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P2混動構(gòu)型淺談
2021-04-06 15:49:44· 來源：新能源汽車控制
目前國內(nèi)新能源汽車混動市場上，除了豐田THS、本田IMMD構(gòu)型外，最受歡迎的就是P2構(gòu)型。P2混動構(gòu)型最大的優(yōu)勢是：以最小的改造代價，實現(xiàn)了較好的動力性、經(jīng)濟性
目前國內(nèi)新能源汽車混動市場上，除了豐田THS、本田IMMD構(gòu)型外，最受歡迎的就是P2構(gòu)型。P2混動構(gòu)型最大的優(yōu)勢是：以最小的改造代價，實現(xiàn)了較好的動力性、經(jīng)濟性提升。
本文將從機械結(jié)構(gòu)、工作模式、控制交互、發(fā)動機啟停、雙離合變速器等5個方面簡單介紹，建立一個基本的P2混動控制概念。
后面會繼續(xù)用幾篇文章具體介紹DCT、P2建模、發(fā)動機啟動控制等內(nèi)容。
機械結(jié)構(gòu)
P2構(gòu)型的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。相比與傳統(tǒng)的DCT車輛，僅僅需要增加一個離合器、一個電機（包含配套的逆變器、電池）即可，不需要對傳統(tǒng)的變速器進行改造。
啟動機：主要用于高壓系統(tǒng)能力不足或失效的工況下，也可以在一定程度上改善行進中啟機的平順性問題?？紤]成本因素，目前很多P2構(gòu)型已經(jīng)取消起動機。
C0離合器：用于接合或分離發(fā)動機，實現(xiàn)純電模式、并聯(lián)模式的切換，是啟動發(fā)動機的核心控制對象。
驅(qū)動電機：用于低速純電驅(qū)動，避免發(fā)動機的低效工作；并聯(lián)模式調(diào)整發(fā)動機工作點，改善其燃油經(jīng)濟性；用于制動能量回收。
DCT變速器：除用于傳統(tǒng)車相同的換擋控制以外，也需要配合實現(xiàn)發(fā)動機的平順啟動。
這里也可以是AT變速箱，本文及后續(xù)文章以DCT為例進行介紹。
工作模式
從機械機構(gòu)上看，一個離合器只能實現(xiàn)兩種工作不同的模式。
純電模式（離合器分離）：電機單獨驅(qū)動車輛，也可以實現(xiàn)能量回收。
并聯(lián)模式（離合器接合）：發(fā)動機、電機一起工作，實現(xiàn)車輛驅(qū)動與能量回收。根據(jù)電機的實際扭矩輸出大小，一般可以細分為電機助力、發(fā)動機單獨驅(qū)動、行車充電。
兩種模式之間的切換條件主要由整車需求功率、SOC決定。整車需求功率大于電機能力時，或者SOC低于一定門限時，需要進入并聯(lián)模式來保證駕駛性或者SOC平衡。
控制交互
從控制角度看，P2控制交互主要有HCU、EMS、TCU、MCU、BMS等5大節(jié)點。
HCU：整車動力控制樞紐，負責整車扭矩解析、能量管理、扭矩分配，協(xié)調(diào)發(fā)動機、變速器、電機完成動態(tài)模式切換及穩(wěn)態(tài)的扭矩控制。
EMS：負責發(fā)動機扭矩控制、轉(zhuǎn)速控制。
TCU：負責檔位控制、C0控制，通過C0油壓控制實現(xiàn)混動模式切換。
MCU：負責電機扭矩控制、轉(zhuǎn)速控制。
BMS：負責電池管理，約束電機的充放電功率。
發(fā)動機啟停
行進中啟動發(fā)動機是P2的一個控制難點，一般利用DCT離合器的滑摩控制，來過濾電機扭矩的急劇變化，保證輪端扭矩的平順。
行進中平順啟動發(fā)動機一般分為以下5個步驟：
1、 DCT離合器油壓下降至滑摩點，控制電機轉(zhuǎn)速上升，使離合器產(chǎn)生一定滑差；
2、 控制C0離合器油壓上升，拖動發(fā)動機至點火轉(zhuǎn)速；
3、 控制C0離合器油壓下降至半結(jié)合點以下，發(fā)動機自行點火并調(diào)速使得C0離合器主從動盤轉(zhuǎn)速接近；
4、 控制C0離合器油壓上升至完全閉合；
5、 電機退出轉(zhuǎn)速模式，DCT離合器逐漸壓緊接合。
雙離合變速器
在進行P2控制學習之前，有必要了解DCT的控制原理及過程，將在下節(jié)具體介紹DCT相關(guān)內(nèi)容。
以上，簡要介紹了P2構(gòu)型的基本內(nèi)容。如果說混動是純電的過渡，那么P2就是混動的一個過渡。雖說其構(gòu)型發(fā)掘空間有限，與主流的混動構(gòu)型相比稍顯遜色，但是作為一個產(chǎn)品去理解其背后的思想，對學習混動控制也是大有好處的。
本文將從機械結(jié)構(gòu)、工作模式、控制交互、發(fā)動機啟停、雙離合變速器等5個方面簡單介紹，建立一個基本的P2混動控制概念。
后面會繼續(xù)用幾篇文章具體介紹DCT、P2建模、發(fā)動機啟動控制等內(nèi)容。
機械結(jié)構(gòu)
P2構(gòu)型的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。相比與傳統(tǒng)的DCT車輛，僅僅需要增加一個離合器、一個電機（包含配套的逆變器、電池）即可，不需要對傳統(tǒng)的變速器進行改造。
啟動機：主要用于高壓系統(tǒng)能力不足或失效的工況下，也可以在一定程度上改善行進中啟機的平順性問題?？紤]成本因素，目前很多P2構(gòu)型已經(jīng)取消起動機。
C0離合器：用于接合或分離發(fā)動機，實現(xiàn)純電模式、并聯(lián)模式的切換，是啟動發(fā)動機的核心控制對象。
驅(qū)動電機：用于低速純電驅(qū)動，避免發(fā)動機的低效工作；并聯(lián)模式調(diào)整發(fā)動機工作點，改善其燃油經(jīng)濟性；用于制動能量回收。
DCT變速器：除用于傳統(tǒng)車相同的換擋控制以外，也需要配合實現(xiàn)發(fā)動機的平順啟動。
這里也可以是AT變速箱，本文及后續(xù)文章以DCT為例進行介紹。
工作模式
從機械機構(gòu)上看，一個離合器只能實現(xiàn)兩種工作不同的模式。
純電模式（離合器分離）：電機單獨驅(qū)動車輛，也可以實現(xiàn)能量回收。
并聯(lián)模式（離合器接合）：發(fā)動機、電機一起工作，實現(xiàn)車輛驅(qū)動與能量回收。根據(jù)電機的實際扭矩輸出大小，一般可以細分為電機助力、發(fā)動機單獨驅(qū)動、行車充電。
兩種模式之間的切換條件主要由整車需求功率、SOC決定。整車需求功率大于電機能力時，或者SOC低于一定門限時，需要進入并聯(lián)模式來保證駕駛性或者SOC平衡。
控制交互
從控制角度看，P2控制交互主要有HCU、EMS、TCU、MCU、BMS等5大節(jié)點。
HCU：整車動力控制樞紐，負責整車扭矩解析、能量管理、扭矩分配，協(xié)調(diào)發(fā)動機、變速器、電機完成動態(tài)模式切換及穩(wěn)態(tài)的扭矩控制。
EMS：負責發(fā)動機扭矩控制、轉(zhuǎn)速控制。
TCU：負責檔位控制、C0控制，通過C0油壓控制實現(xiàn)混動模式切換。
MCU：負責電機扭矩控制、轉(zhuǎn)速控制。
BMS：負責電池管理，約束電機的充放電功率。
發(fā)動機啟停
行進中啟動發(fā)動機是P2的一個控制難點，一般利用DCT離合器的滑摩控制，來過濾電機扭矩的急劇變化，保證輪端扭矩的平順。
行進中平順啟動發(fā)動機一般分為以下5個步驟：
1、 DCT離合器油壓下降至滑摩點，控制電機轉(zhuǎn)速上升，使離合器產(chǎn)生一定滑差；
2、 控制C0離合器油壓上升，拖動發(fā)動機至點火轉(zhuǎn)速；
3、 控制C0離合器油壓下降至半結(jié)合點以下，發(fā)動機自行點火并調(diào)速使得C0離合器主從動盤轉(zhuǎn)速接近；
4、 控制C0離合器油壓上升至完全閉合；
5、 電機退出轉(zhuǎn)速模式，DCT離合器逐漸壓緊接合。
雙離合變速器
在進行P2控制學習之前，有必要了解DCT的控制原理及過程，將在下節(jié)具體介紹DCT相關(guān)內(nèi)容。
以上，簡要介紹了P2構(gòu)型的基本內(nèi)容。如果說混動是純電的過渡，那么P2就是混動的一個過渡。雖說其構(gòu)型發(fā)掘空間有限，與主流的混動構(gòu)型相比稍顯遜色，但是作為一個產(chǎn)品去理解其背后的思想，對學習混動控制也是大有好處的。
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