模式切换规则详解

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：图4-41羽状针法工艺图图1.22并联式模式切换规则文献［78，79］中对构型相对更为复杂的同轴并联构型的混合动力车辆的模式选择问题进行了研究，将模式选择模块以有限状态机的形式展现，首先对各种工作模式进行分析，然后提出实用的切换条件，并基于工程经验和静态计算获得模式切换条件中的关键参数值，最终通过判定各切换条件来决定选择哪一种工作模式。

具有多模式的机电复合传动系统在实际应用时还存在着一个模式选择问题。模式选择是指在混合动力车辆运行时，根据系统参数和状态变量，基于设计的模式选择规则在多种工作模式中选择最适合当前工作状态的模式。

与能量管理策略和模式切换协调控制算法相比，专门针对模式选择规则的研究很少［74-76］。在串联式混合动力车辆中，电动机是唯一的转矩提供装置，模式选择只需要判断电池SOC是否低于预设的阈值，从而决定发动机-发电机组是否需要工作；对于研究最广泛的并联式混合动力车辆，可根据系统转速、转矩关系和电机外特性直接求得纯电动模式下各车速对应的系统最大输出转矩，一旦转矩超出最大输出转矩，发动机就由纯电动模式切换为混合驱动模式；此外，也可以设定一个SOC阈值，低于该值时同样进入混合驱动模式。图1.22所示为并联式模式选择规则的一个应用实例［77］，当发动机转矩低于纯电动临界线（下方黑线）时发动机为纯电动模式，而高于功率临界线（上方黑线）时发动机为混合驱动模式，在中间区域发动机则为单独工作模式，临界线是根据工程经验和离线计算获得的。串联式和并联式的模式选择规则相对简单，一般可作为子模块直接嵌入能量管理策略中。

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图1.22　并联式模式切换规则(https://www.chuimin.cn)

文献［78，79］中对构型相对更为复杂的同轴并联构型的混合动力车辆的模式选择问题进行了研究，将模式选择模块以有限状态机的形式展现（图1.23），首先对各种工作模式进行分析，然后提出实用的切换条件，并基于工程经验和静态计算获得模式切换条件中的关键参数值，最终通过判定各切换条件来决定选择哪一种工作模式。文献［80］中则利用了模糊规则（Fuzzy Logic），以驱动轴转速、需求转矩和SOC作为隶属度函数的控制变量，设计了模式切换规则。由于根据模式选择规则可决定在某一瞬时是否需要进行模式切换，模式选择规则也称为模式切换规则。

对具有多种工作模式的混联式（功率分流型）混合动力车辆而言，由行星排组成的功率分配装置的引入增加了系统的复杂度，发动机转速和车速也实现了解耦，仅仅依靠工程经验和静态计算来进行规则提取已经非常困难，通常提取出的规则也很难使混合动力车辆的性能潜力得到充分发挥［81］，此时模式切换规则应当基于动态优化的方式提取。

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图1.23　同轴并联构型状态流程

模式切换规则详解

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