上一篇文章介绍了iMMD系统的混动模式控制，今天谈一下对SOC平衡的理解。将从SOC平衡意义、SOC平衡控制、软件实现三方面展开来介绍。SOC平衡意义对于任何一辆混动汽车，都需要进行SOC平衡控制，即把电池SOC控制在一定的合适范围内。这么做究竟有什么好处呢？ 我们从后备功率、制动回收、电池寿命三个角度谈一下。 1、后备功率 先看看传统车发动机后备功率的概念：后备功率是指汽车在平直路面上等速行驶时，为进一步克服道路阻力，汽车发动机可能增加的最大输出功率，是评价汽车动力性能的一项指标。 简单点理解，后备功率越大，就是在某一转速下发动机所能输出的最大功率越大，动力性就越强。 其实混动车的电池也可以有类似的概念。在某一SOC下，电池所能输出的最大放电功率越大，整车的动力性才可能更强。 “才可能”是因为电池的能力需要足够强大的电机才能转化为整车动力。 常温下，电池放电功率与SOC关系一般如下所示。当SOC较低时，电池的放电能力会下降得很快，所以SOC的控制范围不能太低，否则会影响整车后备功率的输出。  需要注意的是，低温下电池的放电功率会进一步衰退，要想保证电池的输出功率，SOC的控制范围需要相对常温更高一些。这样来看，SOC的平衡范围也不是一成不变的，会随着环境温度变化。 2、制动回收 混动车节油的一个关键因素就是有制动能量回收功能，这个功能就要求电池具备足够的充电功率，当电机进行制动回收时，电池不能掉链子。 电池充电功率与SOC关系一般如下所示。当SOC较高时，电池的充电能力会下降得很快，所以SOC的控制范围不能太高，否则会影响制动能量回收，进而影响整车经济性。  纯电车充满电后，制动感会有所不同，跟SOC影响电制动力有关，有机会可以感受一下。 3、电池寿命 研究和试验数据表明，电池处于中等SOC范围工作，能减少电池衰减劣化的程度，提高电池的寿命。所以，把SOC控制在合适的范围对提高电池寿命也是很有好处的。 即使是纯电车，充满电后实际SOC也会留有一定余量，一般在95%左右，放电也会在5%左右截止，也是为了控制SOC来进一步提高电池寿命。 仪表上显示的充满电或没有电都是给你看的。 以上，可以看出，把电池SOC控制在中等范围，既能保证足够的后备功率，也能保持制动回收的能力，还能提高电池的使用寿命。 混动车的SOC平衡范围一般在40%~60%左右。 SOC平衡控制已知SOC的控制目标之后，怎样进行具体的控制呢？ 控制策略一般可分为两步：计算发动机需求功率、选择发动机工作点。 1、计算发动机需求功率 对于混动车来说，发动机是唯一的原始能量来源。当发动机输出功率大于驱动功率时（这里忽略附件消耗功率），多余的功率必然通过发电机或电机给电池充电；当发动机输出功率小于驱动功率，缺少的功率必然由电池承担。所以，通过调整发动机的输出功率，就可以实现电池的SOC控制。 对于驾驶员来说，驱动功率必须符合预期，不管发动机输出功率是大或是小，电池在这里起到了驱动功率调节作用。 所以，发动机需求功率可以等于驱动功率减去电池SOC平衡功率。 这里暂时忽略电机、发电机效率。 驱动功率可以通过轮端扭矩和转速计算得到，电池SOC平衡功率可以通过开环的Map得到。例如，希望把SOC控制在0.6左右，可以设计如下图所示的电池平衡功率（放电为正，充电为负）。  2、选择发动机工作点 对于iMMD系统来说，增程模式和混动模式（直驱模式）的发动机工作点选择有所不同。 增程模式：由于发动机与轮端解耦，可以随意控制转速，根据发动机需求功率计算最优经济工作点即可，该模式下工作点可调。 在低车速下，需要额外考虑NVH对发动机转速的约束。 混动模式：由于发动机转速与车速正相关，只能根据发动机需求功率计算发动机需求扭矩，进而确定工作点，该模式下工作点一般不可调。 软件实现SOC平衡控制在Simulink实现如下图所示。输入信号有车辆模式、驾驶员需求扭矩、SOC、电机转速、发动机转速，输出信号就是发动机扭矩请求和转速请求。  SOC平衡控制核心就是控发动机功率，基本包含了发动机的扭矩分配。 模型内部就是按模式进行分别的发动机扭矩或转速控制，如下图所示。  纯电模式无发动机参与，不需要控制；启机或停机过渡态，需要发电机拉起或拉停发动机，进行发动机转速控制即可（发电机实现）；增程模式发动机控扭矩，发电机控转速，维持发动机工作；混动模式下，进行发动机扭矩控制。 以上，脚主根据对iMMD系统的理解，介绍了SOC平衡控制相关的内容。不妥之处，欢迎交流。 文章来源【新能源汽车控制】版权归原作者所有 |
