车辆仿真模型案例解析-P1+P3混动架构策略解析（2）

laoxiang21

Simulink的串并联混动模型HCU策略结构如下图所示，主要包含三部分。

第一部分为顶层控制，主要完成电机与发动机的扭矩协调

第二部分为电机扭矩控制，主要完成回收扭矩计算，以及回收与驱动模式的扭矩切换。

第三部分为发电功率控制，主要包含发动机目标转速计算及离合器控制、发动机转速控制、发电扭矩控制、发动机扭矩协调、发电机扭矩斜率控制五个子模块。



本文我们主要介绍第一部分的建模逻辑。

顶层控制中包含两个子模块，一是发动机最优功率控制，二是电机与发动机的扭矩分流控制。



1.发动机的最优功率控制。

当电池SOC大于允许充电上限（模型内为80%），以发动机的驱动功率请求作为发动机总的输出功率需求。否则以发动机最优的功率点作为总的输出功率需求。

SOC作为控制信号，使用Relay对其控制边界做了滞回处理，滞回宽度为10%，模型中对应的开启点与关闭点变量为ChrgSOCHi（80%）、ChrgSOCLo（70%）。

模型通过发动机离合器状态控制发动机驱动功率，当离合器闭合时发动机驱动功率等于请求功率，否则为0。

驱动请求功率的计算位于“电机与发动机的扭矩分流控制”子模块中。



发动机最优的功率点的计算如下图所示。

所遵循的基本原理是：根据车辆需求功率，选择发动机燃油消耗率最低的功率点作为发动机目标功率。



计算发动机目标功率点时，需要满足以下两条规则：

【1】发动机目标功率-发动机提供的驱动功率＜电池许用的最大充电功率

【2】发动机的目标功率>发动机提供的驱动功率+电池功率

规则1是为了保护电池，防止过大的充电功率造成过充；规则2是为了满足车辆的驱动功率需求。

当某一功率点不满足上述规则时，将其对应的燃油消耗率置为极大值（1e6）。然后在所有满足规则的功率点中，取燃油消耗率最低的功率点作为发动机的目标功率。计算逻辑如下：





2.电机与发动机的扭矩分流控制

此部分模型主要完成发动机驱动需求功率的计算，以及电机驱动扭矩的计算。

发动机驱动需求功率的计算逻辑是：当离合器结合时，驱动功率根据加速踏板开度及发动机最优工作曲线计算。计算方式如下：

Pe=加速踏板开度×EngTrqOpt（n）*n

当离合器未结合时，发动机驱动需求功率为0。

驱动电机驱动需求扭矩的计算逻辑是：当离合器结合时，驱动功率根据加速踏板开度及电机外特性曲线计算；当离合器未结合时，需要考虑发动机的扭矩补偿。计算方式如下：

离合器结合：

MotTrq=加速踏板开度×MotTrqMax(n)

离合器未结合：

MotTrq=加速踏板开度×[MotTrqMax(n)）+ EngTrqOpt(n)]

模型逻辑如下：



离合器的状态控制通过stateflow建模，输入为车速及驱动力，输出为离合器结合状态。

默认进入离合器断开状态，当驱动力小于发动机离合器结合驱动力阈值（2000N），且车速大于发动机离合器结合车速阈值（80km/h）时，进入结合等待状态。

进入结合等待后，开始计时。在此期间，当驱动力大于发动机离合器断开驱动力阈值（3000N），或车速小于发动机离合器断开车速阈值（70km/h）时，重新进入离合器断开状态。

当计时时长大于等待时长阈值（5s）时，进入离合器结合状态，离合器结合。

当驱动力大于发动机离合器断开驱动力阈值（3000N），或车速小于发动机离合器断开车速阈值（70km/h）时，重新进入离合器断开状态。