赵玉祥，孙宾宾，张铁柱，葛文庆，李〓波，赵令聪
(山东理工大学交通与车辆工程学院，山东 淄博〓255000)
摘要：为改善功率分流式约束活塞混合动力系统的燃油经济性，设计了基于规则的能量管理策略。在分析混合动力系统结构的基础上，建立了功率分流式混合动力系统模型；对系统工作模式进行了分析，制定了基于规则的能量管理策略，实现各动力源的功率分配；在MATLAB/Simulink中建立仿真模型，验证能量管理策略的可行性与准确性。在新欧洲行驶工况下的仿真结果表明，该策略能够保证约束活塞发动机基本运行在最优工作区，并且可以有效地分配约束活塞发动机的输出功率，使系统具有良好的燃油经济性。
关键词：功率分流式混合动力系统；工作模式；能量管理策略；燃油经济性
中图分类号：U469.72；TP391.4〓文献标识码：A〓文章编号：2095-509X(2021)07-0060-07

近年来，少油耗、低排放、长续航的混合动力汽车作为传统汽车与电动汽车的过渡车型，成为各大汽车公司、研究机构等的研究热点。功率分流式混合动力汽车作为混合动力汽车的典型类型，兼具了串联式和并联式混合动力汽车的优势，其中最成功、最具代表性的是丰田汽车公司的混合动力汽车Prius。由于功率分流式混合动力系统至少包含有发动机和动力电池在内的两个动力源，且需要合理分配各动力源之间的功率，因此其能量管理策略成为重要研究内容之一［1］。能量管理策略的优劣直接影响着混合动力汽车的可靠性、操控性、经济性和排放性［2］。
文献［3］对混合动力汽车能量管理策略进行了详细的分析和较为全面的总结。目前，针对功率分流式混合动力汽车的分析和能量管理策略的研究相对较少［4］。Liu等［4-5］在对Prius结构分析的基础上建立了其动态模型，并研究了基于规则、随机动态规划以及等效燃油消耗最小的能量管理策略；Borhan等［6］首次将模型预测控制应用于功率分流式混合动力汽车的能量管理中，实现了基于模型预测控制能量管理策略的初步应用；Shi等［7］针对一种功率分流式混合动力系统进行建模仿真，制定了工作模式切换逻辑，并基于庞氏最小理论设计了能量管理策略。
通过对Prius混合动力系统与混合动力汽车能量管理策略的研究，本文针对一种功率分流式约束活塞混合动力系统进行结构及工作模式分析，建立了系统数学模型并且制定了基于规则的能量管理策略，使各动力源高效工作，从而实现混合动力系统良好的燃油经济性。通过MATLAB/Simulink平台的仿真分析，验证了本文所建仿真模型及能量管理策略的准确性和有效性。

1〓功率分流式约束活塞混合动力系统
如图1所示，功率分流式约束活塞混合动力系统由约束活塞发动机、发电机MG1、电动机MG2、行星排、电池组及整车控制器等组成，其中约束活塞发动机由内燃机与圆筒型直线电机构成。行星排有齿圈、行星架和太阳轮3个连接轴点：约束活塞发动机与行星架通过离合器同轴连接，发电机与太阳轮轴相连，齿圈轴与电动机和驱动轴相连接。
与Prius混合动力系统相比，该混合动力系统中的〖CM)〗
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基金项目：国家自然科学基金资助项目(51805301)；山东省自然科学基金资助项目(ZR2019BEE043)；山东省重点研发计划资助项目(2019GHZ016作者简介：赵玉祥(1995—)，男，硕士研究生，主要研究方向为混合动力汽车系统集成与能量管理