本文結(jié)合插電式混合動力混合動力車和純混合動力車的特點，分析CD和CS的劃分依據(jù)和判別方法，并基于中國汽研所開展的新能源汽車測試評價工作，針對雅閣PHEV，對其CD和CS階段的模式劃分與功率分配進行介紹。

1 典型混合動力汽車

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

圖1 Prius PHEV                                                                                           圖2 Prius Hybrid

2 CD/CS階段的劃分

目前，針對CD/CS階段劃分及控制策略的研究開發(fā)，通常是從FCT測試過程入手。電量消耗循環(huán)（Charge-Depleting Cycle）指車載儲能系統(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)做多個工況試驗，該循環(huán)為Charge-Sustaining（CS）階段的循環(huán)。CD階段的初始狀態(tài)是插電式混合動力汽車的電池初始滿SOC，之后車輛電池能量消耗，當小于一定SOC時進入CS階段。

根據(jù)SAE J1711規(guī)定，CS階段的定義為下式：

圖3 FCT測試過程中CD/CS階段典型過渡歷程

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，針對其驅(qū)動控制，首先是基于電池SOC狀態(tài)分為電量消耗（Charge Depleting簡稱CD）與電量保持（Charge Sustainning簡稱CS）兩個運行階段。而對于每個運行階段，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：純電動驅(qū)動

2、Hybrid Drive：混合驅(qū)動（發(fā)動機串聯(lián)工作）

3、Engine Drive：發(fā)動機驅(qū)動（發(fā)動機并聯(lián)工作）

圖4 雅閣構(gòu)型圖

無論是在CD運行階段還是CS運行階段，車輛的起步均為純電驅(qū)動。當車輛處于中、高速行駛，或較大負荷需求時（如急加速），即進入Hybrid Drive模式或Engine Drive模式。

CD階段時，電池的電量充足，EV Drive的運行區(qū)域很大。只有當功率需求較大時，才由EV Drive切換Hybrid Drive。當處于中、高速低負荷區(qū)間時，也存在EV Drive與Engine Charge的切換，此時對應(yīng)的發(fā)動機工作區(qū)為效率較高的轉(zhuǎn)速區(qū)間。

圖5 CD階段中的各運行模式

圖6 CS階段中的各運行模式

CS運行階段電池中的電能并非從電網(wǎng)直接獲取，而是從發(fā)動機輸出的機械能經(jīng)驅(qū)動電機發(fā)電轉(zhuǎn)化而來，因此在此階段電能的使用上要綜合考慮耗油和耗電兩個過程的效率問題。為達到動力系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性最優(yōu)的，存在Engine Drive和Hybrid Drive兩種模式之間的取舍問題。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SOC＞SOChigh時，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。整車控制器可能會選擇Hybrid Drive中Hybrid Assist和Hybrid Engine Alone兩種工作狀態(tài)的中的一種。

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

當SOChigh＞SOC＞SOClow時，電池進入放電和充電的循環(huán)，整車控制器可能進入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)動過程中電池處于充電狀態(tài)

2、Hybrid Engine Alone：混合驅(qū)動過程中電池處于不充不放狀態(tài)

3、Hybrid Assist：混合驅(qū)動過程中電池處于放電狀態(tài)

4 小結(jié)和展望

插電式混合動力汽車的驅(qū)動模式分析與CD/CS階段劃分是控制策略開發(fā)過程的關(guān)鍵，后續(xù)將分享更多新能源汽車控制策略解析評價，敬請關(guān)注！

5 參考文獻

[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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