(视频脚本)超级混动专利详解(2):控制逻辑流程图

写在前面:本集视频发表后,有一个评论我认为很有价值,@ghost1252 说:“所以从这个角度来看,DM-i如果继续进化的话必然是取消直连变为纯串联混动,进一步向纯电的架构靠拢了”。我给这位朋友的回复是:“我个人有同感,因为比亚迪官方申请专利时统计的并联直驱工况只占1%,那么几十万辆车交付、大量市场检验后,这种工况节油的好处是否抵得过额外重量、故障点、发动机启停损耗等等就值得重新权衡了。”迄今,几乎所有介绍比亚迪DM-i技术的视频或文章都强调了并联直驱的好处——省油,并据此说明DM-i比“增程式”更先进。但是,我最近的思考为:此问题从“能量混合层次”的角度去理解可能会有新的认识,即对于混合动力车(内燃机和电池两个动力源),能量混合的最佳方式是在机械层面还是在电气层面?后续,我会对此观点作进一步阐述。
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嗨,大家好。这一集聊一聊超级混动的控制逻辑,比亚迪的专利申请书非常给力,有一个比较详细的控制流程图,可以说是很方便其他厂家抄作业的。

从最基本的讲起,首先,判断驾驶模式选择EV还是HEV?这里需要注意,强制保电不会自动将EV切换为HEV,只有SOC电量低于25%才可以自动切换。纯EV模式比较简单,流程图到此结束,复杂的是HEV混动模式,转到下一张大图。

HEV模式下第一个条件分支是车速,门槛值是65公里。无论是大于还是小于65公里时速,接下来都要查表,根据车速及SOC查出下一步需要判断的转矩条件值。这里可以看出,除了车速,SOC也是一个重要参数,车速相同但SOC不同可能会对应不同的控制分支。比如90%电量和30%电量就会对应不同的控制模式。
先说简单的这条分支,当车速小于65kph的情况:如果轮端扭矩需求小于T3,我理解这是非急加速情况,那么用纯EV模式,这个EV与流程图最开始提到的EV不太一样,这是HEV模式下一个子模式,相当于发动机不出力,只有电池包提供能量;如果扭矩需求大于T3,例如30公里时速踩地板油,就会进入串联模式,此时发动机会启动。
好,接下来再看车速大于65kph情况,此时要判断两个门槛值T1和T2:
轮端需求扭矩小于T1,例如在立交桥之类的缓下坡,此时轻微加速,需要的扭矩是正的,但并不大,那么还是只用电池的能量,发动机不需要出力,甚至不需要启动。
轮端需求扭矩大于T2,例如上坡或大油门加速工况,进入串联模式,发动机启动并发电。
如果需求扭矩大于T1,小于T2时,例如平路巡航工况,此时进入并联直驱模式。其实,这种工况并不多,专利书中有一个统计图,并联只占1%,几乎可以忽略不计,我自己的体会也是这样,只有在平路定速巡航时,才有机会观察到并联直驱,而且直驱是偶尔出现的,持续时间并不长。

并联直驱此时又有两种情况:第一是并联发电,相当于发动机发的电比轮端需求的功率大,例如110公里时速巡航时,车辆轮端需要25kW,但发动机工作在35kW工作点,那么此时多出的10kW就会给电池充电;第二种情况,110公里定速巡航时,路面有些小起伏,轮端需求功率偶尔会大于35kW,那么此时电池包会输出能量,与发动机共同出力驱动车辆。
这里有一个点可能需要注意一下,并联发电时,是通过驱动电机给电池充电,而不是通过发电机给电池充电,从电气控制角度看,这是一个合理的设计。并联模式下,无论是辅助驱动,还是并联发电,只有电动机工作;串联模式下发电机才工作。
需要注意,这个分支没有出口。实际上,出口还是在检测轮端需求扭矩是否大于T2,大于T2,例如你油门踩的深了一些,想加速超车了,那么就退出并联模式,转入串联模式。
串联模式下,发动机一般是工作在一个固定功率,保持高效率,但不一定是最高燃效点,(上次介绍过最高燃效点在3000转左右),而是根据车速和SOC确定工作点,例如25kW或35kW。
发电功率大于轮端需求,那么很简单,多余能量会给电池充电。
发电功率不够轮端需求,则调高发动机工作点,增加输出功率,但仍然运行在经济线上。超级混动的发动机是线工况,但是有好几根经济线,后续视频我会再详细介绍。


到此为止,讨论的还是大多数的正常工况,也可以说非极端工况。我个人分析,智能保电与强制保电在这个节点之前应该有些不同的控制策略,也许智能保电会把发动机的工作点限制在40%燃效区之内,40%燃效区的覆盖范围大致从17kW到37kW,此时如果发电功率仍小于轮端需求功率,那么缺的那部分就由电池输出功率来补足。而对于强制保电,发动机也许会把工作区放宽至38%,此区间最大功率可以覆盖到50kW左右,NVH舒适型会差一些,但保电会更积极一些。

那么,接下来看看极端的特殊情况。例如你一直在激烈驾驶,或者高速爬长坡,把电池电量消耗到了18%之下。此时,保护电池是最高优先级,系统就会不顾燃效和噪音,把发动机工作点继续调高,例如增加到发电机的额定功率65kW,这种情况下,驾驶者会感受到发动机的嘶吼。因为此时电池包理论上只接受充电而不会放电,所以系统会限制车速,例如70kph或40kph,也就是限制轮端需求功率,这样才能有额外的功率给电池补电。可以看出,这套控制策略如果执行正常,电池包电量是不会低于18%的。注意,我说的是“执行正常”,如果某个环节出现了异常,例如品控导致的某硬件或软件故障,那么有可能出现电池电量低于18%的情况,此时,就别再纠结发动机功率够不够的问题了,尽快去4S店检查维修才是正道。
额外说一句,我非常不建议强制EV模式把电量用到18%以下,这对电池的健康恐怕会有很大损害。
下一集我会推翻我过去的一些结论,讲讲双电控和脉冲自加热。