个电机分别连接到两套行星齿轮组的太阳轮上。

两套行星齿轮组的行星架相互连接，并且与输出链条相连。

第一套行星齿轮组的太阳轮与第二套行星齿轮组的齿圈之间设有一个离合器C1，第二套行星齿轮组的齿圈可以被一个离合器B1锁死。

图25 输出式功率分流与复合式功率分流架构比对当B1离合器打开，而C1离合器关闭时，此时5ET50混合动力变速器进入复合式功率分流模式。

如图26展示了该模式下的功率流向(图中隐去了该模式下不作用的B1离合器和OWC单向离合器)。

前文提及，如需实现复合式功率分流，需要至少两套行星齿轮组，下面就来分析一下通用这款混合动力变速器用作复合式功率分流模式下的功率分流原理。

首先观察1号行星齿轮组：发动机的输出功率①通过输入轴进入变速器，经1号行星齿轮组的齿圈被分为了两条支流(与输入式功率分流类似)，一条支流②从1号行星齿轮组的行星架流出至输出轴，另一条支流③从1号行星齿轮组的太阳轮流出。