(視頻腳本)超級混動專利詳解(2):控制邏輯流程圖

寫在前面:本集視頻發(fā)表后,有一個評論我認(rèn)為很有價值,@ghost1252 說:“所以從這個角度來看,DM-i如果繼續(xù)進(jìn)化的話必然是取消直連變?yōu)榧兇?lián)混動,進(jìn)一步向純電的架構(gòu)靠攏了”。我給這位朋友的回復(fù)是:“我個人有同感,因為比亞迪官方申請專利時統(tǒng)計的并聯(lián)直驅(qū)工況只占1%,那么幾十萬輛車交付、大量市場檢驗后,這種工況節(jié)油的好處是否抵得過額外重量、故障點、發(fā)動機(jī)啟停損耗等等就值得重新權(quán)衡了。”迄今,幾乎所有介紹比亞迪DM-i技術(shù)的視頻或文章都強(qiáng)調(diào)了并聯(lián)直驅(qū)的好處——省油,并據(jù)此說明DM-i比“增程式”更先進(jìn)。但是,我最近的思考為:此問題從“能量混合層次”的角度去理解可能會有新的認(rèn)識,即對于混合動力車(內(nèi)燃機(jī)和電池兩個動力源),能量混合的最佳方式是在機(jī)械層面還是在電氣層面?后續(xù),我會對此觀點作進(jìn)一步闡述。
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嗨,大家好。這一集聊一聊超級混動的控制邏輯,比亞迪的專利申請書非常給力,有一個比較詳細(xì)的控制流程圖,可以說是很方便其他廠家抄作業(yè)的。

從最基本的講起,首先,判斷駕駛模式選擇EV還是HEV?這里需要注意,強(qiáng)制保電不會自動將EV切換為HEV,只有SOC電量低于25%才可以自動切換。純EV模式比較簡單,流程圖到此結(jié)束,復(fù)雜的是HEV混動模式,轉(zhuǎn)到下一張大圖。

HEV模式下第一個條件分支是車速,門檻值是65公里。無論是大于還是小于65公里時速,接下來都要查表,根據(jù)車速及SOC查出下一步需要判斷的轉(zhuǎn)矩條件值。這里可以看出,除了車速,SOC也是一個重要參數(shù),車速相同但SOC不同可能會對應(yīng)不同的控制分支。比如90%電量和30%電量就會對應(yīng)不同的控制模式。
先說簡單的這條分支,當(dāng)車速小于65kph的情況:如果輪端扭矩需求小于T3,我理解這是非急加速情況,那么用純EV模式,這個EV與流程圖最開始提到的EV不太一樣,這是HEV模式下一個子模式,相當(dāng)于發(fā)動機(jī)不出力,只有電池包提供能量;如果扭矩需求大于T3,例如30公里時速踩地板油,就會進(jìn)入串聯(lián)模式,此時發(fā)動機(jī)會啟動。
好,接下來再看車速大于65kph情況,此時要判斷兩個門檻值T1和T2:
輪端需求扭矩小于T1,例如在立交橋之類的緩下坡,此時輕微加速,需要的扭矩是正的,但并不大,那么還是只用電池的能量,發(fā)動機(jī)不需要出力,甚至不需要啟動。
輪端需求扭矩大于T2,例如上坡或大油門加速工況,進(jìn)入串聯(lián)模式,發(fā)動機(jī)啟動并發(fā)電。
如果需求扭矩大于T1,小于T2時,例如平路巡航工況,此時進(jìn)入并聯(lián)直驅(qū)模式。其實,這種工況并不多,專利書中有一個統(tǒng)計圖,并聯(lián)只占1%,幾乎可以忽略不計,我自己的體會也是這樣,只有在平路定速巡航時,才有機(jī)會觀察到并聯(lián)直驅(qū),而且直驅(qū)是偶爾出現(xiàn)的,持續(xù)時間并不長。

并聯(lián)直驅(qū)此時又有兩種情況:第一是并聯(lián)發(fā)電,相當(dāng)于發(fā)動機(jī)發(fā)的電比輪端需求的功率大,例如110公里時速巡航時,車輛輪端需要25kW,但發(fā)動機(jī)工作在35kW工作點,那么此時多出的10kW就會給電池充電;第二種情況,110公里定速巡航時,路面有些小起伏,輪端需求功率偶爾會大于35kW,那么此時電池包會輸出能量,與發(fā)動機(jī)共同出力驅(qū)動車輛。
這里有一個點可能需要注意一下,并聯(lián)發(fā)電時,是通過驅(qū)動電機(jī)給電池充電,而不是通過發(fā)電機(jī)給電池充電,從電氣控制角度看,這是一個合理的設(shè)計。并聯(lián)模式下,無論是輔助驅(qū)動,還是并聯(lián)發(fā)電,只有電動機(jī)工作;串聯(lián)模式下發(fā)電機(jī)才工作。
需要注意,這個分支沒有出口。實際上,出口還是在檢測輪端需求扭矩是否大于T2,大于T2,例如你油門踩的深了一些,想加速超車了,那么就退出并聯(lián)模式,轉(zhuǎn)入串聯(lián)模式。?
串聯(lián)模式下,發(fā)動機(jī)一般是工作在一個固定功率,保持高效率,但不一定是最高燃效點,(上次介紹過最高燃效點在3000轉(zhuǎn)左右),而是根據(jù)車速和SOC確定工作點,例如25kW或35kW。
發(fā)電功率大于輪端需求,那么很簡單,多余能量會給電池充電。
發(fā)電功率不夠輪端需求,則調(diào)高發(fā)動機(jī)工作點,增加輸出功率,但仍然運(yùn)行在經(jīng)濟(jì)線上。超級混動的發(fā)動機(jī)是線工況,但是有好幾根經(jīng)濟(jì)線,后續(xù)視頻我會再詳細(xì)介紹。


到此為止,討論的還是大多數(shù)的正常工況,也可以說非極端工況。我個人分析,智能保電與強(qiáng)制保電在這個節(jié)點之前應(yīng)該有些不同的控制策略,也許智能保電會把發(fā)動機(jī)的工作點限制在40%燃效區(qū)之內(nèi),40%燃效區(qū)的覆蓋范圍大致從17kW到37kW,此時如果發(fā)電功率仍小于輪端需求功率,那么缺的那部分就由電池輸出功率來補(bǔ)足。而對于強(qiáng)制保電,發(fā)動機(jī)也許會把工作區(qū)放寬至38%,此區(qū)間最大功率可以覆蓋到50kW左右,NVH舒適型會差一些,但保電會更積極一些。

那么,接下來看看極端的特殊情況。例如你一直在激烈駕駛,或者高速爬長坡,把電池電量消耗到了18%之下。此時,保護(hù)電池是最高優(yōu)先級,系統(tǒng)就會不顧燃效和噪音,把發(fā)動機(jī)工作點繼續(xù)調(diào)高,例如增加到發(fā)電機(jī)的額定功率65kW,這種情況下,駕駛者會感受到發(fā)動機(jī)的嘶吼。因為此時電池包理論上只接受充電而不會放電,所以系統(tǒng)會限制車速,例如70kph或40kph,也就是限制輪端需求功率,這樣才能有額外的功率給電池補(bǔ)電。可以看出,這套控制策略如果執(zhí)行正常,電池包電量是不會低于18%的。注意,我說的是“執(zhí)行正?!?,如果某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)了異常,例如品控導(dǎo)致的某硬件或軟件故障,那么有可能出現(xiàn)電池電量低于18%的情況,此時,就別再糾結(jié)發(fā)動機(jī)功率夠不夠的問題了,盡快去4S店檢查維修才是正道。
額外說一句,我非常不建議強(qiáng)制EV模式把電量用到18%以下,這對電池的健康恐怕會有很大損害。
下一集我會推翻我過去的一些結(jié)論,講講雙電控和脈沖自加熱。