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混合动力发动机水平低是限制混合动力汽车效率提高的因素之一,对此本文没有走诸如阿特金森循环发动机的技术路线,而是提出利用氢气的燃料特性来提高发动机效率。采用氢气缸内直喷、局部富氢稀燃的方法解决发动机效率低的瓶颈问题,将它和现有混合动力汽车技术相结合,构成先进、高效、清洁的新型汽车动力系统。在提高发动机效率的同时,研究车载在线制氢系统和发动机综合控制策略,以提高制氢系统使用效率。采用等离子在线制氢的方法供给氢气,解决氢气存储、运输困难的问题。混合动力汽车的动力电池解决车载在线制氢系统需要的电力,对电池SOC能量管理策略进行调整,使电池SOC工作在适当范围内。本文利用理论研究、试验研究、仿真分析等手段,对这种基于新型动力系统的混合动力汽车能量管理控制策略进行研究,找到提高整车效率的规律和方法,对最大限度地提高混合动力汽车的效率具有理论研究意义和实用参考价值。本论文以国家自然基金“氢气缸内直喷局部富氢稀燃汽油机及其混合动力汽车节能机理研究”为依托,以基于新型动力系统的混合动力汽车作为研究对象,主要工作内容和结论如下:(1)对混合动力汽车各个系统部件的工作特性进行分析,采用正向建模的方法,在AVL Cruise软件环境下,对混合动力汽车各个系统部件建模,完成混合动力汽车整车模型的搭建。然后对整车模型进行了试验验证,验证结果显示,模型可靠,能够反应车辆的真实特性,能够用来验证控制策略对车辆产生的影响。(2)从混合动力汽车控制策略基本要素出发,设计混合动力汽车能量管理控制策略整体架构,并以此作为控制策略设计过程中的指导准则。搭建基于逻辑门限的混合动力整车控制策略,其中主要步骤为工作模式分析、发动机工作区域划分、转矩分配策略。采用AVL Cruise软件和Matlab/Simulink软件联合仿真的方法,对搭建的控制策略进行评价。仿真结果显示,各个系统部件的工作状态符合混合动力汽车控制策略要求,车辆的燃油经济性显著提高,每百公里等效燃油消耗为5.92L,相比原传统燃油汽车降低了19.5%。通过对车辆节能机理的分析,提出利用氢气燃料特性辅助燃烧,改善发动机效率的方法,解决发动机效率瓶颈使混合动力汽车的综合节能效果受到限制的问题。(3)采用试验研究、理论分析相结合的方式,对发动机掺氢后的性能进行了分析,并对掺氢策略、耗氢速率进行了研究。采用微波低温等离子在线制氢的方式解决氢气来源问题,从工作原理、制氢率、制氢策略等方面对车载在线制氢系统进行了研究。掺氢发动机和车载在线制氢系统的引入构成了基于新型系统的混合动力汽车,之后通过对新型动力的系统效率模型分析,将发动机的掺氢比和重整器的输入能量联系起来,建立发动机和重整器协调控制策略。采用联合仿真的方法,对基于新型动力系统的混合动力汽车进行了仿真研究,仿真结果显示,这种以掺氢发动机作为主要动力源,搭载在线制氢系统,采用发动机、重整器协调控制策略的混合动力汽车,在保证SOC工作在适当范围内的前提下,节能效果根据行驶工况的不同,差异明显:在NEDC综合工况下,节油率达到3.4%;在城市工况下,节油率显著,达到13%左右;而在几乎以大负荷、大转速为主的US06或HWY工况下,节油率稍有降低,分别降低了2.6%和1.8%。通过对能量流的分析,发现在NEDC综合工况下,能源利用效率从20.4%升至25.4%,明显提高了能源利用效率,说明基于新型动力系统的混合动力汽车及其能量控制策略,在一定程度上提高了混合动力整车效率。最后对主要控制参数掺氢比进行了优化,随着掺氢比的增加,系统效率先增加后降低,当掺氢比为6%时,系统综合效率最高为27.3%。