文章來源：東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心 1引言 目前已量產(chǎn)的插電式混合動力汽車有豐田 PRIUSPHEV、通用VOLT、三菱歐藍德PHEV、比亞迪唐等。東風(fēng)也開發(fā)了插電式SUV車型。本文對東風(fēng)某插電式SUV車型混合動力總成結(jié)構(gòu)、控制策略等進行分析討論。 2東風(fēng)PHEV混合動力系統(tǒng)
文章來源：東風(fēng)汽車公司技術(shù)中心
目前已量產(chǎn)的插電式混合動力汽車有豐田 PRIUSPHEV、通用VOLT、三菱歐藍德PHEV、比亞迪唐等。東風(fēng)也開發(fā)了插電式SUV車型。本文對東風(fēng)某插電式SUV車型混合動力總成結(jié)構(gòu)、控制策略等進行分析討論。2東風(fēng)PHEV混合動力系統(tǒng)構(gòu)成混合動力系統(tǒng)將發(fā)動機動力和電機動力通過電氣線路和 耦合器耦合，并向車輪傳遞，是PHEV車型核心的關(guān)鍵技術(shù)。東風(fēng)某插電式SUV車型配置的HP2多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)結(jié) 構(gòu)如圖 1所示，由電驅(qū)動系統(tǒng)、高壓供電系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。電驅(qū)動系統(tǒng)由驅(qū)動電機、發(fā)電機、雙電機控制器、集成的DCDC、多模變速箱構(gòu)成。高壓供電系統(tǒng)由動力電池包構(gòu)成。其中，發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電機分別與減速箱的 3個輸入軸連接。在不同工況下，發(fā)動機、驅(qū)動電機、電動機的動力在減速箱耦合后，輸出到差速器，驅(qū)動車輪。HP2多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，擯棄了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的動力分配裝置及機電耦合系統(tǒng)，采用兩個小型電機分別驅(qū)動，可有效減少單電機驅(qū)動時電機功率及電機體積，占用空間小，傳動效率高。電機系統(tǒng)包括驅(qū)動電機總成、發(fā)電機總成、集成 DCDC的雙電機控制器總成。驅(qū)動電機總成和發(fā)電機總成均采用永磁同步電機方案， 雙電機控制器可以同時控制發(fā)電機、驅(qū)動電機按整車策略工作，滿足整車驅(qū)動與發(fā)電功能需求。東風(fēng)某插電式SUV發(fā)動機取消了啟動機配置，車輛啟動時，發(fā)電機通過減速箱里的齒輪副，帶動發(fā)動機飛輪旋轉(zhuǎn)，啟動發(fā)動機，實現(xiàn)發(fā)動機啟停功能。在車輛電池電量低于某值時，發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，給驅(qū)動電機及動力電池供電，實現(xiàn)發(fā)電及串聯(lián)驅(qū)動功能。表1列出了電機總成主要性能參數(shù)。DCDC總成集成在控制器中，替代了發(fā)動機上的發(fā)電機 功能，將動力電池 350V高壓電轉(zhuǎn)化為12V低壓電，保證整車 儀表、燈具、各類控制器等低壓用電設(shè)備正常工作。表 2列 出了電機控制器及 DCDC總成主要技術(shù)參數(shù)。HP2多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)機電耦合器采用了固定速比式多 模變速器方案，結(jié)構(gòu)簡單，成熟可靠。圖 2展示了多模變速 器工作原理。在整車中低速運行時，變速器內(nèi)部離合器分離，整車進入 EV模式（電池電量充足，由驅(qū)動電機驅(qū)動車 輛）、 RE-EV模式（電池電量不足，發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，由驅(qū)動電機驅(qū)動車輛）；在整車高速運行時，變速器內(nèi)部離合器結(jié)合，整車進入HEV模式（發(fā)動機、驅(qū)動電機可同時驅(qū)動車輛）。多模變速器技術(shù)參數(shù)表見表3。圖 3所示為HP2多模動力系統(tǒng)動力電池包，采用三元動力電池組，電池組與電池管理系統(tǒng)、檢修開關(guān)、快速連接器集成、高壓配電系統(tǒng)、電池箱體設(shè)計為一體，通過箱體6個懸置點安裝固定在車身地板下方?？梢詽M足電機峰值工作充、放電性能要求、充電時間要求，及強電安全、整車碰撞安全要求。動力電池包技術(shù)參數(shù)表見表 4。通過離合器的結(jié)合和分離， HP2多模混合動力系統(tǒng)可以實現(xiàn)純電驅(qū)動模式、串聯(lián)驅(qū)動模式、并聯(lián)驅(qū)動模式、發(fā)動機驅(qū)動模式、行車發(fā)電模式、駐車發(fā)電模式、制動能量回收模式、混聯(lián)驅(qū)動8種行駛模式。圖4展示了并聯(lián)驅(qū)動模式下能量流示意，發(fā)動機動力和驅(qū)動電機動力，在多模減速箱內(nèi)耦合，通過差速器傳遞到驅(qū)動輪。不同行駛模式時，各部件工作狀態(tài)見表 5。PHEV多?；靹酉到y(tǒng)驅(qū)動力分配，需要綜合考慮整車動 力性和經(jīng)濟性的要求 （表6）。通過分析整車性能需求，同時兼顧整車性能和電池壽 命，確定了不同車速/電量下驅(qū)動力分配原則：純電動行駛應(yīng)能提供日常使用，混合動力使用時較好動力性。具體方案如下。2）電池消耗到一定時（SOC<30%），作為混合動力車使用。< span="">3）中低速或中低負荷，驅(qū)動由電機完成，要保證日常 純電動。4）中高速或中高負荷，驅(qū)動由發(fā)動機單獨完成。5）急加速或超速時，電機跟進助力，實現(xiàn)動力從低速 到高速有效過渡。依照上述能量管理原則， HP2多模動力系統(tǒng)在行駛過程中可根據(jù)電池SOC、加速踏板深度和車速的變化，在不同的行駛模式間進行切換。圖5展示了PHEV車型行駛模式切換方案。當(dāng) SOC值較高時，車輛以EV模式起步，在較低的車速且較小的油門開度條件下，車輛可保持在EV模式；當(dāng)加速踏板開度加大時，車輛進入并聯(lián)驅(qū)動模式，發(fā)動機與電機同時參與驅(qū)動；隨著車速增高，車輛進入發(fā)動機驅(qū)動模式，并能根據(jù)電池SOC狀態(tài)，對電池進行行車發(fā)電。如電池 SOC值較低，車輛只能以串聯(lián)驅(qū)動模式起步，并根據(jù)油門開度的變化，在串聯(lián)驅(qū)動-發(fā)動機驅(qū)動模式間 切換。HP2多模動力系統(tǒng)首款搭載車型為東風(fēng)某插電式SUV，已完成整車搭載試驗。整車試驗結(jié)果表明，對比搭載同型號 發(fā)動機的傳統(tǒng)車型，搭載HP2模塊時整車車重增加了約190kg，但整車總體性能明顯優(yōu)于基礎(chǔ)車型。1）整車百公里加速時間由12s提高到10.5s，提升率＞12%。3）NEDC綜合油耗由7.4L/100km減少到5.5L/100km （ HEV模式），HEV模式下節(jié)油率＞25%。東風(fēng)某插電式 SUV車通過以下方法達到了動力性、燃油 經(jīng)濟性的提升。1）整車及混合動力系統(tǒng)控制：高效的能量分配管理；實現(xiàn)EV驅(qū)動、外接充電、停車發(fā)電、串聯(lián)行駛、停車停機、滑行能量回收、制動能量回收等多種工況；優(yōu)化的發(fā)動機控制/標(biāo)定。2）動力總成更改：發(fā)動機輪系及進排氣系統(tǒng)全新設(shè)計，3）基準(zhǔn)車輛參數(shù)控制：低滾阻輪胎、輕量化等。本文從關(guān)鍵部件方案、控制策略等方面對 HP2多模混合 動力系統(tǒng)技術(shù)方案進行分析。模塊搭載整車后，整車性能優(yōu)于對比車型，有較強的競爭力。隨著 HP2多?；旌蟿恿ο到y(tǒng)不斷完善和提高，最終可以以不同的混合動力方案搭載在多個車型上，如HEV車型、RE-EV增程式混合動力車型、PHEV插電式混合動力車型。
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