动力系统

汽油机管理系统¶

EMS
油、气、火三者的调控就是由这个系统完成的
因为管理的范围比较大（进气有可变进气道长度、）

燃料系统电子控制 EFI¶

历史¶

使用的是化油器进行混合气的制备：
就是 6 浮子室中的油在压差的作用下进入

实现功能：

1. 加工燃油、形成可燃混合气
2. 燃油定量控制、调整空燃比

K-Jetronic¶

上述为机械控制燃油定量、定压多点进气道连续喷射

上面的这个是机电混合的，通过 ECU 进行加浓或者是减稀的处理

LH-Jetronic（1981）¶

电控单元控制燃油定量、进气道间歇喷射：

引入了闭环控制，利用氧传感器进行空燃比的控制

BOSCH Motronic¶

目前的先进的控制系统

传感器——ECU——执行器

上述的总结¶

电控汽油喷射系统分类：

• 按系统控制模式：
  分为开环控制和闭环控制，现代汽车发动机电子控制系统中，通常采用开环与闭环相结合的控制方式（使得在所需的空燃比附近、瞬态工况开环快一点）
• 按喷油实现的方式：
  分为机械式、机电混合式和电子控制式
• 按喷油器数目：
  分为单点喷射（Single-Point Injection, SPI）和多点喷射（Multi-Point Injection, MPI）两种
  
• 按喷油器的喷射方式：
  分为连续喷射和间歇喷射，间歇喷射又可细分为同时喷射、分组喷射和顺序喷射三种形式
  这个是针对多点喷射的，多个气缸，同时喷射（但是工作时序上存在一定的差异，导致燃料的停留时间不一样，每个缸的差异比较大）；顺序喷射（最好，完全按照工作的时序）；分组喷射
• 按喷油器的喷射部位：
  分为缸内喷射和缸外喷射两种（缸外又有节气门、进气道两种）
• 按空气量的检测方式：
  分为直接检测方式和间接检测方式两种
  • 质量 - 流量方式：
    
    \(\mathrm{m_{f}}=\frac{q_{a}}{\lambda}\cdot\frac{60}{n/2}\cdot\frac{1}{i}\propto\frac{q_{a}}{n}\)
  • 速度 - 密度控制方式：
    \(\mathrm{m}_{\mathrm{f}}=\frac{p_{0}}{RT_{0}}\cdot\frac{V_{\mathrm{d}}}{\lambda}\cdot\frac{1}{i}\cdot\eta_{\mathrm{v}}(p_{\mathrm{m}},n)\propto f(p_{\mathrm{m}},n)\)
  • 节气门 - 速度方式：
    \(\mathrm{m}_{\mathrm{f}}=\frac{p_{0}}{RT_{0}}\cdot\frac{V_{\mathrm{d}}}{\lambda}\cdot\frac{1}{i}\cdot\eta_{\mathrm{v}}^{\prime}(\alpha,n)\propto f(\alpha,n)\)

电子控制系统的基本组成（电控喷射）

空气供给系统¶

• 空气供给系统的组成：
  • 滤清器、空气流量传感器、怠速调整、节气门及位置传感器、怠速控制器、进气歧管
  • 测量和控制汽油燃烧所需空气量
• 空气流量（符合）检测方式
  • 卡门涡街（直接）
  • 进气压力/节气门（间接）（通过气体状态方程计算）
  • 量板式/叶片式（直接）
  • 热线式/热膜式——通过白金热线的流过的电流直接测出流过它的空气的流量
• 怠速旁通及节气门体
  • 传统节气门
  • 电子节气门
    扭矩的来源布置来源于驾驶员的踏板（比如定速巡航），还有就是现在的混动，动力源有多个，所以就需要电子节气门，实现机械的解耦
    还有就是不同车辆的调教就可以，更快的调节

燃油供给系统¶

• 组成：油箱、燃油泵、滤清器、压力调节器、喷油器等
• 功能：维持恒定的燃油喷射所需的压力
  通过油压调节器维持压力的恒定
  
  维持压力恒定，维持的是油管与进气管中的压差恒定

• 电磁喷油器

  • ECU 喷油控制信号将喷油器与电源回路接通时，电磁线圈通电并在周围产生磁场，吸引针阀移动，克服弹簧力使针阀打开，燃油开始喷射；当 ECU 将喷油控制信号切断时，电磁线圈断电，磁场消失，弹簧使针阀关闭，喷油停止。
  • 燃油喷量多少取决于针阀行程、喷油器截面积及喷油器内外压差和喷油时间。当前述各因素确定时，喷油量就取决于针阀的开启时间，即电磁线圈的通电时间。
    所以主要看喷油脉宽即可

• 喷油正时的控制

  • 概念：喷油正时即喷油器开始喷射的时刻。
  • 同步喷射：与发动机曲轴旋转同步，在固定曲轴转角位置进行喷射。
    （1）同时喷射
    （2）分组喷射
    （3）顺序喷射
    这个是主要的方式
  • 异步喷射：喷射时刻与曲轴转角位置无关。
    （1）起动预喷
    （2）急加速临时性喷油等
    特殊情况下的喷射，快速建立油膜
• 喷油正时使用喷油提前角来衡量
• Example：直列 4 缸，转速 1000 r/min，喷油提前角 6°CA，喷油时间为2 ms（相当于 12°CA）（这里的小齿一共 60-2 个，所以一个小齿 6°）
  
  
  通过活塞上下止点的位置（信号缺口的位置），还有进气凸轮相位确定此时气缸所处的工作点
  这里使用的是顺序喷射，采用的时分组点火，比如第一个就是点燃 1 的（但是第 4 缸也会点，只是压力低，点不着）

• 发动机启动时的喷油量控制：
  • 由冷却液温度传感器信号确定：温度越低，喷油时间越长；温度越高，喷油时间越短
  • 不是由发动机的负荷确定的，因为起动时发动机的温度低，喷射的燃料没有进入气缸，导致混合气偏稀
  • 
  • 所以使用很高的喷油量，确保能够起动
• 起动后喷油量的控制
  • 总喷油量 Q ＝基本喷油量×喷油修正量＋喷油增量
  • 总喷油时间 T=基本喷油时间 TB×修正系数（或＋增量系数)
  • \(Q=C_{i}A_{i}\sqrt{2\rho(p_{f}-p_{i})}\times(T-T_{u})\)，喷油器结构，喷嘴流量系数和喷孔面积是固定不低那的，喷油油量仅仅取决于喷油器阀门开启时间

• 起动后喷油时间的计算：\(\mathrm{T=T_{B}\times\lambda K_{AF}K_{FC}K_{PT}K_{AS}K_{CT}K_{AC}+T_{BAT}}\)

  • 基本喷油时间的计算：

    \[ T_{_B}=\frac{Q_{_M}}{\left(A/F\right)}\cdot\frac{60}{n}\cdot2\cdot\frac{1}{\tau}\cdot\frac{1}{K_{_0}}=\frac{Q_{_M}/n}{K_{_1}\left(A/F\right)} \]

    \(K_0\)：由喷油器及燃油供给系统决定的常数

  • 温度、压力修正系数的计算：（针对进入的空气计算的，空气多了的话，喷油也得多一点）\(K_{_{PT}}=\sqrt{\frac{273+20}{T_{_{LAT}}}}\cdot\sqrt{\frac{P_{_{atm}}}{101}}=\sqrt{\frac{293}{273+t}}\cdot\sqrt{\frac{P_{_{atm}}}{101}}\)

  • 空燃比修正系数 \(K_{AF}\)（空燃比开环控制时激活）
    
    有时候会激活（闭环控制的时候）
  • 启动后喷油增量修正系数 \(K_{AS}\)：
    取决于启动时发动机的温度和启动后的时间
    温度低，雾化不良，不分燃油凝结在进气管和气缸壁上，会使混合气变稀
  • 冷却液温度修正（暖机修正）\(K_{CT}\)
    同样，温度低燃油会凝结在进气管和气缸壁，会使得变稀，所以温度低时修正系数高，温度高于 80℃时，系数为 1
  • 瞬态喷油增量修正系数 \(K_{AC}\)
    除了动力性的要求，还有壁面油膜的影响（当稳态的时候，进入油膜的量与油膜蒸发的量平衡，不影响）
    节气门变大时，进气道内的压力变大，蒸发变慢，进入的变稀
    所以需要加速变浓，减速减稀
    
  • 断油修正系数 \(K_{FC}\)：
    • 分类：超速断油（超过阈值了），减速断油（比如高速下滑行，迅速减速，降低油耗，在转速高，节气门关的条件下），溢流清除（将淤积在缸内的可燃混合气排掉）
    • 
  • 断油和再给油策略：
    • 
    • 通过推迟点火正时，减少高速下的输出扭矩，避免扭矩突变造成的冲击
  • 空燃比反馈控制系数 \(\lambda\)
    • 在化学计量空燃比风景，三元催化剂才能高效工作
    • 反馈控制的目的：降低排放；阶跃燃油
    • 反馈信号：氧传感器 EGO 信号（在排气歧管中，检测尾气中氧气的含量）
    • 
      通过这个信号进行反馈控制
      
      如上图
    • 前馈控制：利用负荷计算当前需要的喷油量（图中的预控值）
    • 反馈控制：利用氧传感器得到的偏差，反馈控制（PID 控制等），得到喷油量的补偿，加到前馈控制中
  • 修正，通电之后还会存在一定的延时：
    • 当电压高时，开阀时延越低（关阀时延基本不变），无效喷油的时间下降，喷油时间上升
    • 14 V 电压为准，修正通电时间为 0.15 ms/V（补偿缺失的时间）

总结：

电子点火¶

介绍¶

• 点火系统的功能
  • 汽油机燃烧室内装有火花塞，火花塞有一个中心电极和一个侧电极，两极之间有间隙
  • 点火系统在发动机各种工况和使用条件下，利用火花塞在气缸内适时（时序的要求）、准确、可靠地产生火花，以点燃可燃混合气，使发动机对外做功

• 点火系统的类型

  • 按其组成和生产高压电方式的不同可分为传统触点式点火系统（触点式或辅助触点式）、电子点火系统、微电脑控制点火系统和磁电机点火系统

• 传统点火：
  
  以蓄电池和发电机为电源，借助点火线圈（左侧的高压线圈）和断电器（触点，通断电）作用，将低压直流电转为高压电，在通过分电器分配到各缸火花塞跳火
  缺点：

  • 产生的高压电比较低（因为只有一个高压线圈，要分电）
  • 高速时的工作不可靠
  • 断电器触点易烧蚀
  • 运动部件易磨损产生点火误差
• 无触点电子点火系统
  
  借助的时点火线圈和由半导体组成的点火控制器将电源提供的低压直流电转变为高压电，再通过分电器
  但是点火能量、点火正式无法灵活调整
• 微机控制点火
  由微机控制系统根据各传感器提供的发动机的工况信息，发出点火控制信号，控制点火时刻和能量
  
  无分电器的微机控制分为单独点火和分组点火
  • 单独点火：分别独立对每缸进行点火控制：
    
    每个气缸有高压的点火线圈，所以是不需要分电器的
  • 分组点火
    
    1 个点火线圈的次级绕组分别于两个火花塞串联，并同时跳火
    同时点火的两个缸只有一个处在压缩的上止点，另一个处在排气的上止点，所以只有一个会点火
    压缩冲程气缸的压力高，火花塞击穿气体的所需电压高（阻抗高），所以在压缩冲程中火花塞释放的能量高，点火能量主要在该气缸释放

基本需求¶

• 足够的点火能量以产生击穿电压
  • 火花塞间隙、汽缸内混合气的压力和温度、混合气浓度、电极的温度和极性、发动机工作情况等
  • 发动正常工作~1~5 mJ，一般提供 15~50 mJ
  • 发动机混合气较稀时提供 50~80 mJ
  • 发动机起动时提供大于 100 mJ
• 准确的点火时序适应发动机工作情况
  • 点火时序按发动机工作序
    • 四缸机 1-3-4-2
    • 六缸机 1-5-3-6-2-4
  • 点火时刻满足最佳点火提前角
    • 点火过迟：燃烧压力小、热损失大、发动机过热、功率下降
    • 点火过早：燃烧压力过大、负功多、易爆燃、功率下降
      
      如图的点火时刻，C 是最好的（峰值位于上止点后 12～15°CA，最大压力升高率 0.175～0.25 MPa/°CA）
      但是实际上的最佳点火提前角是变化的，所以需要电磁控制器去控制点火时间
      影响因素：
  • 转速高，提前角增大（因为相同的滞燃期内的转角变大）
  • 负荷：负荷大提前角小（滞燃期短了）
  • 压缩比：压缩比大，滞燃期短了，为了使得最高爆发压力仍然在上止点，就要缩短提前角
  • 混合气成分：α=0.8~0.9 时燃烧速度最快，提前角较小；过浓和过稀，提前角都增大。
  • 火花塞数量：两个火花塞比一个火花塞提前角小。
  • 进气压力：进气压力小，负荷小，提前角增大。
    
    左图是随着转速的影响，右图是受到负荷的影响

点火提前角控制模型¶

实际点火提前角=初始/基本点火提前角 + 修正点火提前角

• 初始点火提前角（固定或随转速变化）主要用于起动工况
  • 节气门全关，发动机转速低于 500 r/min;
  • 起动过程中，发动机转速及进气压力、进气流量变化大，无法计算点火提前角;
  • 发动机起动期间，微处理器不计算点火定时，而由备用点火控制模块输出固定的参考点火定时;
  • 某些发动机的初始点火提前角也根据发动机转速而有所变化。
    
  • 暖机修正：冷却液温度低时，增加点火提前改善起动性能（温度低，使得滞燃期变长了）
  • 怠速稳定控制：低于目标转速，增大点火提前角，反之推迟
    提前点火增大发动机的动力输出
• 点火提前角修正 2：
  
  减少氧传感器闭环的波动（喷油量上下波动，会导致转速波动）
  比如喷油量少时，提前角增大，增大动力输出
  • 过热修正
  • 最大变化率修正
  • 最大和最小提前角控制

• 爆燃控制
  • 末端的混合气发生自燃，局部温度压力陡升，压力不均匀，产生压力波
  • 消除爆燃的方法：采用抗爆性好的燃油，改进燃烧室的结构（紧凑型的燃烧室），加强冷却水的循环、推迟点火提前角
  • 闭环控制时，ECU 测出爆燃率对点火提前角的

• 充电闭合角修正
  • 为了与曲轴事件同步，需要以曲轴转角作为变量进行传递

基于扭矩的控制¶

基于扭矩的汽油机控制¶

• 内外扭矩需求——扭矩效率协调模块——扭矩转化模块（从左到右）
• 上方的：空燃比/点火正时需求
  最后就得到了我的目标扭矩

调节发动机的扭矩：

1. 进气量
2. 点火正时

计算公式：

上面的公式为燃烧产生的扭矩：
RED: 断油效率（就是将某个气缸断油）

\(\lambda\)：空燃比效率（以 1 为基准，1 时为 100%）
ZW：点火效率：

怠速控制¶

• 目的：
  • 保持转速稳定（抵消负载变化对转速的影响）
  • 防止熄火和转速波动
• 方式
  • 节气门调节进气
  • 配合喷油和点火
  • 结合目标怠速转速反馈闭环控制

VIS 可变进气系统¶

• 进气动态效应
  进气过程的间歇性和周期性可以使得进气管内流动过程是典型的非稳态流动过程
  可以实现谐波增压的目的
• 功能
  可变进气歧管长度，可变进气道（低速细长、高速粗短）

废气再循环 EGR¶

• 原理：将部分排放废气重新引回缸内，与缸内新鲜充量混合进行燃烧干预，实现节能减排的目的
• 功能
  • 优化燃烧过程
  • 抑制爆震的发生
  • 减少混合气加浓

稀燃与均值当量压燃¶

都是稀燃模式（热效率高，温度低，泵气损失小，对效率和排放都有益）
压燃的压缩比高，热效率高

柴油机电子控制系统¶

• 燃油系统电子控制（位置、时间、高压共轨）
• 空气系统电子控制

解决稀燃工况下的 NOX 和 PM 的排放问题
发动机改进，后处理，燃油的改进

第一代¶

• 机械式：泵——管——喷嘴
  • 泵：加压、调速器、相位提前期
• 第一代：
  针对泵的部分，使用位置控制式，电子调速（油量控制）和电子相位（喷油正时）

针对上面的缺点，我们可以过渡到第二代的时间控制式

时间控制式¶

• 第二代：
  • 基本保留了机械式燃油系统的基本结构
  • 取消了柱塞套（或滑套）、齿条等机械油量调节机构
  • 增设高速强力电磁阀直接控制高压燃油的适时喷射、实现供油量和正时的控制（就是将泵的一部分功能放到了电磁阀中）

直列泵¶

直列泵实施的时间式电控柴油喷射系统 PPVI

• 左下角就是油泵结构，油泵简化了，只起到燃料加压的功能（斜槽、齿条被取消了）
• 燃油量控制和喷油脉宽完全由高速强力电磁阀控制（油路中加入的部分）
  • 电磁阀通电时刻决定喷射正时
  • 电磁阀通电持续时间决定喷油量
  • 只有在柱塞上行的时间通电才行（所以受到凸轮的限制）
    但是喷射的压力和喷油的规律还是无法调节（收到泵形状的限制）

分配泵¶

分配泵实施的时间式电控柴油喷射系统

• 取消了油压控制滑套，取消了分配转子上的回油槽，柱塞只能转动不能滑动
• 在回油腔中只安装了一个由 ECUP/CPU 控制高速强力电磁阀取代了滑套控制回油流通
• 喷油的起点取决于电磁阀通电时刻，喷油量取决于电磁阀通电持续时间
  
  右下角的为正时控制电磁阀
  右上角的是溢流控制阀

单体泵/泵喷嘴¶

油箱——低压供油泵——滤清器——高压泵（分为泵喷嘴和单体泵）

• UIS 泵喷嘴系统：无高压油路，结构紧凑，液力系统响应快，轿车/卡车
  顶置凸轮驱动、结构紧凑、液力相应快、但是结构复杂
  
  ECU 由空气量、目标空燃比等等修正相位和喷油量（通过电磁阀的通电时间和通电相位的控制来控制）
  由转速信号和相位信号决定喷射
  
  进油——压油（切断高低压油路之间的联系，使得压力上升）——喷油——停油（建立联系，泄压）
• UPS 单体泵系统：结构简单，适合高压喷射，适用于缸心距较小的大型和重型柴油机，坦克/装甲车/船机
  中置凸轮驱动，布置灵活，强度高，适于高压喷射
  

所以油泵的功能还是太多了，真正喷射的时候还是收到泵的控制
不能多次喷射，喷射的压力不能随着工况调整，喷射的压力存在脉动
所以需要一个恒定的（可以随着工况变化）的压力源，需要更好的喷嘴

第三代压力时间控制式¶

• 第三代：
  • 在高压油泵和喷油器之间加装了油压稳定系统（共轨），实现喷射压力与发动机转速解耦
  • 高压油泵并不直接控制喷油，而仅仅像共轨供油以维持所需的共轨压力，并通过留联系调节共轨压力来控制喷射压力
  • 通过精确控制共轨压力和喷油器喷油脉宽，实现喷油量、正时、速率的精确控制，所以叫压力 - 时间控制式

中压共轨¶

液力活塞增压式共轨系统（HEUI）

两个重要的部件：液压泵、液力活塞增压

• 液压阀：
  
  实现机油的共轨以及柴油的输送
• 液力活塞增压式喷射器
  
  喷射状态时，电磁阀通电，机油（橙色部分）压力建立，红色部分为柴油。活塞两端平衡之后，柴油的压力就变成了机油的 10 倍左右
  还可以实现预喷射

高压共轨系统¶

红色的部分为高压的油路、黄色的部分为低压的回路

油泵输出的高压燃油到了红色的共轨的部分
最后的喷射的相位和喷射的时间使用电磁喷射器调整，可以实现预喷等等

• 传感器：
  曲轴和凸轮
  加速踏板传感器
  增压压力传感器
  冷却水温和进气温度传感器
• 电磁控制器：
  
  是液力伺服电磁喷油器
  电磁控制柱塞中的压力，泄压之后，高压的部分能够将针阀顶起来，实现喷油
  而汽油机是使用电磁直接控制着针阀的，这是因为汽油机的高压压力比较低，控制针阀所需的能量小，而柴油机直接控制的话消耗的能量太大

控制的 map，进气量中集成了转速控制

• 
  喷油量简化控制
• 相位控制：
  

除此之外，轨压也是需要控制的：

通过上述的系统，我们可以实现理想的喷射规律：

真正实现了理想的喷油的规律，满足了排放法规的要求

压电式共轨系统¶

使用压电式喷油器取代电磁喷油器（压电薄膜的形状，将电压信号转变为压电薄膜的形变），提高响应的速度，控制精度高，针阀的升程也是可变的，而不是打开或者是关闭两种状态；还能使用逆压电效应节能

柴油机进气的控制系统¶

涡轮增压系统¶

会和增压中冷相结合

• 使得发动机获得更多的进气，与燃油洗头膏配合获得更大的功率和扭矩输出，同时降低 PM 排放
• 分类
  • 不带控制的固定截面涡轮增压
  • 带废气旁通的固定截面涡轮增压（为了避免高转速下的转速过快，使用废气旁通，减少废气量）
  • 可变截面的涡轮增压
    • 兼顾高低速整机性能
    • 加快空气动态响应

可变涡轮增压系统原理（增压压力控制）¶

通过导向叶片方向的改变，控制进气管中的进气压力在需要的范围内

废气再循环系统¶

• 有害气体氮氧化物是柴油机主要排放污染物，它由氧和氮在高温下反应而生成，通过 EGR 可降低发动机燃烧温度和气缸内的氧气含量，减少 NOX 生成
• 对颗粒物和油耗是有害的
  所以带有冷却器：
  减少对新鲜充量的影响
• 将 EGR 率控制在当前工况下所需的 EGR 率：
  
  通过 EGR 阀门改变真实的发动机的 EGR 率

两者的联合控制：¶

• 传感器：
  • 新鲜空气流量实时控制
  • 总气缸空气流量实时检测
  • EGR 流量实时检测（利用进气温度压力传感器得到进气的量，减去空气流量计得到的流量就是 EGR 的流量）
  • 增压压力和 EGR 率闭环控制

尾气后处理¶

欧/国六阶段

DOC（后处理 CH，温度管理，氧化一部分的 NO）-DPF（过滤碳烟、再生）-SCR（尿素还原）- 最后有氨氧化的部分（AOC），处理逃逸的氨

两种路线：

1. EGR->DOC+……
2. 直接使用高效的 SCR（发动机的动力性和经济性会很好，但是所有的 NO 的处理都在后处理这里）

DPF 及再生控制（捕集颗粒 PM 的装置）

• 被动再生
• 主动再生
  但是需要的温度比较高
  可以使用后喷，将这部分高温的气体喷出，提高排气的温度
  或者直接在排气管中安装喷嘴
  • 再生的时机：压差传感器，碳载量越高，压差越大
  • 温度的控制：通过燃料的喷射量

SCR 及尿素的喷射控制：

同时满足氮氧化物和逃逸氨的要求
满足最佳的氨覆盖度（氨会附着在催化剂的表面）
所以氨覆盖度的获取方法：通过反应动力学模型估算当前的氨覆盖率（因为现有的传感器不能直接测量真实的值）——模型预测加传感器矫正的方式

欧/国七的阶段¶

颗粒的数量不变，但是管控的范围变大了（颗粒的粒径变小了）
NO 化物进一步削减 50%
所以要进一步优化冷启动时的排放：

• PNA 方案：
  
  
  低温一 PNA 吸附为主
  温度较高时，脱附
• 紧耦合 SCR+ 主 SCR
  
  紧耦的 SCR 在冷启动时，由于距离排气口近，所以温度高，更易达到工作温度
  负责解决主 SCR 没有起燃的时候的 NO 的处理
  温度高之后，两者协同作用

混合动力系统控制¶

新能源动力系统概述¶

技术路线图

• 节能技术群
  高效动力系统的迭代
• 多元化的能量平台
• 动力电池：
  动力电池的比能量从 100 瓦时/公斤提升到 300 瓦时/公斤，固态电池比能量雨季超过 400 瓦时/公斤，成本从 4 元/瓦——1 元
  • 电驱系统：高速化、高效化、小型化和集成化方向发展

新能源汽车：

插电混合汽车增长迅速

工作区，不断收到高效的点

混合动力¶

串联式混合动力¶

• 特点：
  • 内燃机只带动发电机发电，不直接为车辆提供动力，主驱动电机单独驱动车辆
  • 内燃机和发电机构成辅助动力单元，发出电能可以直接供给给主驱电机驱动车辆，也可以储存在动力电池中
• 

并联式¶

• 特点：
  内燃机和电驱动系统通过动力耦合装置与驱动轴连接，可以单独或者共同驱动（电机的耦合位置很多，千变万化）
• 构型优缺点
  1. 两套动力源，整车的动力性好
  2. 内燃机与车辆的运行工况无法完全解耦
  3. 需要离合器、变速器，结构复杂，控制难度大
  4. 与串联相比，电机的功率需求低

不同的运行模式¶

• 起动模式：将内燃机与传动系断开，通过电机实现内燃机快速启动，减少怠速工况
• 纯电驱动模式：P 2-P 3-P 4 通过离合器分离断开内燃机与传动系统，可实现纯电驱动模式
• 混合驱动模式：
• 制动能量回馈时：
  0,1 时，内燃机可以断油处理（但是因为发动机是负载，所以效率会差一点）
  2,3,4，通过离合器断开内燃机

串并联式：¶

• 特点：
  兼具串联和并联的特点，至少需要两个电机，包括发电机、电动机（制动能量回收电机），分为功率分流是、串并联式

功率分流式¶

• 发动机上的输出扭矩是自己决定的
  但是发动机的转速是可以通过发电机的转速调节的（转速解耦）
  使得发动机工作在等功率线上
• 发动机的输出功率分到了发电机（电功率）和驱动桥（机械功率）（驱动齿轮的转速是由车速决定的）
  所以当发动机的扭矩变大时，由于输出到驱动桥的转速不变,所以机械功率变大，电功率就变小了
  

串并联式¶

1. 使用离合器而非行星齿轮
2. 离合器断开时，内燃机带动发电机工作，串联
3. 结合时，内燃机与电动机共同驱动，为并联
   

混动控制¶

总体¶

• 底层实时动态控制：驱动扭矩矢量控制、混动内燃机扭矩控制、电池多状态协同估计及管理
• 中间动态协调控制：扭矩/转速动态协调控制、多工作模式动态切换机制
• 上层系统优化管理：扭矩/能量/热量管理

电机控制¶

使用的是永磁同步电机：

所以将电机的扭矩控制变为了两个轴的电流控制

电池管理系统：BMS¶

电池状态的估计：soc（使用开路电压法，但是需要长时间静置之后才准，所以只能使用一次——就是刚开始使用的时候）（还会使用安时积分法和等效电路模型作为估计）

通过得到的参数进行能量管理：

控制电芯之间的电量平衡：
被动均衡（会额外消耗能量）和主动均衡两种方式：

发电机¶

总体层面的管理¶

插电混合¶

• 在电量下降阶段（第一段）内燃机不介入的就是纯电型
• 内燃机在第一段也会介入的就是混合型

恒温器（串联）¶

只看 SOC 保持电池的 SOC 在一定的范围内

功率跟随策略（串联）¶

• 特点：
  1. 由动力电池的 SOC 和功率需求确定内燃机的工作状态
  2. 内燃机输出功率跟随车辆功率变化，同时维持动力电池 SOC 在一定范围（看两个东西）
• 优缺点：
  1. 避免动力电池频繁充放电
  2. 内燃机的瞬态工况比例增加，性能变差
  3. 需要平衡内燃机工况切换和电池充放电，工程上通常采用多点功率跟随

基线能量管理策略¶

低速、低扭矩时使用电机；高扭矩时使用电机补充内燃机；动力电池 SOC 低时，内燃机提供额外转矩使电机进行发电

混联式能量管理策略¶

• 功率分流：
  • 电池充放电使得内燃机和驱动桥功率解耦
  • 发电机转速调节使得内燃机转速与驱动桥转速解耦，可以沿着等功率线收窄
• 串并联式：
  • 串联：内燃机与驱动桥完全解耦，运行在高效区
  • 并联：转速处于高效转速，负荷解耦（电池充放电），使得沿着负荷特性线聚焦高效区

优化策略¶

ECMS 算法：将电池的电量消耗等效为燃油消耗，PMP 极小值原理求解等效油耗最小能量决策

DP：全局优化——将混动能量管理系统视为多决策过程，动态规划求解最佳决策序列，同城结合 MPC、模式识别算法

MPC 框架：短时车速预测
最后就是及其学习，自适应控制