新的PHEV动力匹配控制方法设计与应用
王巧丽张俊霞李阳邓飞龙
摘要：设计了基于CD-ECMS的动力系统控制策略，优化车辆的参数，提升车辆的综合性能。新的动力匹配模块根据路况、车辆实时状态等信息科学匹配电机和发动机的动力输出，提升发动机和电机的工作协调能力，改善车辆动力性能和燃油经济性，新的控制算法嵌入到插电式混合动力的动力控制系统中，通过系统仿真和实验验证，结果表明：新的动力匹配算法避免能量的二次转换，对比ECMS和CD-CS控制策略，百公里油耗分别降低了0.31L和0.11L，电池转换效率分别提升了1.2%和11.2%，SOC分别下降了3%和7%，综合效率分别提升了1%和19%。
关键词：插电式混合动力汽车控制系统动力匹配能量管理
改善整车的动力性能、提高能源的利用率、减少污染物的排放，提高车辆行驶效率、车辆对路况的适应能力、发动机的工作效率，优化驱动系统，搭建更优的混合动力汽车动力控制系统平台。
1数据采集
插电式混合动力汽车的动力匹配数据采集主要包括车辆工况信息、路况信息与大数据信息采集的综合数据采集模块，用于数据采集。
1.1工作模式与参数
车辆的工况信息包括车辆的基本参数，主要包括发动机型号、排量、百公里油耗、最大扭矩、最大输出功率、最高时速、最大转速、变速箱型号、档位个数、电机最大输出功率、电池容量、续航里程、车辆的底盘信息、车辆的整备质量等信息。
1.1.1车辆工作模式
（1）纯电动工作模式：离合器2断开，发动机暂停工作，启动电机与ECVT系统；
（2）刹车过程能量回收：离合器2断开，惯性驱动车辆，驱动电机变成发动机，能量回收；
（3）发动机驱动：离合1闭合，W-DCT工作，发动机驱动车辆行驶；
（4）混合驱动：两个驱动器闭合，两个变速器工作，电机和发动机同时驱动车辆；
（5）发动机驱动与充电结合：发动机工作、车辆行驶，电机给电池充电；
（6）怠速充电模式：分纯发动机和市电模式；
（7）下坡或惯性充电模式：发动机和电机停止动力输出，车辆继续行驶带动电机转动给电池充电。
1.1.2基本参数
結合前面的要求，选定的试验样车为大众2021款迈腾的插电式混合动力汽车。
1.2信息采集
（1）基于车况的信息采集：车况的信息采集包括车速、输出扭矩、输出功率、负荷、工作模式、蓄电池的容量、当前油量、可续航里程、轮速、档位信息、油电输出混合系数等；
（2）基于路况的信息采集：车辆的路况信息包括道路类型、坡度、过弯半径、最高限速等信息；
（3）基于大数据的信息采集：包括同等路况信息、类似路况信息、同系列车况信息、当前车辆历史数据信息，获取最佳的输入信息。
2动力模型设计
模型包括基于路况信息的动力匹配模块、基于车况信息的动力匹配模块和智联网大数据信息的系统动力匹配模块。
2.1新的混合动力汽车控制系统体系
新的混合动力汽车控制体系主要包括发动机控制、电机控制、能量管理模块、动力匹配模块、工作模块、底盘系统、变速系统、实时控制信息。
2.2基于车辆工况与路况结合的动力匹配模型
基于车辆工况的动力匹配主要包括历史数据信息：发动机转速、变速箱档位信息、最大扭矩、发动机输出功率、电机输出功率、电池实时容量、最低保护电量、最大续航里程、实际续航里程等信息。
基于路况信息的混合动力汽车动力匹配主要根据实时车况信息、已有的路况信息计算车辆的实时动力输出，构筑新的混合动力汽车的动力匹配模型。基于高速公路的车辆总负荷预测，默认高速公路的最大限速为120km/h，车辆总质量为m，含整备质量、旅客质量、行李质量等。插电式混合动力汽车在t时刻的总负荷如公式2所示。
式中：为驱动电机的工作效率、为发动机的工作效率、为车辆的正面投影面积、为滚动摩擦系数、为空气阻力系数、g为重力加速度，为车辆行驶过程中的坡度，为车辆在t时刻的坡度，v（t）为实时车速、为车辆的质量。车辆的时速为60km/h、车辆总质量为2000kg、坡度为0.32、t时刻以前的平均滚动摩擦系数为0.012，发动机的效率为0.286，电机的工作效率为0.663、风阻系数为0.36，代入数据计算得到t时刻混合动力汽车驱动系统的平均总功率为23.63kW。当车辆在运行的过程中存在加速与减速的情况。传动系统的传动效率越高，加速度也越大，大众迈腾混动版的车辆旋转质量换算系数为，取值为0.5。插电式混合动力汽车的最大加速度状态下的输出总功率如公式3所示，车辆最大加速度输出总功率。
以大众迈腾插电式混合动力汽车在坡度为0的测试道路情况下的百公里加速过程中总输出为例，则v（t）=27.77m/s，百公里加速时间为7.7秒，百公里加速的最大计算如公式4所示，迈腾插电式混合的动力汽车的百公里加速时的输出总功率为86.9kW，车辆采用电机与发动机共同驱动时最大功率可以达到240kW，