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二、混合动力系统工作原理
1．概述
由于发动机是主要的驱动系统，因此必须启动发动机来驱动车辆。加速过程中，电动机提供扭矩来支持发动机，从而增大了驱动力，并降低了燃油消耗量。在减速模式下以及制动过程中，电动机用于将动能转化为电能（再生）。此时，发动机通常处于减速燃油切断阶段。
如果不需要能量来驱动车辆且车辆静止，则可关闭发动机（启动一停止功能）。电动机无法单独驱动车辆。
图示中给出了发动机与电动机之间相互作用的示例，如图23所示。
混合动力驱动系统的控制系统集成在电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块中。混合动力驱动系统包括272混合动力发动机、一个带电力电子控制模块的电动机以及一个带蓄电池管理系统（BMS）控制模块和DC/DC转换器控制模块的高电压系统。
2．驱动模式
车辆可由发动机（在混合动力系统发生故障的情况下）或混合动力模式驱动，如图24所示。在混合动力模式下，根据高压蓄电池的要求和电量，电动机扭矩与发动机扭矩相结合（在加速（升压）期间为发动机扭矩提供支持）。此外，发动机可将电动机作为高压发电机操作。
由发动机驱动：标准驱动模式是由发动机驱动车辆。如果发动机能够提供规定扭矩，且因检测到混合动力驱动系统发生故障而导致混合动力模式不可用，则车辆以标准驱动模式工作。
起步：起步时，驾驶员的扭矩请求由电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块读入。如果根据加速踏板位置发出升压请求，则ME-SFI（ME）控制模块会计算所需的启动扭矩，并在发动机和电动机之间对其进行分配。ME-SFI（ME）控制模块通过电力电子控制模块请求来自电动机的额外扭矩。高压蓄电池通过电力电子控制模块对电动机供电。如果车辆在发动机自动停机后起步，则发动机启动（发动机自动启动）。
升压：在升压模式下，电动机为发动机提供支持，以便尽快达到规定扭矩。所提供升压支持的持续时间和强度取决于高压蓄电池的电量和加速踏板的位置。
升压模式可分为协调升压和非协调升压。非协调升压指发动机和电动机所请求的规定扭矩过高，且无法提供。为满足驾驶员的扭矩请求，ME-SFI（ME）控制模块通过电力电子控制模块请求电动机输出可能的最大扭矩。然后，电力电子控制模块根据“允许的放电电压”和“允许的放电电流”信号由蓄电池管理系统（BMS）控制模块提供，相应地促动电动机。如果在发动机和电动机的共同作用下仍未达到规定扭矩，则非协调升压切换至协调升压。此时，电动机与发动机作为一个驱动单元一起工作。
负荷点偏移：SOC[充电状态（StateofCharge）＝电量]大于55％时，会通过“负荷点偏移”降低高压蓄电池的电量。最初会请求0N·m的电动机扭矩，以便通过DC/DC转换器或电动制冷剂压缩机直接消耗电能。
如果SOC继续增加，则电动机会提供主动扭矩，以对驱动系统提供支持。提供支持时应保持尽可能高的发动机效率。发动机的负荷点会相应发生偏移。这就意味着发动机提供的扭矩通过电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块降低，以保持发动机转速恒定。其目的是使负荷点在效率水平仍然尽可能高的负荷点范围内发生偏移。
发电机模式：在发电机模式下，电动机被用作高压发电机来产生电能，并由发动机或传动系统提供动力。由此产生的三相交流电压被电力电子控制模块转换为直流电压，以便对高压蓄电池充电，并通过DC/DC转换器对12V车载电气系统供电。
曲轴的动能作用在电动机转子上。然后，转子的转动运动在定子的三相绕组中感应出交流电压，从而产生三相电流形式的电能，并由电子电力控制模块限制、监测并转换为直流高压。
3．扭矩协调
电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）。控制模块收集各种扭矩请求，对其进行优先级排序，并调节如何产生所需的扭矩。为此，该单元监测发动机和电动机的状态以及高压蓄电池的电量和自动变速器的状态。
扭矩请求的协调：再生制动系统（RBS）、电控车辆稳定行驶系统（ESP）、电子牵引辅助系统（ETS），定速巡航控制系统、自动智能巡航控制系统、增强型限距控制系统和驾驶员均发出扭矩请求，并将这些请求通过底盘控制器区域网络（CAN）、传动系统CAN和驾驶驱动数据链CAN传送至ME-SFI（ME）控制模块。ME-SFI（ME）控制模块对这些扭矩请求进行优先级排序，并利用其计算所需的驱动扭矩。
系统请求的优先级按照以下顺序排序：
·电子变速器控制
·电控车辆稳定行驶系统（ESP）
·再生制动系统（RBS）
·增强型限距控制系统、定速巡航控制系统、自动智能巡航控制系统
·驾驶员的发动机负荷请求
扭矩产生的协调：根据来自能量管理系统的指示，电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI.（ME）控制模块对扭矩产生和扭矩干预进行协调，如图25所示。
动态扭矩干预不仅仅通过改变点火角以储备内燃机扭矩而实现。最初，ME-SFI（ME）控制模块会增加和减小电动机扭矩，以提供当前驱动扭矩。
该单元通过驾驶驱动数据链控制器区域网络（CAN）向电力电子控制模块请求电动机驱动扭矩，以增大所施加的扭矩。扭矩的减小通过请求产生扭矩实现。电力电子控制模块实现这些请求，然后通过驾驶驱动数据链CAN向ME-SFI（ME）控制模块重新报告所产生的扭矩。如果电动机的扭矩干预不充分，则会通过改变点火角来额外减小或增大发动机的扭矩（扭矩储备）。
4．发动机自动停机
如果车辆不需要任何驱动能量，且驱动系统的相关系统未发出任何请求，则发动机会自动停机。
发动机自动停机时，电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块使用电动机关闭发动机，而不断开点火，如图26所示。
只有满足以下条件时，才能进行发动机自动停机：
·发动机正在运转
·电动机工作
·高压蓄电池的电量足以重新启动发动机
·辅助电动变速器油泵工作
·发动机的温度传感器（用于检测发动机油、冷却液、催化转换器温度）提示已经达到工作温度
·发动机罩关闭
·接合挡位范围“D”或“N”
以下因素会触发发动机自动停机：
·对车速的评估
车速降至可编程阈值以下时，会触发发动机自动停机。为确定车速，电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块对车轮的转动方向和转速值进行评估，这些数值由再生制动系统（RBS）控制模块通过底盘控制器区域网络（CAN）传送。
·制动扭矩根据车速的增加
当车速与制动扭矩的比值达到特定水平时，如果行驶过程中制动扭矩的增量为可编程数值，则会触发发动机自动停机。
达到发动机自动停机的条件且具备相应的触发条件时，ME-SFI（ME）控制模块通过切断喷油器和点火线圈屎关闭发动机。
ME-SFI（ME）控制模块请求促动电动机，以由电力电子控制模块通过驾驶驱动数据链CAN关闭发动机。这可防止关闭过程中出现颠簸，并防止在减速模式（车速大于0km/h）下对车辆行为产生影响。
如果出现碰撞信号且高压车载电气系统立即停用，则发动机也会关闭。
5．发动机自动启动
如果车辆需要驱动能量或与驱动系统相关的系统发出请求，则会触发发动机自动启动。发动机自动启动时，电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块利用电动机启动发动机，如图27所示。
只有满足以下条件时，才能进行发动机自动启动：
·已经触发了发动机自动停机
·高压蓄电池的保护开关闭合
·尚未检测到碰撞
·高压车载电气系统无故障（高电压互锁打开）
以下因素会触发发动机自动启动：
·松开制动踏板：如果驾驶员松开制动踏板，则会对当前制动扭矩或驾驶员请求的制动扭矩进行评估。制动扭矩降至阈值以下时，会进行发动机自动启动
·促动加速踏板：如果驾驶员促动加速踏板，则会将加速踏板的踏板值与阈值进行比较。如果当前数值超出阈值，则会触发发动机自动启动
·换挡杆移出位置“P”：如果换挡杆从位置“P”中移出，则会触发发动机自动启动
·超出车速：如果记录的车速超出可编程阈值，则会触发发动机自动启动
·外部系统许可撤销：如果雷达传感器控制模块（SGR）（装配增强型限距控制系统或自动智能巡航控制系统）撤销发动机自动停机的许可，则会触发发动机自动启动，且增强型限距控制系统对车辆进行加速。如果许可由自动空调（KLA）控制模块、全集成化变速器（VGS）控制模块或能量管理系统撤销，则制动扭矩必须足够高（高出规定的减速扭矩），以触发发动机自动启动
·打开驾驶员车门或座椅安全带锁扣（检测到驾驶员在车内）
·接合挡位范围“R”（检测到机动）
为进行发动机自动启动，电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块对电动机所需的驱动力矩进行计算，并检查其合理性。
ME-SFI（ME）控制模块通过驾驶驱动数据链控制器区域网络（CAN）请求电力电子控制模块促动电动机，以启动发动机。
一旦达到启动转速，ME-SFI（ME）控制模块即会促动喷油器和点火线圈。根据加速踏板的位置或发动机的冷却液温度，系统进行扭矩决定型启动或转速决定型启动。
通过发动机转速或（在扭矩决定型启动中）通过电动机产生的驱动扭矩与总驱动扭矩之差检测启动过程的结束。
6．能量管理
电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块中的能量管理模块协调混合动力驱动系统的能量流，并根据电气变量为蓄电池管理系统（BMS），DC/DC转换器和电力电子控制模块提供连接。为此，该单元通过控制器区域网络（CAN）与相关的所有控制模块交换信息，并在必要时通过传动系统局域互联网（LIN）促动12V发电机。
ME-SFI（ME）控制模块与内部扭矩接口进行通信，从而对能量回收和能量使用进行协调。此外，能量管理系统还执行以下任务：
·计算并校准高压蓄电池电量的SOC值（充电状态）
·综合考虑高压蓄电池、发动机和电动机的临界情况，执行充电／放电策略
·预测高压蓄电池的能量储备和可能的最大输出
·控制高压蓄电池与12V车载电气系统之间的能量交换
7．发电机接口
如果DC/DC转换器控制模块达到使用极限，则电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块会促动12V发电机，为12V车载电气系统提供支持。12V发电机与ME-SFI（ME）控制模块之间通过传动系统局域互联网（LIN）经发电机接口交换信息，以控制12V发电机的工作情况。
ME-SFI（ME）控制模块对12V发电机的工作情况进行控制，例如用于降低发动机在蓄电池充足电的情况下怠速时的调节电压（充电电压）。这可降低发动机负荷，进而意味着降低燃油消耗量，并改善废气排放值。
ME-SFI（ME）控制模块控制以下功能：
·在发动机启动后开启12V发电机
·根据ME-SFI（ME）控制模块中存储的发动机特性图调节12V发电机。为此．调节电压由ME-SFI（ME）控制模块指定
·在12V发电机的负荷频繁变化时延迟对调节电压进行调节，以稳定怠速转速
·防止12V发电机过热
·向仪表盘报告检测到的故障，以促动相应的警告灯并显示信息
8．减速模式（如图28所示）
如果在车辆滑行时未促动制动踏板和加速踏板，则动能被电动机吸收，并转化为电能（再生）。此外，可执行发动机的减速燃油切断。如果促动制动踏板，则会进行再生制动。
如果在车辆滑行的行驶操作期间未促动加速踏板，则电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI（ME）控制模块根据路面倾斜度、高压蓄电池的电量和所选择的变速器模式计算一个特定的减速扭矩，利用该减速扭矩进行再生减速和减速燃油切断。
在减速模式且减速燃油切断激活的情况下，发动机产生减速扭矩，该扭矩与再生减速扭矩之和可能大于规定的减速扭矩。这种情况下，减速燃油切断不会激活，且发动机产生最小的可控制扭矩。
这一概念所造成的结果是，无论是否进行减速燃油切断，驱动系统对驾驶员而言的表现是相同的。
再生减速：通过产生扭矩的请求，ME-SFI（ME）控制模块将计算得到的规定减速扭矩通过驾驶驱动数据链控制器区域网络（CAN）传送至电力电子控制模块。
在发电模式下，电力电子控制模块促动电动机，从而产生所需的再生减速扭矩。在发电模式下促动电动机会产生交流电压，电力电子控制模块将其转换为直流电压，并供至高压蓄电池。
减速燃油切断：发动机的减速燃油切断根据控制模块计算的特定减速扭矩激活，以节约燃油。
减速模式下，如果未促动加速踏板，则电控多端顺序燃料喷注／点火系统ME-SFI-（ME）控制模块根据冷却液温度、接合的挡位和发动机转速切断喷油器和点火线圈。
促动加速踏板时，喷油器再次打开。
此外，ME-SFI（ME）控制模块通过左侧和右侧进气凸轮轴电磁阀以及左侧和右侧排气凸轮轴电磁阀将气门重叠量调节至最小值，从而确保更加迅速地达到催化转换器的最佳转换率。
减速燃油切断之后，ME-SFI（ME）控制模块通过延长喷射时间来短时间加浓空燃混合物，以防止催化转换器中氧气过浓。为防止减速燃油切断后恢复燃烧时扭矩突然增加，ME-SFI（ME）控制模块短时间将点火线圈的点火正时朝向“延迟”方向调节。
由于减速燃油切断期间排气中较高的氧含量可能增进一氧化碳和碳氢化合物的氧化（二次燃烧），因此当排气温度过高时，减速燃油切断会受到抑制。
失速保护：延长的减速燃油切断和再生过程确实可以降低燃油消耗量，但也会增加发动机失速的风险。
如果存在发动机因转速过低而意外失速的可能性，则会请求进行扭矩决定型发动机启动，且发动机恢复至怠速转速。
