在無(wú)錫艾迪花園酒店舉辦的“2025中國(guó)混合動(dòng)力技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新與市場(chǎng)趨勢(shì)研討會(huì)”上，同濟(jì)大學(xué)汽車(chē)學(xué)院副院長(zhǎng)趙治國(guó)教授以《功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)與模式切換控制》為主題，深入剖析了當(dāng)前混合動(dòng)力系統(tǒng)研發(fā)的核心挑戰(zhàn)與技術(shù)突破方向。作為長(zhǎng)期從事混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型設(shè)計(jì)與控制技術(shù)研究的專(zhuān)家，趙治國(guó)團(tuán)隊(duì)的研究成果為功率分流混動(dòng)系統(tǒng)的高效開(kāi)發(fā)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

功率分流技術(shù)自1997年豐田THS系統(tǒng)問(wèn)世以來(lái)，憑借其結(jié)構(gòu)緊湊、多e-CVT工作模式、發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速及動(dòng)力解耦等優(yōu)勢(shì)，已成為插電式混動(dòng)與深度混合動(dòng)力的主流技術(shù)方案。然而，趙治國(guó)指出，當(dāng)前功率分流混動(dòng)系統(tǒng)的研發(fā)仍面臨兩大核心瓶頸：構(gòu)型設(shè)計(jì)的篩選評(píng)價(jià)困境與模式切換的駕駛平順性控制難題。

在構(gòu)型設(shè)計(jì)方面，功率分流系統(tǒng)涉及多種動(dòng)力源與動(dòng)力元件的組合，構(gòu)型數(shù)量龐大。研發(fā)過(guò)程中存在三大難題：如何快速描述、遍歷并篩選最佳構(gòu)型；如何根據(jù)不同設(shè)計(jì)需求（如動(dòng)力性或經(jīng)濟(jì)性側(cè)重）自動(dòng)化輸出優(yōu)化結(jié)果；如何建立可信的評(píng)價(jià)體系以驗(yàn)證構(gòu)型與參數(shù)的適配性。傳統(tǒng)方法依賴(lài)工程師經(jīng)驗(yàn)，效率低且易遺漏最優(yōu)方案。

模式切換方面，混動(dòng)系統(tǒng)多動(dòng)力源協(xié)同工作時(shí)，頻繁的模式切換對(duì)駕駛平順性構(gòu)成挑戰(zhàn)。電池容量差異導(dǎo)致切換一致性差，動(dòng)力切換元件轉(zhuǎn)矩響應(yīng)不均衡；發(fā)動(dòng)機(jī)啟停過(guò)程中阻力矩動(dòng)態(tài)變化，疊加混動(dòng)系統(tǒng)的“欠阻尼特性”，易引發(fā)沖擊，影響駕駛體驗(yàn)。

針對(duì)上述問(wèn)題，趙治國(guó)團(tuán)隊(duì)從構(gòu)型設(shè)計(jì)邏輯、能量管理策略、參數(shù)優(yōu)化方法等維度展開(kāi)攻關(guān)，形成了一套可落地的技術(shù)方案。在構(gòu)型描述與遍歷方面，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出“圖形化+數(shù)學(xué)化”方法，通過(guò)行星排元件、動(dòng)力連接元件的圖形化表達(dá)，轉(zhuǎn)化為三大核心矩陣，構(gòu)建功率分流系統(tǒng)通用數(shù)學(xué)模型。該方法將構(gòu)型設(shè)計(jì)從“經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)”轉(zhuǎn)向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”，大幅提升了方案覆蓋度與設(shè)計(jì)效率。

為解決不同構(gòu)型需單獨(dú)開(kāi)發(fā)能量管理策略的問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)基于“等效油耗法”開(kāi)發(fā)了通用能量管理策略。該策略可自動(dòng)識(shí)別工作模式，經(jīng)臺(tái)架對(duì)比驗(yàn)證，誤差可控，可適配多種構(gòu)型，為后續(xù)性能仿真奠定基礎(chǔ)。

在構(gòu)型篩選與參數(shù)優(yōu)化方面，團(tuán)隊(duì)建立了“工作模式篩選”與“性能指標(biāo)篩選”雙路徑機(jī)制。前者根據(jù)車(chē)企對(duì)工作模式的需求初步篩選，后者通過(guò)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等核心指標(biāo)進(jìn)一步精篩。同時(shí)，提出“毀滅重生粒子群算法”，借鑒“精英遷移重建”思路，在算法迭代中優(yōu)先保留優(yōu)質(zhì)解，避免陷入局部最優(yōu)，提升收斂速度與優(yōu)化精度。

為推動(dòng)技術(shù)落地，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建了“評(píng)價(jià)-工具-驗(yàn)證”閉環(huán)體系。在性能評(píng)價(jià)方面，建立了涵蓋經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、駕駛舒適性、可靠性與耐久性、成本效益五大維度、22項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)的評(píng)價(jià)體系，結(jié)合模糊層次分析、熵權(quán)法、灰色關(guān)聯(lián)分析等方法，實(shí)現(xiàn)構(gòu)型性能的量化評(píng)估。

團(tuán)隊(duì)還開(kāi)發(fā)了可視化設(shè)計(jì)軟件，集成構(gòu)型設(shè)計(jì)、參數(shù)優(yōu)化、性能評(píng)價(jià)等功能。輸入車(chē)企需求后，軟件可自動(dòng)完成構(gòu)型遍歷、策略匹配、參數(shù)優(yōu)化與評(píng)價(jià)，最終輸出最優(yōu)方案。在與VOLTEC系統(tǒng)的仿真對(duì)比中，該軟件成功篩選出4種潛力構(gòu)型，核心指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)期。

針對(duì)模式切換平順性問(wèn)題，團(tuán)隊(duì)搭建了“動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)控制架構(gòu)”，通過(guò)T-S模糊模型實(shí)現(xiàn)動(dòng)力切換元件與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩估計(jì)，結(jié)合模型預(yù)測(cè)控制、魯棒控制等方法，求解瞬態(tài)切換最優(yōu)邏輯。經(jīng)商用車(chē)實(shí)車(chē)測(cè)試驗(yàn)證，采用該控制方案后，模式切換沖擊度降至15.83，切換時(shí)間縮短至0.74秒，駕駛平順性顯著改善，且已轉(zhuǎn)化為工程化map用于實(shí)際產(chǎn)品。

趙治國(guó)表示，團(tuán)隊(duì)的技術(shù)成果實(shí)現(xiàn)了三大價(jià)值：通過(guò)矩陣模型與通用策略降低多構(gòu)型開(kāi)發(fā)復(fù)雜度；通過(guò)創(chuàng)新算法與評(píng)價(jià)體系提升設(shè)計(jì)精度與可信度；通過(guò)軟件工具與工程化驗(yàn)證縮短研發(fā)周期。目前，相關(guān)研究已形成多篇論文與授權(quán)專(zhuān)利，有望推動(dòng)功率分流技術(shù)在乘用車(chē)、商用車(chē)領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用，為混合動(dòng)力行業(yè)協(xié)同創(chuàng)新提供技術(shù)支撐。