先進的混合動力總成管理控制系統通常面臨著高度復雜的需求，本文評述了新材料解決方案和互聯技術將如何提升系統效率，以及如何實現具有較強預測功能的管理過程。

與燃油車相比，混合動力汽車已逐步提升了動力總成控制管理系統的復雜程度，并且仍在與日俱增。混合動力驅動系統需要在同一時間內實現扭矩輸出、穩定車輛運行，以及能量管理等功能。

在汽車行業中，高水平的管理系統成功與否的標準曾經是通過微控制器來進行衡量的。目前，制造商通過對微處理器進行集成，從而使其性能和通信接口的數量增加到了一定程度。

里卡多公司負責開發軟件、標定和控制系統的領導Peter Fussey對此提到，就混合動力汽車而言，由于其配備有燃油和電能2類不同的能源，并且需要使車輛在兩者之間進行無縫切換，致使整個能量管理的優化過程較為復雜。

GKN Automotive電驅動力總成總經理Dirk Kesselgruber對此解釋道，與燃油車或純電動車相比，車輛在充分實現混動化后的復雜程度為原來的400%。在1臺純電動車中，僅通過1臺電機和1個高速的總線接口就可以滿足驅動需求。

變化的駕駛狀況和復雜的效率特性僅增加了車輛的復雜性，但Fussey相信全新的道路網軟件將在短期內對其管理功能進行優化。里卡多公司的研究人員將來自電子地平線（Electronic Horizon）或云端的先進路線信息引入控制器中，從而精確地預測未來的車輛運行過程，并對其進行調整與優化。

比例-積分-微分（PID）控制器將用于測算內燃機在運行中所需要的控制決策。然而，如將該技術領域推廣至混合動力汽車和純電動汽車領域，由此對控制系統的技術要求則會進一步提升。研究人員通過采用嵌入式的道路網軟件，即可有效充分實現該目標。

權衡利弊

開發過程中面臨的挑戰主要包括成本、效率、布置、可靠性、安全性及質量約束等方面，電驅傳動系統專家Equipmake的總經理Ian Foley對此進行了證實。

目前，研究人員面臨的最大挑戰是如何在合適的成本下實現更高的效率？在開發過程中，針對采用碳化硅（SiC）還是傳統的硅絕緣柵雙極晶體管（IGBTs），研究人員之間產生了較大的意見分歧。

隨著低壓48 V和高壓800 V技術的推廣，并未顯著阻礙混合動力控制系統的開發進程。許多研究人員始終認為，為提升整車性能，需要開發出更多性能更優越的能量管理策略，并且一直在對能量管理系統進行優化。

英國巴斯大學高級汽車驅動系統研究院（IAAPS）的高級講師Richard Burke對此解釋道，為了進一步降低NOx排放，可能需要使內燃機長期運行在特定的工況點下，但該目標通常難以實現，因為其會以犧牲整機動力為前提。

然而，研究人員無須過度擔憂動力性能的下降，因為該部分損失可以通過混動系統來進行彌補。未來，汽油機和柴油機可能會逐步退出歷史舞臺，但如要實現這一目標，可能仍需要20～30年的時間。由于內燃機在運行過程中會產生NOx排放，為此仍需要嚴加控制。

控制標定

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在開發過程中， Fussey提到，數字孿生（digital twins）技術可被用來進行試驗，并對控制算法進行標定。緯湃科技（Vitesco Technology）電子器件專家Markus Hackelsperger也提到，目前有1個預先使用模擬工具和仿真工具的需求，研究人員需要通過專門的硬件在環（HIL）軟件測試平臺來開展研究。未來，研究人員非常有可能在基于HIL反饋的虛擬樣車上開展測試工作。

驅動系統設計（DSD，Drive System Design）公司的研究團隊更專注于開展模擬工作，以及對虛擬驗證的批準，但其目前仍在從事針對物理樣件的研發。DSD控制系統領導Pedro Zabala對此提到，在過去10年間，模擬和驗證等工作已經歷了較長的發展歷程。對于基礎深入分析而言，試驗工具的相關性及精確度均已有了大幅提升。

就未來的行業發展趨勢而言，在中短期內，研究人員期望將先進駕駛輔助系統（ADAS）集成到管理控制器中。通過充分運用數據和性能更優越的車載服務，管理控制器將能更好地理解預期的車輛運行過程，并可將該信息并入高級預測控制過程中，以此改善整個車輛的能量管理過程。

然而，目前管理控制器仍存在效率受限的問題，并且大部分行業專家認為SiC將是未來動力總成的規則改變者。Foley對此提到，功率元器件不能變得更加高效，是因為轉換器已經實現了98%～99%的高效運行目標，但SiC將會進一步推動產業發展。

Stellantis集團動力總成元器件經理Eric Tomietto也在重點關注著SiC的使用過程，并認為基于域控制器（domain controllers）的全新的電子器件結構將會直接推動控制單元的演變過程。

但當汽車行業開始廣泛且有效地運用SiC時，創新過程將會繼續開展，并能相應提升系統效率。緯湃科技電氣化專家Alexander Reich對此解釋道，寬帶隙設備將能顯著提升系統效率，并且已有部分研究人員針對直流-直流轉換器開展了研究。通過提升效率，將能有效提升設備的集成度，并進一步實現輕量化目標。

編輯：jq