摘 要
迫于能源危机和环境保护两大压力，混合动力电动汽车在全世界范围内得到大力发
展。混合动力电动汽车(HEV)可以视为是传统燃油汽车向纯电池电动汽车的转变时期，
由电动机和内燃机结合使用的一种过渡车型。它虽然没有实现零排放，但在电动汽车的
储能部件—电池没有根本性突破以前，其所能达到的动力性、经济性和排放指标是缓解
汽车需求与环境污染及石油短缺矛盾日益尖锐的理想途径之一。
控制策略是混合动力汽车运行的核心。混合电动汽车是一种准环保型的车辆，其能
源装置通常由发动机，电池和电机组合而成。它能根据不同的行驶工况，实现单能源或
多能源联合驱动方式，达到减少油耗和排放的最终目的。因此，在整车配置确定的前提
下，如何实现多种动力源的协调工作，是混合电动汽车能源管理核心之一。
本课题由于内容十分宽广，再加上本人本科阶段学习理论水平有限，故将本课题研
究内容适当缩小。
故本课题通过现今主流的控制策略分析，对同一车型在 ADVISOR 软件内置不同控
制策略的比较仿真，寻找城市路况下比较可行的控制策略。
关键词；汽车混合动力，控制策略，仿真，ADVISOR
ABSTRACT
Forced the two pressure of Energy crisis and environmental protection，Hybrid electric
vehicles are actively developed in the world. Hybrid electric vehicle (HEV) can be regarded
as the period of change from a traditional fuel cell cars to pure electric ， and it is a
transitional model that combined with electric motors and internal combustion engine.
Although it does not achieve zero emissions，before the energy storage components in electric
cars - Battery had no fundamental breakthrough，What power，economy and emission targets
can be achieved is one of the increasingly acute and good way through mitigation of
environmental pollution and automobile demand and conflict between the oil shortage.
Control strategy is the core operation of hybrid vehicles. Hybrid electric vehicle is a
standards of environmental protection mode vehicles， the energy unit is usually combinde
with the engine ， batteries and motor. According to different driving conditions ， It can
realize single-energy or energy co-driven approach to reducing fuel consumption and
emissions of the ultimate goal. Therefore， before determining the vehicle configurations ，
How to achieve the coordination of a variety of power sources，hybrid electric vehicle energy
management is one of the core.
As the content of this topic is very broad ， together with my undergraduate level of
learning theory is limited，the contents of this paper of the appropriate reduced.
Therefore，this paper builds the same simulation model to get comparison of different
control strategies by ADVISOR ， based on the current popular control strategy . To find
control strategy in the urban operation condition.
Key words： hybrid control strategy，simulation，ADVISOR
目 录
1 绪论-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1
混合动力汽车研究背景-----------------------------------------------------------------------------------1
国内外混合动力发展状况-------------------------------------------------------------------------------2
混合动力汽车控制策略的研究现状------------------------------------------------------------------2
本文主要研究内容------------------------------------------------------------------------------4
2 混合动力系统分类与选择--------------------------------------------------------------------------------5
混合动力汽车的类型及特点---------------------------------------------------------------------------5
串联式混合动力结构与性能特点-----------------------------------------------------------5
并联式混合动力结构与性能特点-----------------------------------------------------------5
混联式混合动力结构与性能特点-----------------------------------------------------------6
混合动力汽车混合度-----------------------------------------------------------------------------------8
电池的能量存储及电池管理系统-------------------------------------------------------------------8
3 混合动力汽车控制策略研究-------------------------------------------------------------------------10
混合动力汽车控制策略的设计要求--------------------------------------------------------------10
混合动力汽车控制策略-------------------------------------------------------------------------------10
串联型混合动力汽车的控制策略---------------------------------------------------------10
并联型混合动力汽车的控制策略---------------------------------------------------------11
混联型混合动力汽车的控制策略---------------------------------------------------------13
4 基 于 ADVISOR 的 仿 真 及 分 析
--------------------------------------------------------------------------15
ADVISOR 仿 真 软 件 简 介
-------------------------------------------------------------------------------15
混合动力汽车仿真方法-------------------------------------------------------------------------------16
前向仿真法----------------------------------------------------------------------------------------16
后向仿真法---------------------------------------------------------------------------------------16
ADVISOR 中 混 合 动 力 汽 车 主 要 部 件 的 建 模 实 现
---------------------------------------------17
仿真模型选择-------------------------------------------------------------------------------------17
仿真模型主要部件选择-----------------------------------------------------------------------17
仿真结果对比---------------------------------------------------------------------------------------------19
Prius 车辆和 Conventional 车辆动力性对比-------------------------------------19
Prius 车辆和 Conventional 车辆排放性对比-------------------------------------21
Prius 车辆和 Conventional 车辆燃油经济性对比------------------------------22
5 ADVISOR 中 控 制 策 略 对 比 仿 真
------------------------------------------------------------------------24
并联控制策略------------------------------------------------------------------------------------------24
电辅助控制---------------------------------------------------------------------------------------------24
模糊控制策略------------------------------------------------------------------------------------------25
不同策略仿真对比-----------------------------------------------------------------------------------26
建模和部件参数选择-------------------------------------------------------------------------26
策略性能仿真-----------------------------------------------------------------------------------27
小结------------------------------------------------------------------------------------------------------30
6 总结----------------------------------------------------------------------------------------------------------------31
参考文献--------------------------------------------------------------------------------------------------------------32
致 谢----------------------------------------------------------------------------------------------------------------33
1 绪论
混合动力汽车研究背景
迫于能源危机和环境保护两大压力，混合动力电动汽车在全世界范围内得到
大力发展。混合动力电动汽车(HEV)可以视为是传统燃油汽车向纯电池电动汽车
的转变时期，由电动机和内燃机结合使用的一种过渡车型。它虽然没有实现零排
放，但在电动汽车的储能部件—电池没有根本性突破以前，其所能达到的动力性、
经济性和排放指标是缓解汽车需求与环境污染及石油短缺矛盾日益尖锐的理想
途径之一。
混合动力电动汽车的发动机常常工作在最佳工况下，有效地降低了排放、提
高了效率；其能量制动回收系统，改善了整车的能量利用效率；混合动力电动汽
车在采用纯电动模式行驶时，还能在某些特定区域实现零排放。
混合动力汽车既具有内燃机动力性好、反应快和工作时间长等优点，又有电
机无污染和低噪声的特点，可达到电机和发动机的最佳匹配。由于混合动力系统
具有充电功能，因此不需要建设配套的充电基础设施。对于电池的要求，与纯电
动汽车相比也大大降低了。因此混合动力汽车在技术、经济和环境等方面具有综
合优势[1]。
国内外混合动力发展状况
90 年代以来，日本、美国、欧洲各大汽车公司纷纷开始研制混合动力型汽
车。日本丰田汽车公司率先于 1997 年 12 月将混合动力型 Prius 轿车投放本国市
场，2000 年初又开始投放北美市场，并将月产由 1000 辆调升到月产 2000 辆，
三年内销售了 万辆，产品出现了供不应求局面，初战告捷，震动了全球汽车
厂商。
国外专家认为在未来的十年内，可能有 20%的汽车均将采用混合动力技术。
其中本田公司已投产 insight 混合动力汽车，被美国环保总署评为 2001 年美国十
大节能汽车的第一名，第二名则为丰田汽车公司的 Prius 混合动力汽车。
我国混合动力汽车的研究起步较晚。我国在八五和九五期间都有计划地开展
了电动汽车的关键技术攻关和整车研制，在此基础上也进行了混合动力电动汽车
的若干技术领域的开发。但是所开发的混合动力电动汽车大部分都是串联式的，
只是在原有汽车上简单地加载发动机和发电机机组，技术的集成度较低，缺乏高
度自动化的控制系统和能源管理系统，两种动力源只是简单结合，缺乏统一协调，
这与真正意义上的混合动力电动汽车，与国外的先进技术水平相比还有很大距离。
科技部在国家 863 计划中特别设立电动汽车重大专项，从国家汽车产业发展
战略的高度出发，选择新一代电动汽车作为我国汽车科技创新的主攻方向，组织
企业、高等院校和科研机构，集中各方面的力量联合攻关，决心在电动汽车关键
技术取得重大突破。主要的内容包括：电动汽车(包括 EV 和 HEV)的总体设计，
先进的电池技术，电动机及控制驱动系统，整车监控与管理系统、使用环与配套
技术等。
总之，无论从国外还是国内来看，研发和生产混合动力汽车都已经成为政府、
汽车企业和各大研究机构的重点，具有十分重要的意义[1]。
混合动力汽车控制策略的研究现状
混合动力电动汽车的核心技术可以分为硬件和软件两大部分。其中硬件部分
主要包括发动机、电机、蓄电池以及变速箱等部件；为了能实现混合动力电动汽
车经济和环保的设计要求，在运行过程中，对这些部件的工作状态进行合理的能
量控制是非常重要的，而这些能量控制就是混合动力电动汽车核心技术的软件部
分。驱动能控制，再生制动能控制以及各部件自身拥有的控制系统等都属于能量
控制的组成部分。
能量控制系统都是整车的神经中枢，混合动力电动汽车的能量控制可以分为
两层，驱动能控制系统和再生制动能控制系统属于上层，而各部件自身的控制系
统属于下层。上层的管理系统从宏观层面作控制决策并将相应的信息输送到各部
件控制系统，再由这些部件控制系统控制实现各种要求动作，同时下层的控制系
统也不断向上层管理系统反馈状态信息，实现上层控制系统的实时管理。在驱动
汽车的过程中，驱动能控制系统以各部件的自身特点为基础，通过协调管理，可
以让整个动力系统都工作在最佳状态下；另外，在混合动力电动汽车制动的过程
中，通过对传统液/气压制动系统、再生制动制动系统以及其他传动系统的合理
控制，可以最大限度地回收汽车动能，提高整车能效。由于各部件控制系统在传
统内燃机汽车和电动汽车上都有了较完善的发展，因此混合动力电动汽车能量控
制系统的创新点应该集中在上层管理系统的设计中，这也是整个混合动力电动汽
车硬件和软件设计的重点[3]。
当混合动力汽车的结构和各个零件确定下来后，整车的性能由其控制策略所
决定。在目前混合动力汽车的结构没有大的突破的情况下，人们将更多的研究转
移到控制策略上来，如何优化控制策略是实现混合动力汽车低油耗、低排放目的
的关键所在。在满足汽车的动力性和其它基本技术性能等要求的前提下，针对各
部件的特性及汽车的运行工况，控制策略要实现能量在发动机、电机之间的合理
而有效分配，使整车系统效率达到最高，获得整车最大的燃油经济性，最低排放
以及平稳的驾驶性能[7]。
在混合动力汽车发展的初期，其最优控制方法依据内燃机万有特性图，采用
最优燃油经济曲线方法，提高燃油经济性。随后，研究人员提出了内燃机最优工
作学硕士学位论文绪论区间方法，根据电机性能划分内燃机万有特性图，构成三
种内燃机和电机配合工作的模式：纯电动、电机助力和纯内燃机模式。为了更好
地管理电池能量，提高整车效率，又逐渐演化出模式控制方法。它在传统的 3 种
模式基础上，添加制动能量回收、怠速停止等模式。本田的 Insight 汽车就采用
了这种方法。混合动力汽车的燃油经济性和排放主要取决于整车的转矩分配控制
策略。目前国内外混合动力汽车的优化控制策略基本上都是根据汽车当前运行状
态和蓄电池荷电状态所确定的，主要可分为两大类型，一种是以汽车循环工况(如
ECE，EUDC 等)的燃油消耗量最小为目标的优化控制策略少。但由于汽车实际
运行工况千变万化，与计算所用的循环工况有相当大的差异，因此这种控制策略
并不能达到汽车实际运行油耗大量减少的效果；另一类是基于发动机效率图、排
放图，电动机/发电机效率图的控制策略，以汽车在任意时刻的油耗或功率损耗
最小为优化目标的控制策略，能实现汽车在给定的放电或充电工况下，发动机和
电动机/发电机的最佳转矩分配。也有采用模糊逻辑控制理论和神经网络理论来
研究控制策略，其目的也是使混合动力系统油耗或功率损耗达到最小。具体方法
主要有瞬时优化控制策略，基于启发式探索算法，基于循环工况的全局优化控制
策略。这些控制策略都没有考虑汽车未来路线和车速对当前控制策略的影响，大
多不能完全正确确定和动态调整汽车切换转入充电工况或放电工况的最佳时机，
导致汽车在实际道路上运行时制动能量无法充分回收，发动机的实际耗油量并没
有得到最大程度的减少，如当汽车正以中低车速匀速行驶，且几分钟后汽车将稳
速下坡，按现有的控制策略，此时蓄电池处于充电或者空闲状态，这样蓄电池就
不能充分回收汽车下坡时的再生制动能量。如果不能充分发挥混合动力系统的低
排放和助力功能，其燃油经济性，排放和动力性的发挥会受到极大限制。
K．M 等提出采用模型预测控制法结合动态规划算法作为控制策略，由
GPS、道路交通图，交通信息等预测未来汽车的行驶状态，作为初步研究该文假
设未来车速为多个匀速过程只考虑层高的变化，其仿真结果油耗比传统车降低
了 20%，汽车节油效果随着预测视距的减少而减少，但这种效果尤其取决于未来
的需求转矩图和蓄电池容量。当预测视距超过后控制算法的运算效率变得低下。
LJohannesson 等通过对三种控制器的计算仿真的比较得出，基于 GPS 的汽车未
来状态预测，采用随机动态规划进行全局优化的控制器其优化性能几乎与理想控
制器一样，而基于当前汽车状态的控制器效果最差。在仿真计算中，为缩短在线
计算时间作者提出一步式 MPC 算法，实验表明该策略更适合于固定路线的城市
公共汽车。其中基于动态规划的全局优化真正实现了循环工况的最优油耗，但由
于在线计算量大等客观原因该策略还无法应用到实车中去，更多的研究是将其作
为一个理想的参考值来评价其他控制策略的优劣性。目前国外一些学者正致力于
通过汽车模型的简化，算法的改进以及新的控制方法的引入从而实现在线全局优
化仿真的实现。例如 等针对控制策略的实车应用性，提出了一些提高动
态规划算法效率的方法，重点是将非线性的动态系统简化为近似线性的静态系统，
采用二次规划求解最优问题，结合模型预测控制进行在线实时仿真，其性能与动
态规划算法的实时仿真结果差别并不明显；对于汽车未来状态的预测提出了通过
对当前时刻的某两个参数计算出下一个时刻的功率需求而不采用 GPS 等进行远
程预测，这样大大提高了在线计算效率，经过仿真研究，该控制策略尽管油耗不
及理想油耗，但完全可以应用到实车中去[8]。
本文主要研究内容
本文主要简述混合动力汽车主要结构和现今主流控制策略，通过仿真软件
ADVISOR 进行仿真实验，主要做了两个仿真实验对比：
一个实验是 Prius 混合动力汽车和 Conventional 普通汽车仿真对比，在城市
路况和郊区路况下通过燃油经济性、动力性和排放性对比进行评价。
另一个实验是选用相同并联模型车，在相同城市路况下，选用 ADVISOR 内
置不同仿真策略也是通过燃油经济性、动力性和排放性对比，用来判断城市路况
下最可行的控制策略。
2 混合动力系统分类与选择
混合动力汽车的类型及特点[1,2,3]
串联式混合动力汽车结构与性能特点
图2-1 串联结构
串联式驱动系统结构如图 2-1 所示，串联混合动力电动汽车是混合动力电动
汽车中最简单的一种，发动机输出的机械能首先通过发电机转化为电能，转化后
的电能一部分用来给蓄电池充电，另一部分经由电动机和传动装置驱动车轮。它
的主要特点为：电力驱动是唯一的驱动模式，只有电动机直接与驱动桥相连接，
而发动机与发电机直接连接产生电能，来驱动电动机或者给蓄电池充电。和燃油
车比较，它是一种发动机辅助型的电动车，主要是为了增加车辆的行驶里程。由
于在发动机和发电机之间的机械连接没有离合器，因而它有一定的灵活性。
(1)发动机的工作状况不受汽车行驶工况的影响，始终在最佳的工作区内稳
定运行。因此，发动机具有良好的经济性和低的排放指标。
(2)由于有电池功率进行驱动功率的调峰，发动机的功率只须满足汽车在某
一稳定工况行驶所需的功率。因此可以选择较小功率的发动机。
(3) 发动机与驱动桥之间没有机械连接，因此对发动机的转速无任何要求，
发动机的选择范围较大，如可选择高速燃气轮机等效率高的原动机。
(4) 发动机与电动机之间没有机械连接，整车的结构布置自由度较大。发动
机的输出要全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能，需要功率足够大的发电机
和电动机。
(5) 要起到良好的功率平衡作用，又要避免电池出现过充电或过放电，需要
较大容量的电池。发电机将机械能转变为电能，电动机将电能转化为机械能，滇
池的充电和放电都有能量损失，因此发动机的能量利用率较低。
串联型混合动力汽车发动机能保持在最佳工作区域内稳定运行的优越性主
要表现在低速、加速等工况，而在汽车中高速行驶时，由于其电传动效率低，抵
消了发动机油耗低的优点，因此串联型混合动力汽车更适合在市内，低速运行的
工况；在繁华的市区，汽车在起步和低速运行时，还可以关闭发动机，只利用电
池输出功率，使汽车达到零排放的要求。
并联式混合动力结构与性能特点
图2-2 并联结构
并联式驱动系统结构示意图如图 2-2 所示，并联混合动力电动汽车采用发动
机和电动机两套独立的驱动系统驱动车轮，两者都可通过各自的驱动轴驱动车轮，
可以采用发动机单独驱动、电动机单独驱动或者发动机和电动机混合驱动三种工
作模式驱动。从概念上讲，它是电力辅助型的燃油车，目的是为了降低排放和燃
油消耗。当发动机提供的功率大于驱动电动车所需的功率或者再生制动时，电动
机工作在发电机状态，将多余的能量充入蓄电池。与串联混合动力电动汽车比较，
它只需两个驱动装置—发动机和电动机，而且，在蓄电池放完电之前，如果要得
到相同的性能，并联式比串联式混合动力电动汽车的发动机和电动机的体积要小。
并联式混合动力汽车的发动机功率也是以汽车以某一速度稳定行驶时所需
的功率选定的，当汽车在低速或改变工况行驶时，须通过加速踏板和变速器来调
节发动机的功率输出；而在高速行驶时，发动机的输出功率低于汽车行驶时所需
的功率时，由控制器控制电动机协助助力驱动。这样的结构形式和控制方式，使
并联式混合动力汽车具有如下特点：
(1) 发动机通过机械传动机构直接驱动汽车，因此发动机输出能量的利用率
较高，当汽车的行驶工况是发动机在其最佳的工作范围运行时，其燃油经济性比
串联式的高。
(2) 由电动机进行调峰时，发动机的功率可适当减小。
(3) 当电机作为辅助驱动系统时，功率也可适当减小。
(4) 由于有发动机补充电能，比较小的电池容量既可满足使用要求。
(5) 如果装备发电机，发电机的功率也可较小。
(6) 由于并联式驱动系统的发动机的运行状况受汽车的行驶工况的影响，因
此在汽车行驶工况变化较多、较大时，发动机就会比较多地在不良工况下运行，
因此发动机的排放污染比串联式的高。
(7) 由于发动机和驱动桥之间无直接的机械连接，需要通过变速装置来适应
汽车行驶工况的变化。
(8) 发动机和电机并联驱动，还需要复合装置。因此，并联式混合动力系统
其传动机构相对比较复杂。
并联式结构中，发动机和电机是相互独立的，低速功率小时运行时可以关闭
发动机，利用电动机进行驱动；在中高速平稳运行工况，可以只利用发动机进行
驱动；高速运行或加速时，可以利用动力复合装置对发动机和电机的输出动力进
行叠加。
混联式混合动力汽车结构与性能特点
图2-3 混联结构
混联式驱动系统是串联式与并联式的综合，其结构示意图如图 2-3 所示。混
联混合动力电动汽车在结构上综合了串联式和并联式的特点，与串联式相比，它
增加了机械动力的传递路线，与并联式相比，它增加了电能的传输路线。尽管混
联混合动力电动汽车同时具有串联式和并联式的优点，但其结构复杂、成本高，
但随着控制技术和制造技术的发展，一些现代混合动力电动汽车更倾向于选择这
种结构。混联混合动力电动汽车兼有串联式和并联式混合动力电动汽车的特点，
因而有很多种可能的控制方式。基本上可分成两种，一种称为发动机主动型，另
一种称为电力主动型。车辆运行时，前一种主要是发动机起作用，而后一种主要
是电动机起作用。
混联式驱动系统的结构形式和控制方式充分发挥了并联式和串联式的优点，
使电机、发动机、发电机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构上保证了在复
杂的工况下是系统工作在最优状态，因此更容易实现油耗和排放的控制目标。与
并联式相比，混联式的动力复合形式更复杂，因此对动力复合装置的要求更高。
目前的混联式结构一般以行星齿轮作为动力复合装置的基本构架。
由于并联式驱动系统的结构较混联式简单与并且比串联式系统能量使用率
高，使得该系统最适合于汽车在城市间公路和高速公路上稳定行驶的工况。本文
的研究即是基于此类驱动系统。
混合动力汽车混合度
根据发动机和电池输出的功率比值，混合动力系统又可分成弱混合、强混合
和中度混合。
图2-4 混合动力系统混合度与燃油经济性
如图 2-4 所示，混合度高低决定于电机提供动力的多少，电机的功率越大，
一般情况下，燃油经济性相对也越高，但是制造成本相对也提高，不利于市场普
及，当然实用性也大大降低。
由于在仿真建模状况主要采用本田 insight 现有模型，而本田 insight 主要以
成本和燃油经济性为主要目标的控制策略，采用了弱混合的混合度。
所以在当今汽车工业控制成本和加速普及的主导思想下，选择弱混合作为混
合动力汽车混合度。这类车没有或者只有少量纯电动工况，但整车成本和质量都
大为降低，并且燃油经济性也能达到较好的程度，排放也有比较大的改善[4,5]。
电池的能量存储及电池管理系统
电池的良好的充放电性能及电池的 SOC 估计是混合动力汽车研究的关键。
由于电池的作用是储存、输出尽可能多的电能，以提高汽车的续驶里程，因此对
混合动力汽车用电池不仅有高的能量密度，而且有高的功率密度。因此电池技术
研究的关键是寻找合适的能够存储高能量的电极材料，并且此类材料能够稳定地
经受住无数次循环，可以反复使用。另外，电池技术的研究还包括以下几个方面：
一是电池设计和制造方面的改进，以降低电池的使用成本、改善电池的性能和提
高使用寿命，并进行电池充放电动态特性的研究；二是研究电池内部结构的连接、
检测及评价。
电池包是混合动力汽车的主要部件，对电池的状态监控及管理是混合动力汽
车的重要研究内容之一。由于 SOC 是整车动力分配的依据，因此对电池的有效
管理及精确的 SOC 估计将为混合动力汽车的动力分配及能量管理奠定必要的基
础。另外，电池的成本在整车中占有较大的比重，精确的 SOC 估计和状态监控
可以防止电池的过充电和过放电、延长电池的使用寿命、可相应的降低车辆的使
用成本。因而，电池管理系统研究是混合动力汽车的重要研究内容之一[6]。
3 混合动力汽车控制策略研究
混合动力汽车控制策略的设计要求
由于各种混合动力汽车结构各不相同，因而需要不同的控制策略来调节和控
制。在设计混合动力汽车控制策略时，采用不同的控制策略的目的是为了在车辆
限定条件下达到不同的最优的设计目标，其主要目标有以下四个：最佳燃油经济
性、最低的排放、最低的系统成本或最佳的驱动性能。
设计控制策略时主要应考虑以下几点：
(1) 优化发动机的工作点——基于燃油经济性、最低排放或者二者选其一，
根据发动机的转矩－转速特性曲线确定工作点；
(2) 优化发动机的工作曲线——如果发动机需要发出不同的功率，相应的最
优工作点就构成了发动机的最优工作曲线，如最大燃经济性工作曲线；
(3) 优化发动机的工作区——在转矩—转速特性曲线上，发动机有一个最优
的工作区，在此工作区内，燃油效率最高；
(4) 限制发动机最低转速——当发动机低速运行时，燃油效率低，排放严重，
因而当发动机转速低于某一值时，应停止发动机的工作；
(5) 合适的蓄电池荷电状态——蓄电池的容量需保持在适当的水平，以便在
起汽车加速时能提供足够的功率，在汽车制动或下坡时回收能量。
在混合动力汽车的结构及各部件确定后，如何优化控制策略是实现混合动力
汽车低油耗、低排放目标的关键所在。而控制策略的制定是一个全局多目标优化
问题，不仅仅要实现整车最佳的燃油经济性，还要考虑适应各种工况，兼顾发动
机排放、蓄电池寿命、驾驶性能、各部件可靠性及整车成本等多方面要求[5]。
混合动力汽车控制策略
控制策略是混合动力汽车运行的核心。混合电动汽车是一种准环保型的车辆，
其能源装置通常由发动机，电池和电机组合而成。它能根据不同的行驶工况，实
现单能源或多能源联合驱动方式，达到减少油耗和排放的最终目的。因此，在整
车配置确定的前提下，如何实现多种动力源的协调工作，是混合电动汽车能源管
理核心之一。与传统车辆不同，混合动力汽车主要由发动机、电机、功率转换器、
蓄电池、离合器、变速器等部件组成，因此，它是一个集成电气、机械、化学和
热力学等为一体的非线性动态系统。如何使这些部件有效地协调工作，是混合动
力系统设计的关键所在。而运行工况的不确定性和驾驶风格的多样化均增加了整
车控制策略设计的难度。因此，控制策略是一个涉及非线性时变系统控制的复杂
问题[7,9]。
串联型混合动力汽车的控制策略
由于串联型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。此外，为了优化控制策
略，还必须考虑合并在一起的电池、电传动系统、发动机和发电机的总体效率。
以下介绍串联型混合动力汽车的两种基本的控制模式[2]。
(1) 恒温器控制模式
当蓄电池 SOC 降到设定的低门限值时，发动机启动，一部分功率用于满足
车轮驱动功率要求，另一部分功率向蓄电池充电。而当蓄电池组 SOC 上升到所
设定的高门限值时，发动机关闭，由电机驱动车轮。在这种模式中蓄电池组要满
足所有瞬时功率的要求，蓄电池组的过度循环所引起的损失可能会减少发动机优
化所带来的好处。这种模式对发动机比较有利而对蓄电池不利。
(2) 发动机跟踪器控制模式
发动机的功率紧跟随车轮功率的变化，这与传统的汽车运行相似。采用这种
控制策略，蓄电池工作循环将消失，与充放电有关的蓄电池组损失被减少到最低
程度。但发动机必须在从低到高的整个负荷区范围内运行，而且发动机的功率快
速而动态地变化，这些都损害了发动机的效率和排放性能(尤其在低负荷区) 。
解决的办法是采用自动无级变速器 CVT(Continuously Variable Transmission) ，
通过调节 CVT 速比，控制发动机沿最小油耗曲线运行，这样同时减少了 HC
和 CO 的排放量。上述两种控制模式可以结合起来使用，其目的是充分利用发动
机和电池的高效率区，使其达到整体效率最高。例如，当汽车加速时，为了满足
车轮驱动功率要求，降低对蓄电池的峰值功率要求，延长其工作寿命，可采用动
机跟踪模式；而当汽车车轮功率要求低时，为了避免发动机低效率工况的发生，
可以采用恒温器模式，以提高整车系统的效率[11,12]。
并联混合动力汽车的控制策略
并联式混合动力汽车的控制策略目前仍不成熟，需要进一步优化。一般的控
制策略通常是根据电池的 SOC、驾驶员的加速踏板位置、车速和驱动轮的平均
功率等参数，按照一定的规则使发动机和电动机输出相应的转矩(或功率) ，以
满足驱动轮驱动力矩的要求[9]。
(1) 以车速为主要参数的控制策略
这是最早也是最常采用的一种控制策略，它利用车速大小作为控制的依据。
当汽车车速低于所设定的车速时，由电机单独驱动车轮，当车速高于所设定的车
速时，电机停止驱动，而由发动机驱动车轮；当车轮负荷比较大时(如汽车急加
速、爬陡坡或以较高车速爬坡时) ，则由发动机和电动机联合驱动车轮。这种策
略利用了电动机低速大转矩的作用，避免了发动机的怠速及低负荷工况。当车速
较高有助于发动机有效工作时，发动机的启动可避免纯电动高速行驶时电池的快
速放电损失。在这种控制策略中，发动机启动的设定车速可以设计为一个定值。
对于荷电消耗型混合动力汽车，设定车速愈低，汽车一次充电的续驶里程愈长。
也有将设定车速设计为蓄电池组放电深度的函数。
美国 等人提出了另一种基于速度的控制策略。汽车在低速行驶时，
也是由电机单独驱动车轮；但当车速高于所设定的车速时，则采用了混合驱动。
此时，发动机保持在一个恒定的节气门开度运行，而由电机提供车轮所需的动态
功率。通过提高发动机启动的设定车速并保持蓄电池组的 SOC 在驾驶循环前后
不变，可以减少发动机工作的时间。这种控制策略有利于减少汽车的排放，但电
机及蓄电池组的功率较大，增加了整车自重和成本。对于采用上述控制策略的荷
电维持型混合动力汽车，还需要监视蓄电池组的 SOC ，当 SOC 降到某一设定
值以下时，无论此时车速多低，发动机将启动，同时一部分发动机功率通过发动
机向蓄电池组充电。
(2) 以功率为主要参数的控制策略
当车轮平均功率低于某设定值时，汽车由电动机单独驱动；当车轮平均功率
高于该设定值时，此时有利于发动机有效工作，因而发动机被启动，电动机则停
止运行。发动机启动的最佳时机是在变速器换挡期间，这有助于获得平稳的驾驶
性能。一旦车轮平均功率超过发动机所能提供的功率时，电动机启动，辅助发动
机提供额外的功率。在上述两种控制策略中，都存在发动机和电动机联合驱动的
混合动力工况。这种工况一般出现在车轮平均功率很高的时候(如急加速或以较
高车速爬坡) ，其控制策略有以下几种模式： 1) 当加速踏板踩下时，发动机和
电动机的功率按照一定比例同时增加，以满足驾驶员的高功率需求； 2) 电动机
功率一直增加到其最大值，然后启动发动机以提供补充动力； 3) 发动机被控制
在有较高功率的低油耗区稳定运行，而由电动机来提供所需的补充功率。
上述两种控制策略都比较简单，但不能保证各部件得到了最佳匹配，无法获
得整车系统的最大效率，因此优化技术被引入控制策略研究中。
(3) 采用优化技术的控制策略[15]
法国学者 Sebastien Dzlpart 和 Gino Paganelli 等人研究了带机械有级式变速
器的并联型混合动力汽车在混合动力工况时的能量分配优化问题，建立了电机转
矩和变速器档位为优化变量、以给定循环工况下发动机油耗最小为目标的有约束
优化计算模型。该优化计算结果虽然不能用于实时控制，但对于推导汽车实时控
制策略是有益的。为了使发动机工作在最佳效率区，在混合动力汽车上装备 CVT
成为目前的一种发展趋势。德国学者 Ulrich Zoelch 等人对带有 CVT 的并联型混
合动力汽车作了研究，以汽车在一个给定驾驶循环工况中发动机油耗最小为目标
函数，建立了包括 CVT、电机效率在内的优化计算模型，利用动态优化技术对
发动机、电动机(发电机) 所应分配的转矩和 CVT 速比进行了计算，并由此确定
满足最小燃油量所需要的电机额定功率。该优化方法只能用于特定的驾驶循环，
不能用于汽车的实时控制。KIA 汽车公司的 Chunho Kim 等人提出以燃油经济性
为目标的优化控制策略，该方法将电池输出功率转化为等效的燃油量，建立了基
于有效燃油消耗率的优化模型，以发动机燃油消耗量最小为目标函数，得到随车
速、电池组 SOC 和所需功率而变化的控制量(CVT 速比、电动机转矩、发动机
节气门) 。这种控制策略的实质就是将发动机和电机控制在最佳效率区工作，从
而达到最佳的燃油经济性。这种方法可以用于汽车的实时控制，但没有考虑汽车
驾驶循环工况的影响及发动机排放问题。
(4) 以成本和燃油经济性为目标的控制策略[13,14]
采用这种控制策略的混合动力汽车装备了小功率电机和小容量的蓄电池组，
使蓄电池组的成本和质量减少到最小程度。在这种策略中，电动机一般仅仅只在
汽车急加速时才启动，辅助发动机向车轮提供加速所需的功率。而汽车的一般行
驶工况则由一个小排量的发动机单独驱动，并在蓄电池组 SOC 下降到一定程度
时为其充电，这进一步提高了发动机的负荷率。当汽车减速时，蓄电池组吸收制
动能量而充电。这种控制策略存在的一个缺陷是，由于发动机几乎一直处于工作
运行状态，虽然避免了发动机开关控制引起的发动机效率下降问题，但无法消除
发动机在低负荷时的排放问题。
这种汽车在加速时的控制策略有以下几种模式：
(1) 当汽车原地起步时，由发动机单独驱动汽车起步，或者由电动机单独驱
动汽车起步，然后在汽车的速度增加到一定值时，发动机启动，提供加速所需的
补充动力。
(2) 当汽车快速起步或急加速时，发动机和电动机联合向车轮提供驱动功率。
克莱斯勒的道奇无畏 ESX、本田 Insight 和日产的混合动力汽车都采用了这
种控制策略，这类汽车也被称之为轻度混合动力汽车。这类汽车只有少量或者完
全没有纯电动工况，但整车成本和质量都大为降低，并且燃油经济性可以达到相
当好的程度(Insight 和道奇无畏 ESX 混合动力汽车的百公里油耗分别为 L
和 ) ，排放也有比较大的改善，但为了满足今后更为严格的排放标准，发动
机排量还需要进一步降低。本田和日产的这种混合动力车都装备了 CVT ，进一
步改善了整车的燃油经济性和排放。
混联式混合动力汽车的控制策略
混联式混合动力汽车的控制策略通常有两种：一是直接法，即将优化目标(如
油耗等)表示为系统状态变量、控制变量等的函数；二是间接法，即最小损失法，
从计算当前驱动条件下个部件的效率入手，得到整个系统的能量(功率)损失：损
失最小的状态变量就是当前驱动条件下应该选择的状态变量，如发动机的转矩、
转速，电池的放电电流等；驱动参数常用驱动轴的转矩和转速表示。从这两种思
路出发，可以得到许多的具体控制策略，下面作简要地介绍和分析[7,10]。
(1) 发动机恒定工作点模式
这种策略采用发动机作为主要动力源，电机和电池通过附加转矩的形式进行
功率调峰，使系统获得足够的瞬时功率。由于采用了行星齿轮传动机构使发动机
转速不随车速变化，这样使发动机工作在最优的工作点，提供恒定的转矩输出，
而剩余的转矩由电机提供。由电机来负责动态部分，避免了发动机动态调节带来
的损失。而且与发动机相比，电机的控制也更为灵敏，容易实现[11,12]。
(2) 发动机最优工作曲线模式
这种策略从静态条件下的发动机万有特性出发，经过动态校正后，跟踪由驱
动条件决定的发动机最优工作曲线，从而实现对发动机及整车的控制。在这种策
略下，使发动机工作在万有特性的最佳油耗线上。发动机在高于某个转矩或功率
限值后才会打开。发动机关闭后，离合器可以脱开(避免损失)或接合(工况变化复
杂时，发动机启动更为容易)。只有当发电机电流超出电池的接受能力，或电机
的驱动电流需求超出电机或电池的接受能力时，才调整发动机的工作点。
4 基于 ADVISOR 不同车型仿真分析
ADVISOR 仿真软件简介
ADVISOR 是在美国能源部的“新一代汽车合作伙伴计划”(简称 PNGV 计划)
项目支持下，美国国家可再生能源实验室(NREL)于 1994 年开发出的基于
Matlab/Simulink 环境的汽车仿真软件。它对于混合动力汽车、电动汽车和燃料电
池汽车等车型的动力性、燃油经济性和排放的仿真分析具有很高的参考价值，并
成功地推动了 PNGV 项目的技术选择[8,10,12]。
ADVISOR 的软件源代码完全开放，用户可以利用其内部提供的通用子模块
来组装所需的汽车模块。ADVISOR 很好地体现了模块化的软件工程思想，能够
方便、直观地实现以下功能：比较不同循环工况下的油耗与排放；分析能量在
HEV 各个部件之间的分配；可对用户设计的控制策略进行优化；还可以以燃油
经济性或最大动力性为优化目标进行汽车参数设计，如设计变速器速比等。
ADVISOR 是在 Matlab/simulink 模块编程环境开发的。该软件可伪真非电动
汽车、电动汽车、混合动力电动汽车(包括串、并联式混合车)和燃料电池汽车。
该软件具有图形用户界面，允许用户从列表框或预定义的库中定义车辆布置型式、
部件和驱动循环等。在仿真时，首先需输入电动汽车的结构配置、整车参数和部
件参数，然后再输入测试循环工况，这样就能得到车辆在该工况下的各项性能指
标。ADVISOR 提供了并行电动辅助 (parallel electric assist)、自适应控制策略
(Adaptive control strategy)、模糊逻辑控制策略(Fuzzy Logic control strategy)等控制
策略模块。用户也可以设计自己的控制策略，ADVISOR 提供了以下两方面的设
计控制策略的功能：
(1) 在 Simulink 中输入控制策略的模型与使用 GUI 修改控制参数；
(2) 使用 Matlab 和 Visual doc 作为优化引擎来优化控制策略的控制参数。它
以最小化 CO，HC，NOx，PM 等有害气体的排放量和最大燃料经济性为目标，
对能源储存系统的充电状态上限和充电状态下限等控制参数进行优化，用户可以
动态观察到优化叠代计算过程中控制参数值的变化情况。
ADVISOR 提供道路循环、多重循环和测试过程 3 种仿真工况来仿真车辆的
性能。
(l) 道路循环提供了 ，CYC.种国外标准的道路循环供用户选择，
另外提供了行程设计器 (trip builder)，可以将多达 8 种不同的道路循环任意组合
在一起，综合仿真车辆的性能。
(2) 多重循环功能可以用批处理的方式以相同的初始条件，快速计算和保存
不同的道路循环情况下的仿真结果，并将它们显示在一起，供用户进行比较。
(3) 测试过程包括 和 等 8 种国外标准的测试过
程供用户选择仿真。
混合动力汽车仿真方法
混合动力汽车仿真方法分为前向仿真(Forward facing approach)和后向仿真
(Backward-facing approach)两种[12]。
前向仿真法
前向仿真模型包含驾驶员模型，它可以模拟驾驶员意图而做出加速或制动的
操作，由此在驱动系中产生转矩，并沿着驱动系向前传递到车轮。后向仿真模型
以目标车速(如循环工况的速度)作为输入，计算驱动系中需要产生多大的转矩、
转速，信息流沿着驱动系向后传播——从车轮到驱动桥，再到变速器，最后到发
动机和电机。(如图 4-1 所示)
图4-1 前向仿真法
一般认为前向仿真一般用于控制系统的设计
后向仿真法
图4-2 后向仿真法
按照与实际功率流动相反的方向(即后向路径)，根据道路循环的要求，从车
轮模块到发动机模块与蓄电池模块，考虑了各个部件的机械效率和功率限制，计
算出当前部件对上一级部件的需求转矩和转速，逐级传递，直到发动机模块与蓄
电池模块计算出它们所能提供的实际功率为止。(如图 4-2 所示)
一般认为后向仿真主要用于整车性能仿真分析。
ADVISOR 中混合动力汽车主要部件的建模实现
仿真模型选择
在 ADVISOR 中，混合的动力汽车的仿真模型主要由发动机模块 (fuel
converter)、废气处理模块(exhaust system)、电机模块(motor controller)、蓄电池模
块 (energy storage) 、 控 制 策 略 模 块 (control strategy) 、 整 车 控 制 模 块 (vehicle
controller)、离合器模块 (clutch)、变速器模块 (gearbox)、主减速器模块 (final
drive)、车轮和车轴模块(wheel axle)、整车模块(vehicle)、驱动循环模块(drive cycle)
等部件模块组成。(如图 4-3 所示)
图 4-3 仿真模块图
由于 ADVISOR 软件里内置部分经典车型的，可以大大节约建模计算时间，
所以本文采取了两个模型进行仿真对比
(1) Prius 的整车模型进行仿真。
(2) Conventional 非混合动力汽车模型进行仿真。
仿真模型主要部件选择
先选用 Prius 模型
图 4-4 Prius 模型部件选择
部件参数如图 4-4 所示：
(1) 车身质量为 918KG
(2) 发动机版本为 IC 版本，型号为 SI，最大功率为 43KW，峰值效率为
，质量为 137KG.
(3) 排气再处理装置为 EX-SI 型号，质量为 11KG
(4) 蓄电池模块版本为 RINT，型号为 NIMH，最大功率为 40KW，质量为
40kG
(5) 电机最大功率为 31KW，峰值效率为 ，质量为 57KG
(6) 变速器选择为 PGCVT
后选用 Conventional 模型
图 4-5 Conventional 模型部件选择
部件参数如图 4-5 所示：
(1) 车身质量为 592KG
(2) 发动机为 IC 版本，型号为 SI，最大功率为 41KW，峰值效率 ，质
量为 131KG
(3) 排气再处理装置为 EX-SI 型号，质量同为 11KG
(4) 变速器选择为 MAN
仿真结果对比
选取路况为 CYC-UDDS 城市路况(图 4-6)和 CYC- ECE-EDUC 郊区路况(图
4-7)，结果显示：
(1) 城市路况中，在 1400 秒的测试路程中停车次数 36 次(每波峰停车两次)，
最高速度为每小时 56 英里。
(2) 郊区路况中，在 1400 秒的测试路程中停车次数为 26 次，最高时速能达
到每小时 75 英里。
图 4-6 UDDS 城市路况
图 4-7 ECE-EUDC 郊区路况
Prius 车辆和 Conventional 车辆动力性对比
动力性主要评判标准
加速度：0-60 英里加速时间，40-60 英里加速时间和 0-85 英里加速时间，Prius
车加速测试如图 4-8 所示，Conventioanl 车加速实验如图 4-9 所示
图 4-8 Prius 动力性 图 4-9 Conventional 动力性
结论：通过三个速度段加速时间，可以很明显得看到 Prius 车辆在加速时间
比 Conventional 车辆短，可见 Prius 车辆比 Conventional 车辆加速度能力强。
Prius 车辆和 Conventiol 车辆排放性对比
在 UDDS 城市路况下 Prius 车排放性如图 4-10 所示
图 4-10 Prius 车排放图
在 UDDS 城市路况下 Conventional 车排放性如图 4-11 所示
图 4-11 Conventional 车排放图
在 ECE-EUDC 郊区路况下 Prius 车排放性如图 4-12 所示
图 4-12 Prius 车排放图
在 ECE-EUDC 郊区路况下 Conventional 车排放性如图 4-13 所示
图 4-13 Conventional 车排放图
结论：
(1) Prius 车辆和 Conventional 车辆在相同路况下，HC 排放量 Prius 大于
Conventional，而 CO 和 NOx 排放量却远好于 Conventional。
(2)可见混合动力的排放并不是完全优于普通车辆，尤其在发动机启动初期
HC 排放量不够理想，但是从综合角度来看 PRIUS 的排放远远好于 Conventional
车。
(3) Prius 车辆和 Conventional 车辆在 UUDS 和 ECE-EUDC 两种路况下对比
中，均可以得到城市路况下 HC 稍好于郊区路况下，而 CO 和 NOx 排放城市路
况下没有郊区路况理想。
Prius 车辆和 Conventional 车辆燃油经济性对比
mpg 代表每加仑汽油能跑的英里数，跑的英里数越多则燃油经济性更加好
在 UDDS 城市路况下 Prius 车燃油经济性如图 4-14 所示
在 UDDS 城市路况下 Conventional 车燃油经济性如图 4-15 所示
图 4-14 Prius 车 图 4-15 Conventional 车
在 ECE-EUDC 郊区路况下 Prius 车燃油经济性如图 4-16 所示
在 ECE-EUDC 郊区路况下 Conventional 车燃油经济性如图 4-17 所示
图 4-16 Prius 车 图 4-17 Conventional 车
结论：混合动力汽车 Prius 比普通 Conventional 车在相同路况下，每加仑汽
油能跑的英里数 Prius 胜于普通非混合动力汽车，从而得知 Prius 的燃油经济性
也胜于 Conventional 车。
5 并联控制策略对比仿真研究
并联控制策略
其中并联式混合动力汽车(PHEV)中的两个动力源(即发动机和电动机)既可
同时提供动力，也可分别提供动力，具有良好的灵活性，同时所需要的动力电池
容量要比串联式少很多。目前 PHEV 是混合动力汽车的研究热点。
如图 5-1 所示车辆需求转矩为发动机输出扭矩和电动机输出扭矩之和，但是
发动机输出扭矩和电动机输出扭矩之间相互独立，不存在比例关系，控制策略问
题实际上就是在一定目标前提下，合理分配两个转矩的问题。
图 5-1 并联结构原理图
电辅助控制策略
电辅助控制策略是并联混合动力驱动系统所普遍采用的一种控制策略，也是
目前主要应用到混合动力汽车实车中的控制策略。它实际上是一种固定的门限值
控制，所以又称逻辑门限值控制。其主要思想是：将发动机作为汽车的主驱动源，
电力驱动系统作为辅助驱动源，电机对发动机的输出扭矩起到削峰填谷的作用，
同时将电池的 SOC 值保证在一定范围内。具体控制思想如下：
混合动力电动汽车的能量分配方式如下两图所示，当电池的 SOC(电池荷电
状态)高于所设定的最低值(cs-lo-soc)时，如图 5-2 所示，在车速或者扭矩较低时，
由电动机单独驱动汽车，当车速较高或者扭矩较大时发动机才起动，从而避免发
动机工作于低效率区间；当 SOC 低于所设定的值(cs-lo-soc)时，如图 5-3 所示，
发动机起动，一部分功率用来驱动汽车，另一部分配到电机从而给电池充电，以
保证发动机工作于最佳功率曲线附近
图 5-2 SOC> cs-lo-soc 图 5-3 SOC< cs-lo-soc
电机电辅助控制策略可在下列不同情况下使用电机：
(1) 在设定的汽车最小转速下，有电机单独驱动汽车
(2) 若汽车的转矩要求大于发动机工作转速范围内所能提供的转矩，则由电
机提供辅助转矩
(3) 在再生制动工况下，由电机给电池充电
(4) 当在给定转速下，发动机输出要求的转矩效率较低时，发动机关闭而让
电机输出要求的转矩
(5) 当 SOC 较低时，发动机就会提供额外的转矩，通过电机发电给电池充
电
模糊控制策略
研究表明，模糊逻辑控制不依赖于系统精确的数学模型，大大增加了控制的
自由度，有很强的鲁棒性，非常适合混合动力汽车的控制应用。在设计混合动力
汽车控制策略时，最基本的目标是高燃油经济性、高效率和低排放，而一般的控
制策略很难同时兼顾几个目标。模糊逻辑控制策略则可以优化发动机的效率，并
且综合考虑燃油经济性和排放。在 ADVISOR 仿真软件中的模糊逻辑控制策略有
三种不同的模糊逻辑控制器，即燃油经济性模式、效率模式和排放控制模式。
(1) 燃油经济模式(Fuel-Used Mode)是在准静态仿真过程中限制发动机的瞬
时燃油消耗，保证燃油消耗不超过某一限值。由于 ADVISOR 中每个发动机都有
燃油消耗图，则可以用一个变量控制燃油消耗值，用户可以自己定义燃油经济性
目标。
(2) 效率模式(Efficiency Mode)，这种策略与燃油经济性模式一样都是在发动
机最优工作曲线基础上，对混合动力汽车在特定工况下整个动力系统的优化目标
进行优化。在这种控制策略中，发动机被限制在峰值效率范围内。
(3) 排放模式(Emission Mode)，该控制策略是一种智能控制策略，是基于美
国 Ohio-state 大学的一篇报告。它体现了实时优化的特征，采用若干个不同权值
的控制参数，它们分别代表了混合动力汽车的燃油经济性和排放性能，如燃油消
耗、效率、HC、CO 及 NOx 排放等。而参数的权值可以由用户自定义，也可以
标准化，然后由这些参数生成一个对应于发动机不同转矩的影响函数。在一定转
速下通过寻求使影响函数最小的转矩，以取得最优的燃油经济性和排放。排放模
式的模糊逻辑控制策略的目标是效率和排放，即最大的效率和最低的排放。
图 5-4 模糊控制结构图
如图 5-4 所示模糊控制块发生在扭矩和离合器所要求的速度，并计算内燃机
和电动机之间的扭矩分裂。模糊逻辑算法设置一个最佳的内燃机操作点，并以实
际转矩的要求和国家电荷的电池为基础修改了实际操作点的最优化。最后，扭矩
要求被发送到内燃机和其余的扭矩(正或负)电动机缓冲区。
不同策略仿真对比
建模和部件参数选择
由于研究主要内容是围绕并联控制策略，如图根据 ADVISOR 内置并联模型，
选择了相同模型和参数
图 5-5 并联车型部件
部件参数如图 5-5 所示：
(1)车身质量为 592KG
(2)发动机版本为 IC 版本，型号为 SI，最大功率为 41KW，峰值效率为 ，
质量为 131KG.
(3)电机最大功率为 75KW，峰值效率为 ，质量为 91KG
(4)变速器选择为 MAN
策略性能仿真
(1)首先选择了同一车型和相同部件参数，并选择同在 UDDS 路况下仿真
(2)然后通过不同控制策略进行仿真
(3)再者通对比仿真的结果(燃油经济性，动力性，排放性)
(4)然后评价各控制策略
燃油经济型对比(如图 5-6，图 5-7，图 5-8，图 5-9 所示)，在相同距离下，
一加仑汽油跑的英里数越多，燃油经济性表现更好。
图 5-6 模糊效率模式 图 5-7 模糊排放模式
图 5-8 模糊燃油模式 图 5-9 电辅助模式
排放性对性对比(如图 5-10，图 5-11，图 5-12，图 5-13 所示)，以有害气体
每英里排出质量多少来判断
图 5-10 电辅助模式
图 5-11 模糊效率模式
图 5-12 模糊燃油模式
图 5-13 模糊排放方式
动力性对比(如图 5-14，图 5-15，图 5-16，图 5-17 所示)，以三个速度段加
速时间多少来判断动力性强弱。
图 5-14 模糊燃油模式 图 5-15 模糊排放模式
图 5-16 模糊效率模式 图 5-17 电辅助模式
小结
(1)在城市路况中，模糊控制策略三大模式中模糊排放方式燃油经济性表现
优秀，在 HC 和 NOx 排放上表现优异，但是通过加速实验汽车动力性表现较差；
模糊效率模式在汽车动力性上表现优秀，排放表现一般，但是燃油经济性较差；
模糊燃油模式在动力性上表现不错，排放和燃油经济性表现一般。
(2)在城市路况中，电辅助模式比三大模糊控制模式在动力性上表现更好，
而在排放性和燃油经济性上表现都尚可。
6 总结
Prius 车在和 Conventional 车仿真对比中在不同工况下，混合动力车在动力
性和燃油经济性都完全优于普通车型，而在排放性对比中，混合动力车在排放方
面虽然综合优势明显，但是 HC 前期排放控制中不够理想，甚至不如普通非混合
动力车，所以说混合动力车在 HC 排放控制还需要更多改进。
通过 ADVISOR 内置控制策略简单仿真分析，从燃油经济性，排放性和动力
性上在城市路况下表现，模糊控制策略中的三大模式和电辅助控制策略都各有优
势。
抛去控制策略构建成本问题，考虑到城市路况停车次数较多，最高速度不高，
故认为在城市路况下经济性小型混合动力汽车更加适用于模糊控制策略的排放
模式(牺牲点动力性，却可以达到优秀的燃油经济性和排放性)；而高级型大型混
合动力汽车更加适用于电辅助策略(可以得到优秀的动力性，排放性和燃油经济
性表现都尚可)。
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Columbus，OH 43212 – USA
[15] Steven J. Boyd. Hybrid Electric Vehicle Control Strategy Based on Power Loss
Calculations：Copyright 2006.
致 谢
首次接触到本科毕业论文写作，觉得有些新鲜但更多的是迷茫，在选定题目
后不知道该从哪里入手。在这里我首先要感谢我的论文指导老师。老师首先帮我
确定了论文研究的方向，然后在他的指导下我开始有目的的收集和整理资料。在
正式开始写作之前，袁老师帮助我开拓思路，并且理顺了文章的结构，制定了论
文的大纲。在大纲的指导下，我开始目的明确的开始写论文。
在写作过程中遇到的问题和困难，在与袁老师的及时沟通下，对文章的主体
结构进行相应的调整和修改。甚至，他还收集了一些与我的毕业论文相关的资料，
给与了我很大的帮助。在论文完成之后，老师繁忙的工作之余，还抽出时间来一
遍又一遍的为我指导论文，并提出修改意见。从袁老师那里我还学会了如何快捷
方便的设置论文格式，使我受益匪浅。老师治学态度严谨、学识渊博并且对学生
的本着认真负责的精神，在此向袁伟光老师表示衷心的感谢。
在论文的写作过程中，学校的老师和同学也给予了我很多的帮助。特别要感
谢我的班主任老师和各位任课老师的帮助。你们一起对我的论文提出修改的意见
和建议，并帮助我开拓思路，找到新的切入点，进行更进一步的深入分析。还要
感谢老师们对我提出的问题给与专业性的解释使我对模糊的概念有了清楚的认
识。还要感谢我的同学在自己收集资料的同时，也把与我论文相关的资料给我。
在此，谨向在我的论文过程中给与过帮助的所有人表示由衷的感谢。
