摘要：本文提出了一种可适用于电动四驱混和动力车的功率分配策略。定义了综合考虑发动机效率、ISG电机效率、后轴驱动电机效率的系统总效率的表达式，用来作为功率分配的依据;提出了包括功率需求计算、电池SOC管理、功率分配表在内的功率分配模型，用来实现基于系统总效率最大的多功率源功率分配;建立了Cruise/ Matlab耦合仿真平台。通过对该功率分配策略的仿真计算表明，通过该分配策略可以明显改善车辆的经济性，因而具有较好的应用前景。

　　关键词：混合动力车 电动四驱 控制策略 功率分配 扭矩分配

　　0引言在开发混合动力车的过程中，各大汽车公司根据市场定位、技术路线等的不同，推出了很多种不同的混合动力构型，其中电动四驱混合动力车辆(Electric 4 Wheel Drive Hybrid Electric Vehicle， 以下简称E4WD混动车)是近年来比较新的一种。如图1所示，是E4WD混动车的构型示意图。在ISG/BSG混动车的基础上，E4WD混动车加入了一个后轴驱动电机(Electric Rear Axle Drive Motor，以下简称ERAD电机)，该电机通过减速齿轮与后轴相连。这种构型的优点是：1、将一个电机布置在后轴，降低了前舱布置难度，对碰撞性能、油箱及排气系统的影响较小;2、与传统四驱车相比，简化了机械传动机构，便于实现模块化设计;3、便于实现大排量车的混动化和四驱化，在提高车辆经济性的同时也提高了操稳性能和动力性能;4、可以用后轴电机弥补换档时的动力中断，从而具有更好的NVH性能。

E4WD混动车构型示意图 混合动力车的重要作用之一就是提高车辆的经济性，而整车控制策略对混合动力车的经济性影响很大。目前，ISG/BSG混动车等已经有了较成熟的控制策略，但对于E4WD混动车这一新的混动车构型，由于其构型较为复杂，各动力源之间功率分配的可能性较多，目前还缺乏一种有效的整车控制策略。这影响了E4WD构型混动车经济性的提高，成为E4WD混动车市场化的瓶颈之一。

　　在目前应用于混动车的控制策略中，大都先根据车辆的车速、油门踏板、制动踏板、动力电池SOC等信号，确定车辆的工作模式，而后针对混动车工作模式的不同，采用不同的控制方法。例如，对于车辆停止模式，可以关闭发动机以减少燃油消耗;对于车辆减速/制动模式，可以使用电机回馈制动能量，等等。对于E4WD混动车，可以初步分为行车准备、发动机起动、纯电动、常规、减速/制动这样五种工作模式，各模式之间的跳转如图1所示。行车准备、发动机起动、纯电动、减速/制动这四种模式下的控制策略较为简单，可以借鉴国内外一些较成熟的研究结果[1~5]。由于车辆大多数时间行驶在常规模式下，而常规模式下的功率分配需要综合考虑发动机、ISG电机、ERAD电机的效率，难度较大，因而也是E4WD混动车控制策略的核心所在。

E4WD混动车工作模式跳转示意图 本文提出了一种可适用于E4WD混动车的功率分配策略。定义了综合考虑发动机效率、ISG电机效率、ERAD电机效率的系统总效率的表达式，用来作为功率分配的依据;提出了包括功率需求计算、电池SOC管理、功率分配表在内的E4WD混动车功率分配模型，用来实现基于系统总效率最大的多功率源功率分配;建立了Cruise/Matlab耦合仿真平台，通过仿真计算证明了该分配策略的有效性和应用前景。 1系统总效率 1.1系统总效率的定义要进行多动力源的功率分配，首先必须要得到一个作为功率分配的标准。E4WD混动车具有多个动力源，必须从系统的角度考虑功率分配，使功率分配的结果达到系统总效率的最优。对于E4WD混合动力车，系统总效率公式可以表达为式(1)所示。 (1) 式(1)中，Peng、PISG、PERAD分别为发动机、ISG电机、ERAD电机功率(折合至车轮)。hf、hr、hig分别为前轴主减速器、后轴主减速器、变速箱效率。Hm为汽油低热值，取44100kJ/kg。beng为发动机的有效燃油消耗率，b'ISG、b'ERAD分别为ISG电机和ERAD电机的等效燃油消耗率。b'ISG和b'ERAD的计算方法如式(2)~(4)所示。 (2) (3) (4) 式(2)、式(3)中，是发动机带动ISG电机发电时的平均有效燃油消耗率，是ISG电机发电时的平均效率，是电池充电时的平均效率，是电池放电瞬时效率，是ISG电机电动效率。是发动机给ISG电机发电时的瞬时有效燃油消耗率，是ISG电机发电时的瞬时效率，是电池充电时的瞬时效率，是电池放电时的平均效率，是ISG电机电动时的平均效率，是ERAD电机电动时的平均效率，是ISG电机的平均电动功率占ISG电机与ERAD电机平均电动功率之和的比例。

式(4)中，是发动机带动ISG电机发电时的平均有效燃油消耗率，是ISG电机电动时的平均效率，是电池充电时的平均效率;是电池放电时的瞬时效率;是ERAD电机电动时的瞬时效率。

、、、、、、等参数为瞬时值，通过该时刻的、、在电机效率MAP图、发动机万有特性曲线、电池效率曲线等插值计算得到。而、、、、、、、、等参数为平均值，取该参数在其取值范围内的中间值作为初始值，在后来的仿真/实验中，通过计算/测量不断对其进行修正，最终得到一个实际的平均值。 2功率分配模型在车辆运行的常规模式下，各动力源功率分配模型主要由SOC管理模块、功率需求模块和SEMS (System Efficiency Maximization Strategy)模块组成。

2.1SOC管理模块电池管理系统根据电池的温度、电流、电压等，将电池此刻实际所能提供的最大、最小电功率、信号传送给SOC管理模块。SOC管理模块根据电池SOC，通过修正得到为了保证SOC平衡，电池实际可以提供的最大、最小电功率、。设SOC的上限及下限分别设为和，则SOC管理模块的修正的方法如式(6)、式(7)所示。 (6) 其中： (7) 2.2功率需求模块功率需求模块根据电池所能提供的最大、最小电功率、(由SOC管理模块提供)，发动机所能提供的最大、最小功率、，ERAD电机所能提供的最大、最小功率、，ISG电机所能提供的最大、最小功率、，以及油门踏板行程APS(%)计算车辆功率需求。如式(8)、式(9)所示。 (8) 其中 (9) 2.3SEMS模块SEMS模块是整个控制策略模型最关键的部分，该模块对于给定的档位ig、车速Ve、油门踏板APS、电 池SOC，以系统总效率最优作为混动车功率分配的依据，得到一种最优的功率分配方案用于控制发动机、ISG电机和ERAD电机的功率输出。

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