4.3.3.2 PCU标定匹配和优化

混合动力总成是由发动机、电机、变速器耦合而成的综合体，其经济性是受各子系统综合影响，因此对各子系统进行管控的PCU在其中扮演重要角色，而PCU中的“能量管理策略”则对系统的综合油耗起到决定性作用。

1.控制原理

当今能量管理的控制策略主流是ECMS算法，它是一种瞬时寻优的算法。其核心思想在于当前每使用一度电，未来都需要由发动机消耗燃油转化而来；当前每充入一度电，未来都可以用于驱动从而节省燃油。因此，在任一时刻，电机功率都可以通过算法转化为等效油耗，再加上发动机此时的油耗，就可以得到整套系统的综合等效油耗。电池充放电能量管理如图4-37所示。

图4-37 电池充放电能量管理

既然要将发动机的油耗和电机的电耗统一成为综合等效油耗，因此该算法的核心内容就是探寻一个电能和燃油之间存在一个转换系数（油电等效因子），这个系数主要取决于动力系统油电转换效率及电池SOC。

式中，J为最小等效油耗功率（kW）；P_Fuel（t）为油耗功率（kW）；P_Batt（t）为电耗功率（kW）；s（t）为等效因子。

2.标定内容

当前主流的等效因子确定方法是正切函数法，在该方法中等效因子由一个与目标SOC、实际SOC相关的正切函数决定，而该函数中有一些标定参数，诸如：s₀、k、T、SOC_ref则他们有其各自的物理意义，也同时会决定正切函数的形状（图4-38）。

图4-38 正切函数曲线

s₀表示初始的等效因子，是目标SOC和实际SOC没有差别的时候的等效因子，一般这个值在2～3；k表示正切函数的曲率，即等效因子跳变的速率，一般这个值标定在1左右；T表示许用SOC波动范围，即在运行过程中电池可使用的SOC，对于电池较大的PHEV该值标定在2左右，对于电池较小的HEV则标定在20左右；SOC_ref表示的是目标SOC，根据不同车型来进行设定，对于PHEV一般标定在20作用，主要取决于电池最低许用SOC，对于HEV一般标定在60，因为该类型电池的许用范围一般在整个SOC的较中间位置。

能量管理主要标定内容及方法如下：

1）发动机起停规则，通过更改能量管理中发动机起停相关参数，使发动机起停满足纯电动续驶里程、经济性、动力性和零部件起停需求。

2）发动机最优工作区边界，根据实际SOC与目标SOC的差距来决定发动机最优工作区边界，维持SOC平衡同时优化油耗。

3）工作点变化区间限制，限制的减小有助于更精细地选择工作点，但是需要通过标定避免可能会导致的工作点频繁变动和换档。