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混合动力系统标定流程2/29混合动力系统标定的前言1.1.混合动力系统简介某整车厂混合动力车型，采用P2结构方案，动力系统含GDI发动机，DCT变速器，PM电机与锂电池供电系统等。当前各控制器开发状态：ECM－发动机控制器，供应商TCU－整车厂完成的软件开发工作，A样状态VCU－整车厂完成的软件开发工作，已实现基本功能PEU－电机供应商提供的软硬件，平台化产品BMS－电池供应商提供的软硬件，平台化产品1.2.标定目标为实现后期产品化开发进程，需在标定环节加强对各控制器功能与功能定义的验证、系统调试、控制参数标定及控制策略优化工作。鉴于当前国内外成熟并进入量产的混合动力系统车型为数不多，且行业内没有可以借鉴的混合动力系统标准的标定流程、标定方法、标定标准，本文档从较为理想的项目时间管理角度总结了标定流程和主要任务：1）混合动力系统控制架构及控制功能完整性与成熟度评审；2）在规定的时间内，通过台架标定与整车标定实现产品车驾驶性、经济性、排放与OBD的性能指标；3）协助整车团队完成VCU控制策略的优化与升级；4）建立与完善整车车型混合动力系统标定流程与标定体系。3/291项目计划本项目初步计划安排如下，包括：阶段划分、时间节点、投入人力资源。图2标定项目初步计划注：项目开始时间节点为假定时间，仅供参考。4/292标定流程本项目标定流程图如下：项目启动系统评审三高标定经济性标定桌面标定排放标定OBD标定安全监控标定耐久性验证及标定H7HEV标定流程体系建立与完善项目结束控制策略是否完整？功能控制策略是否完整？功能控制策略开发安全监控/OBD开发是否否是台架基本标定ECM台架标定发动机输出扭矩的验证针对启停控制ECU喷油量的基本标定发动机扭矩需求验证标定发动机转速标定发动机空燃比标定验证发动机WOT重新标定TCU台架标定针对混合动力的TCU挡位切换的基本标定针对混合动力的TCU离合器重新标定HCU能量管理的基本标定HCU发动机启停的基本标定HCU台架标定HCU扭矩结构标定发动机混合动力模式下启动扭矩标定电机输出扭矩的验证电机与两组离合器的扭矩损失标定DCT变速箱的扭矩损失标定油门信号的处理，仲裁和标定轮端加速扭矩标定轮端滑行扭矩标定轮端制动扭矩标定整车基本标定ECM整车标定发动机冷起动标定验证发动机暧机过程标定验证发动机过渡工况（加速/减速）标定验证发动机减速断油重新标定发动机高压燃油系统的标定验证TCU整车标定E-PARK功能重新标定TCU挡位切换重新标定变速箱离合器控制重新定HCU运行条件整车标定整车管理标定发动机运行边界条件标定变速箱运行边界条件标定电机运行边界条件标定电池运行边界条件标定附件系统运行边界条件标定HCU扭矩与能量管理整车标定轮端爬行扭矩标定轮端防溜坡扭矩标定扭矩协调分配标定能量协调分配标定发动机启停决策标定附件系统运行边界条件标定HCU执行器整车标定离合器控制的标定发动机起停过程标定发动机怠速标定电机执行器的标定发动机执行器的标定变速箱执行器的标定空调执行器的标定动力转向执行器的标定散热风扇执行器的标定低温冷却液水泵执行器的标定DCDC执行器的标定电池管理系统的标定低压电源管理标定高压电源管理标定HCU整车标定图3项目标定流程图5/293标定内容3.1系统评审3.1.1VCU控制策略评审工作周期：3周交付物：VCU控制策略优化建议整车控制扭矩结构的优化建议：■根据加速踏板，刹车踏板，档位，车速等关键输入信号，计算驾驶需求；■驾驶需求要能处理加速踏板和刹车踏板的冲突情况；■驾驶需求信号要根据车速行驶情况进行线性化，从而保证驾驶的舒适性；■根据整车车速，加速度，和驾驶踏板信号，计算理论最大整车加速扭矩；■整车加速扭矩需求=理论最大整车加速扭矩×线性化的加速驾驶需求（百分比）；■车速信号的输入要有符号。负的车速意味着，整车实际行驶的方向与驾驶员想要行驶的方向相反。例如：驾驶档位在“D”档上，但是整车在向后倒滑；这个情况在整车溜坡时出现；■在零加速踏板和零刹车踏板下，扭矩分为：滑行扭矩，蠕动扭矩，和防溜破扭矩；■整车制动扭矩由制动单元（ABS/ESP）完成根据整车车速，加速度，和刹车踏板信号，计算理论最大整车制动扭矩；6/29整车制动扭矩需求=理论最大整车制动扭矩×线性化的减速驾驶需求（百分比）■整车扭矩需求要根据车速的情况进行限制；■整车扭矩需求要根据整车驾驶的功率进行限制；■整车扭矩需求要响应ABS减扭需求、TCU减扭需求和TCS增扭的需求；整车运行模式和混动系统的工作模式优化建议：■整车运行模式可以分为：EV模式，HEV模式，传统动力模式；还包括整车静止时的故障诊断模式，和充电模式（PHEV）■混动系统的工作模式：启动模式，正常工作模式，普通故障模式，严重故障模式，关闭过程模式，关闭模式。整车控制能量管理的策略优化建议：■能量管理要根据整车运行模式，来分类进行扭矩分配，和能量优化管理；■整车运行的能量需求（充电能量需求和放电能量需求）根据SOC状态来设定一个理论值；然后根据整车的机械系统的充电和放电边界条件进行限制；然后使用一个PID控制器，来计算整车的充电/放电能量需求；■整车扭矩需求根据发动机停机，还是运行状态，来进行扭矩初步分配（轮端扭矩）；■整车驾驶的扭矩需求要根据能量需求来进行调整；■在发动机运行情况下（HEV）：整车扭矩需求（轮端扭矩）分为发动机理论扭矩需求（轮端扭矩）和电机理论扭矩需求（轮端扭矩）；■发动机理论轮端扭矩需求转化为发动机扭矩需求（包含变速箱的扭矩损失7/29和减速比等）；■电机理论轮端扭矩需求转化为电机扭矩需求（包含变速箱的扭矩损失和减速比等）；■在发动机停机状态下（EV）：整车扭矩需求为驱动电机需求；■根据整车运行的状态：是加速扭矩需求还是制动扭矩需求？如果是制动扭矩需求，要在电机和整车制动系统（ABS等）之间分配制动扭矩。发动机启停控制策略的优化：发动机停机和启动的决策要根据如下罗列条件来判断：■发动机附件运行的边界条件（动力转向，空调，水泵，真空泵，12V电源管理等）■高压电池包的充电要求（基于SOC的判断）■高压电池包的放电能力（基于放电功率的判断）■发动机本身的运行要求（比如暖机要求，排放要求，OBD要求等）■变速箱要求发动机运行：温度，故障诊断等；■防溜坡功能的要求■车速高速运行的要求■驾驶扭矩需求■发动机停机的时间长短限制■高压电池包的能量预留■整车故障诊断对发动机的要求■驱动电机状态对发动机运行的要求■发电机（ISG）状态对发动机运行的要求8/29整车运行协调的策略优化：■发动机启动过程的协调；■发动机怠速控制的协调■发动机停机过程的协调；■电动离合器（啮合发动机和电机）的过渡控制；■在整车模式切换中，发动机和电机的协调控制；说明：1）扭矩架构优化：包括加速扭矩、滑行扭矩、制动扭矩、爬行扭矩功能及各扭矩模块间的平滑切换过渡；2）整个模型构架的优化与可读性。3.1.2TCU控制策略评审工作周期：2周交付物：TCU控制策略优化建议■档位确定的基本脉谱图，由整车驾驶扭矩和车速来确定；不再由发动机油门信号来确定；■变速箱的档位变换要根据整车的运行模式（EV/HEV/Conventional）来分别进行调整；■变速箱的液压系统控制，扭矩控制，和档位控制和在整车的模式切换过程中，要做平滑性处理；9/29说明：针对混合动力控制TCU功能的优化与改进3.1.3ECM控制策略（混合动力部分）评审工作周期：2周交付物：3.1.4其它子系统（混合动力部分）评审工作周期：2周交付物：3.2桌面标定3.2.1VCU标定数据理论值评审工作周期：3周交付物：经评审后优化的理论值■高压电源管理的标定数据理论值■低压电源管理的标定数据理论值■总成及整车能力计算的标定数据理论值■整车需求扭矩计算的标定数据理论值■扭矩转换的标定数据理论值■车辆模式管理的标定数据理论值10/29■SOC管理（能量管理）的标定数据理论值■发动机起动扭矩估算的标定数据理论值■驾驶性需求起动发动机的标定数据理论值■电池因素需求起动发动机的标定数据理论值■整车经济性因素需求起动的标定数据理论值■安全因素需求起动发动机的标定数据理论值■外部请求需求起动发动机的标定数据理论值■发动机停机需求的标定数据理论值■发动机起停类型选择的标定数据理论值■动力总成模式管理的标定数据理论值■传统起动控制的标定数据理论值■Hybrid起动控制的标定数据理论值■Drag起动控制的标定数据理论值■安全起动控制的标定数据理论值■传统停机控制的标定数据理论值■平稳停机控制的标定数据理论值■纯电动怠速控制的标定数据理论值■纯电动行驶控制的标定数据理论值■混合动力怠速控制的标定数据理论值■混合动力行驶控制的标定数据理论值■纯电动扭矩动态协调的标定数据理论值■混合动力扭矩动态协调的标定数据理论值11/29■主动减震功能的标定数据理论值■高温回路热管理的标定数据理论值■低温回路热管理的标定数据理论值■热管理模块工作条件判断的标定数据理论值■空调功率限制的标定数据理论值■空调控制的标定数据理论值■DCDC控制的标定数据理论值■HMI的标定数据理论值■诊断功能的标定数据理论值■安全监控的标定数据理论值■TCU需求信号计算的标定数据理论值■怠速爬行时TCU消耗扭矩的标定数据理论值■发动机目标怠速转速计算的标定数据理论值■指示扭矩计算的标定数据理论值■制动真空泵控制的标定数据理论值3.2.2TCU标定数据理论值评审工作周期：2周交付物：混合动力相关的标定数据的优化理论值。■变速箱档位确定的脉谱图基本数据的缺省值评审■变速箱档位切换过程的标定数据缺省值评审12/29■变速箱的扭矩结构的标定数据的缺省值评审■变速箱的转速计算的标定数据的缺省值评审■变速箱的离合器控制的标定数据的缺省值评审■变速箱的液压系统控制的标定数据的缺省值评审3.2.3ECM标定数据理论值评审工作周期：1周交付物：混合动力相关的标定数据的优化理论值■ECM扭矩结构的标定数据的缺省值评审■ECM冷启动过程的标定数据的缺省值评审■ECM热启动过程的标定数据的缺省值评审■ECM暖机过程的标定数据的缺省值评审■ECM怠速控制的标定数据的缺省值评审■ECM停机状态的标定数据的缺省值评审■ECM过渡工况的标定数据的缺省值评审■ECM的满油门工况（WOT）的缺省值评审■ECM的CAN总线通讯的标定数据的缺省值评审■ECM的排放控制系统的标定数据的缺省值评审■ECM的OBD的标定数据的缺省值的评审13/293.3台架标定前提条件：1）混合动力系统台架1套2）扭矩测量系统（发动机输出、电机输出、变速箱输出扭矩）1套3）高压/大电流数采系统1套4）标定软件1套交付物：标定数据文件说明：根据现有系统的完善与否，和各子系统的改进状况，预计需要3轮台架标定。图13混动系统台架标定实验参考图3.3.1VCU台架标定周期：6周3.3.1.1VCU扭矩结构标定工作周期：4周14/29工作内容：发动机混合动力模式下启动扭矩标定电机输出扭矩的验证电机与两组离合器的扭矩损失标定DCT变速箱的扭矩损失标定油门信号的处理，仲裁和标定轮端加速扭矩标定轮端滑行扭矩标定轮端制动扭矩标定3.3.1.2VCU能量管理的基本标定工作周期：1周3.3.1.3VCU发动机启停的基本标定工作周期：1周3.3.2ECM台架标定工作周期：3周工作内容：发动机输出扭矩的验证针对启停控制中ECM喷油量的基本标定发动机扭矩需求验证标定15/29发动机转速标定发动机空燃比标定验证发动机WOT重新标定3.3.3TCU台架标定工作周期：1周工作内容：■针对混合动力的TCU挡位切换的基本标定■针对混合动力的TCU离合器重新标定3.4整车标定工作条件：■整车3台■标定软件3套■高压/大电流数采系统3套交付物：■标定数据文件■整车驾驶性评判（主观评价+最高车速+加速性+爬坡度）测试报告16/29图14整车标定实验参考图3.4.1VCU整车标定3.4.1.1VCU运行条件整车标定工作周期：2周工作内容：1)整车管理标定整车运行模式标定动力系统