2.2 驱动模式系统效率分析

由于插电式混合动力汽车可以通过外接电源进行充电，电池容量相对传统混合动力汽车更大，存在一定的纯电续航里程，因此基于规则的逻辑门限能量管理策略通常采用CD-CS（Charge Depletion-Charge Sustaining）控制策略。CD模式和CS模式分别采用不同控制策略，电量充足时以CD模式运行，CD模式下，侧重电能消耗，ISG电机为主要驱动源，发动机为辅助驱动源，当整车需求转矩超过ISG电机时，发动机启动补偿差值转矩；而电量不足时以CS模式运行，CS模式下发动机为主要驱动源，根据设计的转矩分配规则，使发动机工作区域始终在最佳燃油消耗区域内。

汽车行驶时的外界阻力包括空气阻力、滚动阻力、坡度阻力，等效到车轮处的负载转矩为

2.2.1 纯电驱动模式

纯电动驱动模式下，ISG电机单独驱动车辆，发动机关闭，主离合器分离以消除发动机的反拖阻力矩。该模式下车辆动力学方程为

即

系统效率定义为需求功率和系统动力源输出总功率之比，其中需求功率包括克服外界阻力功率和车辆负载消耗功率，系统效率计算如下：

其中：

纯电动模式功率流如图 2.9 所示。

2.2.2 行车充电模式

行车充电模式下，主离合器接合，发动机驱动整车行驶，同时驱动ISG电机发电将电能储存在动力电池中。行车充电模式能够将发动机的工作区域提升到低燃油消耗区域，提高了发动机的效率，但是该模式下能量存在二次转换势必会降低系统效率。该模式下车辆动力学方程为

即

其中：

行车充电模式功率流如图 2.10 所示。

2.2.3 发动机驱动模式

发动机驱动模式下，其原理与传统车相同，ISG电机断电，主离合器接合。由于ISG电机和发动机同轴布置，电机的转动惯量仍然存在。该模式下车辆动力学方程为

即

则系统效率为

其中：

发动机驱动模式功率流如图 2.11 所示。

2.2.4 混合驱动模式

混合驱动模式下，发动机和ISG电机共同驱动车辆，主离合器接合。根据制订的转矩分配原则，CD阶段和分别采用不同的转矩分配方式，CD阶段ISG电机为主，发动机为辅，CS阶段发动机为主，ISG电机为辅。该模式下车辆动力学方程为

即

其中：

混合驱动模式下，分为CD与CS模式，由于电池储存的电量来源不同，所以系统效率的计算也会不同。

CD模式电池电量来源为外部电网，电池放出的电能不能折算到发动机燃油消耗的能量。系统效率为

CS模式发动机与电机共同驱动车辆，但是电池的电量主要靠行车充电模式发动机驱动电机发电并给电池充电，所以电池放出的电量最终来源于发动机燃油消耗的能量转化。因此将电池的放电功率折算到系统输出功率。混合驱动模式功率流如图 2.12 所示。系统效率为