本文結(jié)合插電式混合動(dòng)力混合動(dòng)力車和純混合動(dòng)力車的特點(diǎn)，分析CD和CS的劃分依據(jù)和判別方法，并基于中國(guó)汽研所開展的新能源汽車測(cè)試評(píng)價(jià)工作，針對(duì)雅閣PHEV，對(duì)其CD和CS階段的模式劃分與功率分配進(jìn)行介紹。

1 典型混合動(dòng)力汽車

混合動(dòng)力汽車由內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力電池兩部分動(dòng)力源提供能量，發(fā)電機(jī)負(fù)責(zé)機(jī)械能轉(zhuǎn)換電能，同時(shí)，內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)均包含執(zhí)行驅(qū)動(dòng)力的情況。依據(jù)是否可以外接充電，混合動(dòng)力汽車主要包括兩種：一種是電量維持型混合動(dòng)力汽車，另一種是插電式混合動(dòng)力汽車。電量維持型混合動(dòng)力汽車（Charge-Sustaining HEV, CS HEV）指一種不可連接到外部電網(wǎng)充電的混合動(dòng)力汽車。插電式混合動(dòng)力汽車（Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV）指在電量維持型混合動(dòng)力汽車的基礎(chǔ)上，增加了可外接充電設(shè)備的混合動(dòng)力汽車。

圖1 Prius PHEV                                                                                           圖2 Prius Hybrid

2 CD/CS階段的劃分

目前，針對(duì)CD/CS階段劃分及控制策略的研究開發(fā)，通常是從FCT測(cè)試過(guò)程入手。電量消耗循環(huán)（Charge-Depleting Cycle）指車載儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)逐漸消耗的循環(huán)，即CD階段的循環(huán)。車載儲(chǔ)能系統(tǒng)荷電狀態(tài)被維持在一定的公差帶范圍內(nèi)的循環(huán)，循環(huán)做多個(gè)工況試驗(yàn)，該循環(huán)為Charge-Sustaining（CS）階段的循環(huán)。CD階段的初始狀態(tài)是插電式混合動(dòng)力汽車的電池初始滿SOC，之后車輛電池能量消耗，當(dāng)小于一定SOC時(shí)進(jìn)入CS階段。

根據(jù)SAE J1711規(guī)定，CS階段的定義為下式：

圖3 FCT測(cè)試過(guò)程中CD/CS階段典型過(guò)渡歷程

3 雅閣PHEV的CD/CS階段特征

雅閣PHEV的構(gòu)型如圖4所示，綜上所述，針對(duì)其驅(qū)動(dòng)控制，首先是基于電池SOC狀態(tài)分為電量消耗（Charge Depleting簡(jiǎn)稱CD）與電量保持（Charge Sustainning簡(jiǎn)稱CS）兩個(gè)運(yùn)行階段。而對(duì)于每個(gè)運(yùn)行階段，又都包含了EV Drive、Hybrid Drive和Engine Drive三種工作模式，分別如圖5、圖6所示。

注釋：

1、EV Drive：純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)

2、Hybrid Drive：混合驅(qū)動(dòng)（發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)工作）

3、Engine Drive：發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)（發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)工作）

圖4 雅閣構(gòu)型圖

無(wú)論是在CD運(yùn)行階段還是CS運(yùn)行階段，車輛的起步均為純電驅(qū)動(dòng)。當(dāng)車輛處于中、高速行駛，或較大負(fù)荷需求時(shí)（如急加速），即進(jìn)入Hybrid Drive模式或Engine Drive模式。

CD階段時(shí)，電池的電量充足，EV Drive的運(yùn)行區(qū)域很大。只有當(dāng)功率需求較大時(shí)，才由EV Drive切換Hybrid Drive。當(dāng)處于中、高速低負(fù)荷區(qū)間時(shí)，也存在EV Drive與Engine Charge的切換，此時(shí)對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)為效率較高的轉(zhuǎn)速區(qū)間。

圖5 CD階段中的各運(yùn)行模式

圖6 CS階段中的各運(yùn)行模式

CS運(yùn)行階段電池中的電能并非從電網(wǎng)直接獲取，而是從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能經(jīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電轉(zhuǎn)化而來(lái)，因此在此階段電能的使用上要綜合考慮耗油和耗電兩個(gè)過(guò)程的效率問(wèn)題。為達(dá)到動(dòng)力系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)的，存在Engine Drive和Hybrid Drive兩種模式之間的取舍問(wèn)題。而根據(jù)電量情況，兩種模式皆存在Charge和Assist的模式區(qū)分。以Hybrid Drive為例：

當(dāng)SOC＞SOChigh時(shí)，電池釋放電能以保證SOC一直在SOChigh與SOClow之間的范圍內(nèi)波動(dòng)。整車控制器可能會(huì)選擇Hybrid Drive中Hybrid Assist和Hybrid Engine Alone兩種工作狀態(tài)的中的一種。

當(dāng)SOC＜SOClow時(shí)，電池不能釋放電能。這時(shí)整車控制器可能會(huì)選擇Hybrid Drive中Hybrid Charge和Hybrid Engine Alone兩種工作狀態(tài)的中的一種。

當(dāng)SOChigh＞SOC＞SOClow時(shí)，電池進(jìn)入放電和充電的循環(huán)，整車控制器可能進(jìn)入Hybrid Drive中Hybrid Assist和Hybrid Charge兩種工作狀態(tài)循環(huán)。

注釋：

1、Hybrid Charge：混合驅(qū)動(dòng)過(guò)程中電池處于充電狀態(tài)

2、Hybrid Engine Alone：混合驅(qū)動(dòng)過(guò)程中電池處于不充不放狀態(tài)

3、Hybrid Assist：混合驅(qū)動(dòng)過(guò)程中電池處于放電狀態(tài)

4 小結(jié)和展望

插電式混合動(dòng)力汽車的驅(qū)動(dòng)模式分析與CD/CS階段劃分是控制策略開發(fā)過(guò)程的關(guān)鍵，后續(xù)將分享更多新能源汽車控制策略解析評(píng)價(jià)，敬請(qǐng)關(guān)注！

5 參考文獻(xiàn)

[1] Hirohito IDE, Yoshihiro SUNAGA, Naritomo HIGUCHI: Development of SPORT HYBRID i-MMD Control System for 2014 Model Year Accord, Honda R&D Technical Review Oct 2013

[2] Hihuvhi N., Sunaga Y., Tanaka M., Shimada H.: Development of a New Two-Motor Plug-In Hybrid System, SAE2013-01-1476(2013)

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