汽车技术：汽车轮毂液压混合动力系统

#懂车玩家超级创作日（第四期）#与轮毂液压混合动力系统相关的各项关键技术，包括轮毂液压混合动力系统能量管理控制策略、驱动力协调控制技术、液压系统非线性控制方法以及考虑热特性的温度补偿控制技术。

能量管理控制策略

建立合适的能量管理控制策略，实现系统工作模式以及能量流的最佳分配，是充分发挥液压混合动力系统燃油经济性以及工况适应性的关键。当前最常见的控制策略主要分为四种：

基于规则的控制策略，包括逻辑门限、模糊规则和基于优化规则提取等策略

基于随机动态规划的控制策略（SDP）

基于等效燃油消耗最小策略（ECMS）

基于模型预测控制策略（MPC）

驱动力协调控制技术

在轮毂液压混合动力系统开启工作的过程中，车辆前轮与中后轮分别由液压系统以及机械传动系统提供动力，此时建立动态协调控制策略实现发动机动力在液压传动系统与机械传动系统的合理分配，是充分发挥轮毂液压混合动力系统动力性与通过性的关键。由于轮毂液压驱动系统在启动工作时处于全轮驱动状态，整车驱动力协调控制方法可参考四轮驱动车辆，包括：发动机输出力矩调节、驱动轮制动力矩调节、变速器挡位控制、差速器锁止控制。

非线性控制技术

轮毂液压混合动力系统实际是一类典型的强非线性、参数时变的复杂机电液耦合控制系统，同时重型商用车辆运行工况十分复杂，负载变化大，进而导致液压系统的动态性能随负载的变化而变化。在实际的系统控制过程中，动态协调控制律的响应将会受到液压系统本质非线性特征的影响而难以实现最优的控制效果。根据相关试验的测试研究，在使用常规PID控制器调节的情况下，变量泵排量调节存在明显的滞后与超调，泵出口压力波动较大，导致车辆在实际运行过程中液压系统响应较慢或者产生较大冲击，降低了系统的动态控制品质。

变量泵排量控制相应仿真结果

变量泵排量控制相应实车试验结果

变量泵排量试验测试结果

变量泵出口压力测试结果

目前针对液压系统非线性控制的解决方法，主要包括PID控制；模糊控制以及神经 络控制等智能型控制算法；Backstepping控制；Triple-stepping控制。

温度补偿控制技术

油液温升问题在液压系统的工作过程中普遍存在。由于液压元件如阀、泵、马达等在工作中会有不同形式的能量流失，常见的有摩擦、溢流、泄漏等，这些流失的能量绝大多数都转变为热能散发在系统中，从而使系统的油液温度上升。油液温度的上升会降低油液黏度，使系统泄漏量增加，液压系统效率会显著降低，严重时，系统压力下降明显，产生泵送无力、泵输出流量减小、马达转速下降等情况。重型车辆的运行工况和外界环境复杂多变，油温波动范围大，油液温度的变化对液压元件的性能及控制精度的影响很大，在设计系统控制策略时有必要考虑温度带来的影响，通过必要的方式来弥补这些性能的变化。而除了液压系统内部自身原因和外界环境温度影响之外，如果整车机械系统和液压系统的动力协调不当，例如出现液压系统过早溢流等问题，也会导致液压驱动系统的温升变化。目前关于液压系统的热特性研究大多是分析产热散热机理，研究导致系统温升变化的因素，通过改进系统结构方案来改善热特性，或是设计冷却方式，来降低温度变化对系统的影响。在液压系统的其他运用领域提出的温度补偿控制技术案例，也对轮毂液压混合动力系统的热特性温度补偿控制方法的研究具有一定的借鉴价值。