江苏大学施德华副教授团队研究成果：双离合器协同的功率分流式混合动力汽车动态协调优化控制研究

《汽车工程》2022年第12期发表了江苏大学施德华副教授团队研究成果"双离合器协同的功率分流式混合动力汽车动态协调优化控制研究"一文。论文针对双离合器协同工作下的功率分流式混合动力瞬态模式切换过程动态协调控制问题，基于模拟退火算法优化了不同离合器的滑摩行为，设计了适应不同需求转矩的发动机转速自适应调节策略。仿真及硬件在环测试验证表明，提出的动态协调策略不仅能够满足模式切换控制需求，提高模式切换品质，还具有较好的工况适应性。

《节能与新能源汽车技术路线图2.0》提出要大力发展混合动力技术，其中高集成度、高性能的功率分流式混合动力汽车是研究的热点，国内外科研机构和整车企业相继推出了集成多离合器的功率分流式动力耦合装置。通过控制不同离合器的工作状态可以实现丰富的工作模式，扩大动力源经济工作区间，但该类构型在模式切换时，往往伴随两个离合器工作状态的协同变化。不同离合器滑摩时的功率分流式动力耦合系统不仅自由度增加，转速转矩耦合行为减弱，而且由发动机启动和离合器滑摩导致的控制变量增多，使动力耦合系统在面对不同加速工况时对动力源输出转矩分配更加敏感，增加了模式切换控制的难度。

1. 功率分流式混合动力汽车建模：针对集成多离合器的功率分流式混合动力汽车由纯电动模式到混合动力模式的瞬态切换过程，基于杠杆法和矩阵法建立双离合器协调工作下的功率分流式瞬态模式切换动力学模型。

2. 模式切换逻辑建立：根据发动机启停控制及模式切换需求，对双离合器工作状态切换序列进行可行性分析，并制定模式切换逻辑。

 图1 工作时序

3.动态协调控制策略设计：针对双离合器协调滑摩的切换阶段，基于模拟退火算法优化了考虑模式切换冲击度、滑摩功和切换时间的离合器滑摩行为，并设计了混合动力模式下适应不同需求转矩的发动机转速自适应调节策略，通过自适应动态调节电机 MG1 转矩提高大范围工况模式切换平顺性。

4. 通过仿真与硬件在环测试，对论文所提策略进行验证。

 图4 硬件在环测试平台

研究结果 

1. 仿真测试：分别对既无离合器滑摩转矩优化也无发动机转速调节自适应的切换策略（策略A）、仅有发动机转速自适应调节（策略B）以及论文提出的动态协调优化策略（策略C）进行对比测试。

 图5 评价指标

图6 动力源转矩和转速

2. 硬件在环测试：不同加速工况下的最大模式切换冲击度为9.4 m/s³，论文提出的动态协调策略不仅能够满足模式切换控制需求，提高模式切换品质，还具有较好的工况适应性。

图7 仿真与HIL测试结果

创新点和意义

针对双离合器协同工作下的功率分流式混合动力瞬态模式切换过程动态协调控制问题，论文基于模拟退火算法优化了考虑模式切换冲击度、离合器滑摩功和切换时间的离合器滑摩行为，并设计了适应不同需求转矩的发动机转速自适应调节策略，可有效提高大范围工况下的整车模式行驶平顺性。论文具有重要的工程应用价值。