插电式混动核心技术解析

耗的综合考虑；同时该惩罚因子与发动机输出功率相关，电机功率一定的情况下，发动机功率越小，惩罚因子越大，反之越校图3为换挡规律和扭矩分配控制流程框图。

以7挡P2结构PHEV为例，对控制方法进行举例说明。

图4中曲线Ⅰ表示变速器处于1挡，发动机运行于最佳燃油经济性曲线的转速区间（800～6000 rpm）时，发动机传递至车轮处的扭矩随车速的变化关系。同理，曲线Ⅱ～Ⅶ分别表示2～7挡，发动机传递至车轮的扭矩曲线。

假设车速为50km/h时，根据加速踏板和车速判断，此时需求扭矩为2000Nm。由图4可知， 2～6挡时、可使发动机转速处于800～6000 rpm之间，2～6挡时对应发动机转速为n2， n3， n4， n5和n6。n2～n6分别插值出在OEC曲线上对应扭矩，乘以各挡位速比、主减速器速比和传动效率，即可得到Te2， Te3， Te4， Te5和Te6，如图中A， B， C， D和E所示。如果此时是行车助力模式， 由于A点扭矩大于需求扭矩，此时电机输出动力时、发动机工作点会远离最佳经济性曲线，整车经济性反而不好，因此2挡时发动机单独提供需求扭矩、为 Te2，M输出扭矩为0； 3～6挡发动机最佳经济点扭矩小于需求扭矩，假如此时电池放电功率和电机输出扭矩均可补偿发动机扭矩、使发动机分别工作B～E点，计算出电机输出扭矩 Tm3， Tm4， Tm5和Tm6。根据扭矩和转速，可得到发动机工作在B～E点时发动机输出功率Pe3， Pe4， Pe5和Pe6，以及电机输出功率Pm3， Pm4， Pm5和Pm6。（n2， Te2）， （n3， Te3）， （n4， Te4）， （n5， Te5）和（n6， Te6）在发动机万有特性对应比油耗分别为g2， g3， g4， g5和g6，发动机万有特性数据应该考虑曲轴加速度、插值出的比油耗与实车一致。（Pe3， Pm3）， （Pe4， Pm4）， （Pe5， Pm5）和（Pe6， Pm6）插值出比油耗修正值△g3， △g4， △g5和△g6。油耗修正主要是考虑电耗的影响，在某一挡位时尽管发动机比油耗最低，但此时如果电机输出功率较大、导致电机和电池的损耗增加，从动力系统角度未必是最优经济性选择。由于2挡时电机输出功率为0、综合比油耗为g2，3～6挡时综合比油耗分别为g3+△g3， g4+△g4， g5+△g5和g6+△g6，综合油耗最低挡位为确定的目标挡位，对应的发动机和电机输出扭矩是对应部件的目标扭矩。

如果此时是行车发电模式，2挡时发动机工作在A点对应扭矩、盈余动力由电机发电给蓄电池充电；3～6挡时发动机最佳扭矩小于需求扭矩，如果发动机单独驱动满足需求、纯发动机工况经济性较好；参考行车助力模式的判定步骤，即可确定出目标挡位和目标扭矩。

控制指令仲裁和输出时应避免频繁换挡，限定两次相邻换挡的最短时间（例如5s），输出最终的挡位和扭矩指令。

其余工况与以上控制过程类同。

2.4.2 分析结果验证

以两种典型的客车SUV为例，对各种策略性能进行了分析计算，客车和SUV整备质量分别为12吨和1.9吨。

在扭矩分配方面，三线四区和五线六区法得到广泛应用，三线四区是指发动机万有特性图形由外特性、最佳燃油经济性和最小工作扭矩曲线分成四个工作区域；在最佳燃油经济性曲线上下各添加一条曲线，两条曲线之间为纯发动机工作区域、称之为五线六区；

各种策略性能对比如表10所示，前面两种是工程实际中最常用的"两参数+三线四区"和"两参数+五线六区"；第三和第四为基于功耗补偿的控制方法，第三种方法表示惩罚因子均为0，第四种方法中惩罚因子按照实际参数设定。

表10 整车燃油经济性

第三和第四与第一和第二两种方法相比，燃油经济性均得到了较大提高，证明从多种挡位和扭矩分配组合中选择较好组合的合理性。第四种方法优于第三种，证明利用惩罚因子修正发动机比油耗的必要性。总之，与常用的第一和第二两种方法相比，基于电耗补偿的第四种方法在SUV上分别提高 6.60%和4.60%，客车上分别提高9.72%和9.32%，证明了新型控制方法的优点。

3.总结

插电式混合动力汽车可平衡补贴退坡、零部件价格和里程需求增加之间的矛盾，符合国家电动化发展战略需求，是对纯电动平台技术的有益补充。混动方案合理化设计、动力系统集成化设计、核心部件专用化设计和控制策略创新性设计是PHEV的关键核心技术，国内外在核心技术方面均处于发展探索阶段，车企尤其自主品牌应加大核心技术研发投入，推动PHEV核心技术快速发展。