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城市插电式混合动力汽车的能量控制策略比较

摘要：在最近的几年人们对混合动力汽车(HEV)的能源管理进行了大量的研究讨论。本文对比了不同的策略特别关注了插电式混合动力汽车能源管理控制策略。事实上人们为实现传统的并联型混合动力汽车的电机和发动机之间的最佳扭矩匹配进行了大量的研究。如果在超大能量储存系统的插电式混合动力汽车上运用上述传统混合动力汽车的控制策略将会导致全车的燃油经济性不会得到明显的改善，因为传统的控制策略使得电机的运行时间很短暂，而且电池里面储存的电能是从发动机那里得到的。传统的并联混合动力汽车的控制策略已经能做到将多余的能量储存到电池里面了。人们已经开发出了完善的仿真模型比较各控制策略的不同性能。Mechanical Dept. of Politecnico di Milano等专门为插电式混合动力汽车开发了模型并用实验数据进行了验证。
关键词：插电式混合动力汽车，能量管理，仿真和建模。

I 导论
运用传统混合动力汽车和插电式混合动力汽车特别是在市区和郊区是一种减少空气污染和降低燃油经济性的有效措施，使用混合动力汽车最大的好处在于可以有效的用刹车阶段来回收能量，可以更为有效的利用发动机避免车辆燃料的浪费。
在最近几年传统的混合动力汽车发展成为插电式混合动力汽车由于它超大的能源储存系统使得其能在一个范围广泛的纯电动区域内实现零排放的工作模式。此外它还可以运用电网充电，从而得到一个很高的效率。这样，它可以有不同的工作模式：
充电可持续模式（CSM）：其管理控制策略是维持电池SOC的变化在一个合理的范围内。
消耗模式（CDM）：在汽车驱动运行期间电池的SOC处于不断的减少。
纯电动模式（EVM）：只运用车辆上储存的能量使电动机驱动汽车。
发动机模式（CEM）：车辆运行时只由发动机驱动。
本文使用某款城市插电式混合动力汽车作为样车，该样车由标准的汽油车改装而来，加装了一个由锂离子供电的电机，从而得到改装后的并联型插电式混合动力汽车。该车的主要动力源为：一个10kw的异步电动机，一个12kwh—240v的锂离子电池，1200cc—50kw汽油发动机带机械自动变速箱。该电池包能使车辆在纯电动驱动工况下（EVM）行驶35km（欧洲ECE行车形态的行车评估如图2）。其标定的能量和功率密度分别为120w/kg和300w/kg。在加速条件下该电池所能提供的峰值功率为30kw。