典型混合动力汽车动力系统及其电控方案介绍

6月1-2日，“2017第三届中国新能源汽车运营商与车企对接采购交流会暨新能源汽车整车企业与零配件企业技术交流论坛”在重庆悦来国际会议中心盛大开幕，国内数百家新能源汽车企业与行业专家就2017年新形势下的诸多问题展开深入探讨，为行业痛点寻找良方。

6月1日下午，大会主题为“关键零部件可靠性、安全性及降成本技术创新路线”，苏州奥易克斯汽车电子有限公司董事长于树怀做题为“典型混合动力汽车动力系统及其电控方案介绍”的精彩演讲。

于树怀董事长演讲的主要内容如下：

2016年5月，工信部发文对《中国制造2025》进行了详细解读，明确混合动力新能源汽车的主要技术路线是插电混动（PHEV）和增程式。2016年11月，国家汽车产业技术路线图发布，除新能源汽车外，还对油电混动汽车的发展提出了要求：新能源汽车+油电混动汽车的市场份额达到35%。于树怀主要介绍了“增程式电动汽车、P1+P3插电混动汽车（PHEV）、48伏弱混汽车”三种电控技术方案。

增程式电动汽车电控技术方案：包括简要结构、增程发动机、CAN网络架构、主要控制方式、主要控制策略、开发与标定流程、开发难点等。
P1+P3插电混动汽车（PHEV）电控技术方案：包括简要结构、动力系统组成、发动机方案、主要工作模式、发动机EMS新增控制策略、整车标定工作等。

48伏弱混汽车电控技术方案：包括优势、系统结构、节油潜力与实车测试效果等。

一、增程式电动汽车电控技术方案

增程式电动汽车是纯电驱动汽车，也是插电式电动汽车。增程器的主要功能是向电池充电或直接给驱动电机提供电能，延长整车续驶里程，在低温地区通过向电池充电加热电池；次要功能是：驱动空调压缩机工作以及提供暖风。
发动机需要针对增程器进行专门设计，比如：无飞轮无起动机，曲轴直接连接发电机转子轴，减少轴向尺寸；最高转速4000转/分，最大限度做到轻量化，油耗也更低；轮系专门进行设计，无发电机、空调压缩机特殊设计；缸体后端面与发电机刚性连接；其他：平衡轴、排气道、油底壳、排气强制水冷却等。

为了提高适配性，增程器内部规划单独的网络，用以控制增程器的工作状态。因为涉及到有增程器，尤其对乘用车，发动机的排放都是需要考虑的，增程式电动汽车电控系统开发周期会比较长，一般需要一年半到两年的时间。对产品做原理的开发和样车基本性能的开发，差不多需要半年的时间，在验收通过之后，需要做16万公里的耐久测试，公告试验过程需要10~12个月左右，因为涉及到发动机也需要做排放、三高、OBD的标定。插电混动汽车电控系统开发和标定流程基本与之类似，因此开发一套电控系统需要提前很长时间开始做规划。

增程器电控系统开发有以下几个难点：（1）NVH优化：震动与噪声；（2）起动控制：起动扭矩、反转控制、起动控制逻辑、二次清淹等；（3）排温与排放控制：排温过高、排放耐久等。

二、PHEV(P1+P3)动力系统方案

P1+P3方案，中低车速采用纯电驱动，发动机仅在高车速时直接驱动车辆；适合A级以上车型、SUV等高速行驶工况较多的车型，综合油耗2L/100km左右。发动机、发电机/起动机、电动机通过动力耦合装置共同组成动力单元。

阿特金森循环发动机最适合PHEV。PHEV专用的发动机，采用阿特金森循环，最低比油耗230g/kWh，普通发动机，最低比油耗250g/kWh，采用阿特金森循环，油耗更低，最低比油耗<230g><250g>

PHEV中EMS系统标定工作量更大。（1）采用专门的阿特金森循环发动机，软件需要专门修改，标定工作量更大；（2）取消了起动机，由ISG电机拖动起动，需要增加起动过程控制逻辑；（3）取消了点火钥匙，需要增加自动启停控制逻辑；（4）电子油门踏板不接入 ECU，而是直接接入HCU，所以ECU需要增加PHEV专用的扭矩控制逻辑；（5）根据整车CAN总线架构和定义，需要增加专门的CAN通讯内容；（6）需要增加专门的暖机控制逻辑；（7）需要增加停机过程的点火控制逻辑；（8）需要增加防止反转的控制逻辑。于树怀表示，PHEV中EMS系统标定工作量较传统车增加50%左右。

三、48伏弱混系统

48伏弱混系统正在逐步被市场接受。采用汽油直喷发动机及常规变速箱技术已经无法满足第四阶段油耗要求。48V BSG系统相对增程和插电混合，结构简单，成本低，改制量少，正被所有整车厂关注。

理想状态下，48伏弱混系统可以实现约10%-15%的节油效果。国产技术比较成熟，多年技术积累，BSG弱混系统控制策略成熟，具备批产条件；采用交流电机、分体式电机控制器、国产电池，供应商资源丰富，技术成熟，都是大批量生产的产品。

实际上，48伏弱混系统主要是为了降低成本，靠传统的方式解决不了靠混动的方式来解决，量产后成本增加在3000-3500元左右。弱混控制策略集成与发动机ECU中，不需要额外增加其他电控单元；采用交流电机，技术成熟且成本最低，年产量在百万以上；推荐采用分体式的发电机及电机控制器，售后维修服务成本最低。48伏弱混系统是唯一适合MT的混动系统。