双机械端口能量变换器控制策略分析

双机械端口能量变换器有多种控制策略，仅选取新能源汽车应用较多的三种运行模式加以分析。

1. ICE最佳效率运行模式

ICE最佳效率运行曲线如图6-5所示，ICE在不同的功率输出下，有不同的最佳效率运行速度和转矩。ICE最佳效率运行模式有两种方式，一种是ICE的输出功率保持恒定，负载和ICE之间能量的差值由蓄电池来补偿；另一种方式要求ICE的输出功率紧紧跟随车轮功率的变化，车轮输出功率信号反馈给控制系统，信号过滤后，控制系统通过查ICE最佳效率工作曲线图来调节ICE的输出转速和转矩。在此对后一种方式进行更深入的分析。

此运行模式下ICE的转速、转矩一般与驱动车轮的转速、转矩不相等，可分为三种工况分析。

图6-5 ICE最佳效率运行曲线

（1）ωm2＜ωm1

这种控制策略是比较常见的发动机高速运转而驱动轮低速运转的状态。从图6-5中可以看出，此时驱动轮的工作点A在ICE最佳效率运行曲线的上方。内转子接收ICE的机械功率Pm1 ，由于内转子传递到外转子的机械转矩是不变的，而此时内转子的转速高于外转子，所以外转子得到的机械功率Pd要小于内燃机的输入功率Pm1。机械功率的差额就转变为电功率先通过变流器送到直流侧，电功率再送入定子产生一个电磁转矩叠加在外转子原有的机械转矩上，外转子实际的输出转矩大于ICE的输入转矩。此时，Dmp-EVT实际上起到了减速箱的作用。在此种控制方式下，ICE跟踪驱动轮输出功率的变化，并且在最佳运行曲线找到该功率所对应的转速和转矩，这通常与驱动轮所需的转速和转矩是不同的。控制变流器传递的转差功率Pe，就可以控制驱动轮的转速ωm2。转差功率Pe越大，驱动轮的转速ωm2越低。Pe的流向是从内转子流向定子。

（2）ωm2＞ωm1

这种工况与上一种工况相反。驱动轮的工作点A位于ICE最佳效率运行曲线的下方。从功率平衡出发，驱动轮的输出机械转矩小于ICE输入的机械转矩。外转子多余的电磁功率 Pe通过变流器送给内转子，电磁功率 Pe越大，驱动轮转速ωm2越大。Pe的流向是从定子流向内转子。

（3）ωm2=ωm1

这种工况下，通过变流器传递的转差功率Pe等于0，系统运行效率最高。

上述控制策略，ICE必须在从低到高的整个负荷区范围内运行，而且ICE的输出功率要求快速而动态地变化。为了减少ICE功率变化，要求车辆驱动轮额定功率与ICE额定功率相等。大部分运行时间内蓄电池不通过变流器与外界交换能量。当车辆驱动功率大于或小于额定功率时，由蓄电池发出或吸收电能，补充驱动轮功率与ICE功率的差额，这部分能量一般不会太大。

2. 纯电动车运行模式

在这种工况下，车辆是纯电动运行，直到蓄电池低于下限值，随后ICE起动，在最低油耗（或排放）点按恒功率输出，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。而当蓄电池上升到所设定的上限值时，ICE关闭，汽车又变成纯电动运行。在这种模式中蓄电池组要满足所有瞬时功率的要求，蓄电池的过度循环所引起的损失可能会减少内燃机优化所带来的好处。这种模式对内燃机比较有利而对蓄电池不利。

纯电动车运行模式适应于极低噪声和零污染排放的运行场合。在城市密集区采用纯电动车运行模式，可大大改进城市交通污染问题。

3. 车辆起动模式

此种方式下，Dmp-EVT可作为一台电动机用作内燃机的起动机，与此同时，车辆也可以由蓄电池供电运行于纯电动运行状态。

综合分析，在低速运行时，若ICE转矩不足，Dmp-EVT能补充电磁转矩；而在高速运行阶段，ICE的输出足以提供负载的转矩，若还有过剩，就可以把多余的能量用于发电，储存到蓄电池中；当负载转矩较大时而ICE的输出无法满足时，可以使外电机工作于电动状态，产生助力转矩。