新能源混动增程系统开发之
怠速无感控制策略
对于新能源混动增程系统开发中，转速控制是非常重要的一环，后续将针对转速控制进行系列性话题讨论，本文着重探讨怠速相关的控制策略。
对于增程发动机怠速选配涉及整车、动总、电机、电池等多个相关部门，主要的信息输入包括整车、电池、发动机等输入要求。怠速选配流程主要是整车与动总共同确认完成。
怠速选配具体操作流程下图所示：
怠速(怠速)选配流程
怠速选配流程描述如下：
1. 整车对增程怠速充电的功率要求进行定义、整车对怠速转速选择给出建议；
2. 动研对发动机怠速选点要求进行发动机怠速选配，选配过程遵循以上选配原则（不局限于以上）要求进行分别确认；
3. 动研完成选配合适的怠速点，输出怠速选点报告并反馈给整车（包括对整车建议怠速转速的评估）；
4. 动研与整车进行评审，最终确认怠速选配。
增程发动机怠速选配的整车控制要求中包括电池SOC阈值控制、整车充电功率需求、环境使用需求三个方面，下面针对怠速整车控制要求这三个主要方面进行详细说明：
一般混动增程PHEV使用锂动力电池实际SOC使用范围为10%-95%，95%为SOC最高阈值，保证整车行驶中能量回收充电留有一定余量，防止电池过充，10%为SOC最低阈值，防止电池过放电而损坏电池本体，电池SOC在PHEV分挡定义如下图6-31所示。
图6-31 电池SOC分挡控制阈值
如上图所示，电池模块分挡详细控制分为6个工作区域，具体说明如下。
(1) 1为电池主动放电区域，电量充足，SOC大于60%，此区域电量充足。
(2) 2为电池被动放电区域，SOC从30%-60%，30%点一般是电池由CD阶段进入到CS阶段。
(3) 3为电量维持阶段，就是电池CS阶段，通过增程充电维持电池SOC电量平衡。
(4) 4为效率区域，提倡充分用电，保证经济运行。
(5）5为高效区域，压榨电的更多使用，实现最大纯电续驶里程。
(6）6为强充区域，电池最低SOC阈值线，电池保护点，此时必须强制发动机起动，强制充电。
以上电池的六个区域有相应的SOC转化要求范围定义，说明如下。
区域1和区域2之间转化：
SOC达到55%，从区域1转化到区域2，SOC恢复到60%，从区域2又切换到区域1；
区域2和区域3之间转化：
SOC达到20%，从区域2转化到区域3，SOC恢复到30%，从区域3又切换到区域2；
区域3和区域4之间转化：
SOC达到15%，从区域3转化到区域4，SOC恢复到16%，从区域4又切换到区域3；
区域4区域5间转化：
SOC达到12.5%，从区域4转化到区域5，SOC恢复到14.5%，从区域5又切换到区域4；
区域5区域6间转化：
SOC达到10.5%，从区域5转化到区域6，SOC恢复到11.5%，从区域6又切换到区域5。
根据整车需求电池SOC充电阈值可进行多种定义，有定义单一充电阈值点，也有进行电池多档充电定义，根据电池的各个区域SOC表现进行相应工作。
怠速充电转速和充电转矩的选取得到不同的充电功率，充电功率需求根据整车需求而定，如下图3-2所示。
图6-32 怠速充电功率需求
上图属于比较智能充电控制，根据电池SOC大小充电功率依次递增；也有选择唯一怠速充电功率点的进行等功率充电。上图怠速充电需求分为三个档，分别为高、中、低，电池电量SOC高时采用小功率充电，电池电量低时采用大功率充电，怠速充电功率需求具体说明如下所述。
高SOC时，定义SOC≥11.3%，此时怠速充电为最低功率挡，800r/min/30N·m，充电功率为2.5kW；
中SOC时，定义10.9≤SOC≤11%，此时怠速充电为中间功率挡，1050r/min/42N·m，充电功率为4.6kW；
低SOC时，定义SOC≤10.5%，此时怠速充电为最大功率挡，1300r/min/70N·m，充电功率为9.5kW。
怠速充电功率根据SOC分级总结如下：
①-高电量（电量较多，充电需求较少），采用怠速点800r/min/30N·m；
②-低电量（电量处于较低，增大充电功率），采用怠速点1050r/min/42N·m；
③-过低电量（电量处于更低，处于电池最低阈值，使用最大的充电功率），采用怠速点1300r/min/70N·m。
下图6-33为混动增程整车上实测怠速充电工况，体现了发动机怠速充电的转速、功率和转矩，该款增程车型怠速充电采用唯一怠速点，充电功率较大为10kW。
图6-33 怠速充电实测结果
根据上图示意，增程怠速发电过程，发动机与发电机传动比为0.5，测试结果如下：
（1）发动机功率输出10kW，转速1400r/min。
（2）发电机充电转矩27.2N·m，转速2800r/min，充电功率为8kW。
（3）发动机与发电机系统效率为80%。
整车使用环境根据使用地点、使用者驾驶习惯而定，最主要的是使用地点影响，使用地的温度、压力、湿度等因素，对使用影响最大的因素就是温度。尤其对于电池的使用，超高温和过低温都是电池的弊端，在电池不能工作的环境下，增程发动机使用最主要的是要解决电池不能工作（超出电池使用要求）时，发动机具备独立起动能力。
增程发动机解决高低温起动（电池不可用），采用的方法是保留传统起动机，采用传统起动方式，如下图6-34所示。
特殊环境采用传统怠速选配方式进行。动力电池不工作，保留传统起动，执行传统怠速；动力电池可正常工作后，执行增程发动机怠速要求。
图6-34 发动机传统起动
传统发动机起动时间较长，长时间运行于共振带，增程系统发电机快速拉升发动机过共振带，起动时间较短。另外，传统发动机工作点火位置与共振带重合，舒适性感受变差，而e-POWER增程系统点火转速远离共振转速，舒适性感受无影响。
下图6-35对比显示，相对传统增程起动发动机过程NVH表现非常优秀。
图6-35 起动过程对比
目前新能源混动增程发动机是主要噪音源之一，车型产品的终极目标就是无感技术，怠速是用户主要的体验点，怠速无感关键的技术要求就是怠速选配方法，实现怠速无感的同时，也能够更好的满足整车、发动机和总成需求，这就是此次推广怠速无感选配技术的关键目的，让更多的车实现更高的用户感知！
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