一、前言
混合动力汽车根据其动力系统的结构可分为串联式、并联式、混联式以及复杂式。目前，串联式混合动力已经在公交大客车上开展示范运行，美国能源部近期公布的柴油串联式混合动力电动公交车试验运行的评估报告指出，与普通柴油公交车相比，柴油串联式混合动力电动公交车的燃油经济性平均提高10%，排放显著下降。
串联式混合动力含发动机辅助动力单元（APU）和蓄电池2个动力源，对于一定的功率需求，动力总成控制器需确定两者之间的能量分配，属于上层稳态能量管理控制策略，主要有开关式和负载跟随式2种。为了实现两者之间的能量分配，必须通过APU的转速和功率控制，保证系统良好的跟踪性和稳定性，这是底层APU动态控制。APU转速和功率的耦合控制进行了仿真研究，文献川对开关式能量管理策略下发动机的2种控制方式进行了对比，文献中基于PID控制对APU转速和功率阶跃响应特性进行了试验研究。
针对转速和功率控制的耦合特性，作者提出了一种APU动态控制器的结构，并采取逐步优化的方法进行控制器参数的确定，最后在混合动力试验台架上进行了试验验证，性能比较满意，表明了控制器的可行性。
二、APU及其控制系统结构
串联式混合动力柴油机APU的结构如图1所示，由柴油机、发电机和三相整流桥3部分组成。柴油机为汽车用商业TDI柴油机，带有发动机电子控制单元（ECU），发动机的转速可通过ECU的油门模拟信号输人进行控制，发电机为三相交流无刷同步发电机，可通过直流电源进行励磁控制，三相整流桥为非可控式整流装置。
APU控制器采用dSPACE快速原型控制平台，型号为MicroAutoBox 1401。其硬件系统含具有高速计算能力的微处理器、丰富的I/O接口，软件上与MATLAB/Simulink完全无缝连接，实现了代码自动生成／下载，利用实验工具软件ControlDesk可以方便地对控制器进行监控及控制参数的实时修改，为控制算法的设计、测试和实现提供了很好的软硬件环境。
由于dSPACE 1/0接口信号与APU系统接口信号电气特性不一致，自行开发了信号调理电路，使控制器的接口特性符合系统要求，包括各种输人信号如转速、电压、电流等信号处理电路的设计，以及励磁电流PWM信号和油门模拟信号驱动电路的设计。
