1 混合動力控制系統(tǒng)
實現(xiàn)混合動力車共有三個關(guān)鍵因素：能夠?qū)ζ囘\行狀態(tài)詳細監(jiān)控的系統(tǒng),；分析監(jiān)控系統(tǒng)所獲取的信息,，并發(fā)出相應(yīng)的控制命令；相比一般電子系統(tǒng),，混合動力車電子控制系統(tǒng)工作在車內(nèi)非常惡劣的環(huán)境,，電磁干擾、振動,、灰塵等都會造成技術(shù)上的瓶頸,，如圖1所示。
本文對混合動力車進行了研究,，系統(tǒng)地分析了混合動力車的各個重要組成部分的核心技術(shù),，提出一種經(jīng)濟實用的混合動力車的控制系統(tǒng)的設(shè)計實例。該系統(tǒng)采用了先進的計算機技術(shù)和總線技術(shù),，集智能控制,、信號采集、數(shù)據(jù)處理和通信于一體,，控制實時性好,，實現(xiàn)了整車控制智能化和多傳感器之間的有效融合。
2 動力控制策略系統(tǒng)
混合動力電動汽車由發(fā)動機和蓄電池共同提供動力,，發(fā)動機和電動機可進行不同組合得到不同的驅(qū)動方案,，如：串聯(lián)、并聯(lián)及混聯(lián),。整車性能的好壞不僅與發(fā)動機和電動機等部件有關(guān),，還與其控制策略和優(yōu)化方法有關(guān)。按照能源組合的方式,，混合動力電動汽車可按動力驅(qū)動方式分為串聯(lián)式混合動力電動汽車（SHEV）和并聯(lián)式混合動力電動汽車（PHEV）,。本文研究對象是SHEV。SHEV的特點適合城市行駛中頻繁起動,、加速和低速運行工況,，可使發(fā)動機在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整蓄電池和電動機的輸出來達到調(diào)整車速的目的,，從而提高在復(fù)雜工況下行駛的車輛的燃油經(jīng)濟性,，同時降低排放。在電池的荷電狀態(tài)（SOC）較高時還可以關(guān)閉發(fā)動機,，只利用電機進行功率輸出,，使發(fā)動機避免在怠速和低速工況下運行，提高發(fā)動機的效率,，減少有害物質(zhì)的排放,。SHEV的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
混合動力車需根據(jù)不同的行車狀況，以及動力電池的實時參數(shù)來決定其相應(yīng)的控制策略,。“動力控制策略系統(tǒng)”分析和處理來自運行狀況監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù),，判斷此時的電動機應(yīng)該處于發(fā)動機工作模式、動力電池工作模式,，或者是協(xié)同工作模式,，然后發(fā)出相應(yīng)的控制命令。研究表明,，好的系統(tǒng)控制策略應(yīng)是使發(fā)動機工作在其最大負荷的50 ％～65％,，同時需要兼顧汽車的動力性,。策略控制的一個重要依據(jù)是動力電池的SOC值,，當(dāng)SOC值處于正常工作區(qū)（30％～75 ％），動力電池放電電流處于20～65 A范圍內(nèi),，如果此時駕駛員對汽車加速的要求低于30％,，可采用動力電池驅(qū)動車輛。當(dāng)駕駛員對加速的要求為30％～65％,，可利用此時發(fā)動機釋放的多余能量給動力電池充電,。當(dāng)駕駛員對加速的要求為65％～80％，由發(fā)動機獨立驅(qū)動汽車,，直到其最大輸出功率,。當(dāng)加速要求大于80％，可由發(fā)動機和動力電池同時驅(qū)動車輛,。
另外,，需考慮到動力電池安全性和壽命，當(dāng)其SOC值變化超出了上述范圍,，需及時合理地發(fā)出相應(yīng)的控制命令,。當(dāng)SOC大于80％時，動力電池強制放電,，控制系統(tǒng)需改變此時的動力混合度的比例,，提高動力電池的占總輸出功率的比例，此時不再收回發(fā)動機產(chǎn)生的富裕能量,。當(dāng)SOC小于20％,，動力電池進入強制充電模式，此時由發(fā)動機的輸出功率的一部分要用于動力電池充電,，汽車此時完全由發(fā)動機驅(qū)動,。
3 信號通道
處理器系統(tǒng)將采集到的各種信號進行處理后，送至上層的動力策略控制系統(tǒng),，并且上層的控制信號也要傳送至底層,。本系統(tǒng)采用兩路CAN收發(fā)器完成這一任務(wù)。采用CAN總線技術(shù)，不僅組網(wǎng)自由,，擴展性強,，實時性好，可靠性高,，而且具有自診斷和監(jiān)控能力,，它是一種十分有效的通信方式。CAN總線具有以下特點：
?。?）無破壞性地基于優(yōu)先權(quán)競爭的總線仲裁,；
（2）可借助接收濾波的多地址幀傳送,；
?。?）具有錯誤檢測與出錯幀自動重發(fā)送功能；
?。?）數(shù)據(jù)傳送方式可分為數(shù)據(jù)廣播式和遠程數(shù)據(jù)請求式,。
另外，系統(tǒng)還具有一路RS 232收發(fā)器,，主要用于設(shè)計過程中的調(diào)試和產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的質(zhì)量檢查,。電池電壓和溫度的測量
動力電池電壓的測量方式取決于動力電池的具體情況，本系統(tǒng)采用鎳氫電池,，可分為12組電池,，每一組電池包括10節(jié)小電池，每節(jié)電池電壓1.2 V,，所以每組電壓為12 V,，總電壓為144 V。為確保測量系統(tǒng)適用于不同的工作狀況,，尤其是考慮到充電時電池電壓會適當(dāng)上升,，特殊情況時電壓可能達到20 V，因此設(shè)計的測量范圍應(yīng)為0～20 V,。
溫度的測量采用數(shù)字溫度傳感器DS1860,，這種傳感器可以采用多路傳感器，共一條數(shù)據(jù)線和一條電源線以及一條地線,，具備操作簡單,，占用輸入口少的優(yōu)點。
充放電電流測量
動力電池充放電的大電流的測量可采用兩種方式,，最常見的就是采用霍爾傳感器,。因此選擇合適的霍爾傳感器是精確測量電路的關(guān)鍵?；魻杺鞲衅鞯拇艌鲮`敏度或者稱磁場的開起點要與電機型號和結(jié)構(gòu)相匹配,。不同的電機型號和不同的電機設(shè)計結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子磁場有不同的磁場分布和磁場分布漲落,。如果霍爾傳感器的磁靈敏度太高或者太低，由于轉(zhuǎn)子磁鋼和磁鋼縫隙磁場分布的不規(guī)則漲落,，會導(dǎo)致位置傳感器給出錯誤的信號,。此外，還要考慮霍爾傳感器芯片的抗靜電能力,，霍爾傳感器芯片的抗浪涌電壓或抗浪涌電流能力,。本文研究的系統(tǒng)采用型號為UGN3503UA的霍爾傳感器。在測量電路的設(shè)計中需注意的是該傳感器的輸出為毫安級電流,，因此必須選擇合適的輸入電阻將其轉(zhuǎn)化為電壓信號,，并采用精度較高的放大、采樣電路,。表1是本系統(tǒng)的一次實驗結(jié)果,。
燃油成本的提高和人們環(huán)保意識的增強，使混合動力不再是高成本的代名詞,。目前國內(nèi)尚無自主產(chǎn)權(quán)的混合動力車型上市,，因此本文對混合動力車的研究不僅為國內(nèi)同行的研究工作提供了一些經(jīng)驗,。