插电式混合动力轿车（PHEV）归纳了纯电动轿车（EV）和混合动力轿车（HEV）的长处，既可完成纯电动零排放行进，也能经过混动形式添加车辆的续驶路程。在后补助时期，政府补助削减、顾客路程需求添加、电池本钱降幅较小且车辆价格不能上涨，为PHEV供给了开展机会。混动计划合理化、动力体系集成化、核心部件专用化和操控战略立异性规划是进步PHEV功用的要害核心技能。
1.开展PHEV的原因
1.1 PHEV契合技能道路
节能和新能源轿车技能道路图中规则，至2020年、乘用车新车均匀油耗5L/100km，至2025年、乘用车新车均匀油耗4 L/100km。
图1为传统车、HEV和PHEV油耗随质量的改变趋势，跟着整备质量添加，各车型的油耗均正份额上升。由图1可知，整备质量较大的B级车有必要依托PHEV技能才能将油耗操控在5或4L/100km以内，与“以紧凑型及以上车型规划化开展插电式混合动力乘用车为主”技能道路保持共同。
图1 车辆油耗与整车质量改变联系
1.2两级补助大幅退坡
依照既定的退坡计划，250公里以上车型两级补助在北京和天津别离下降2.2和2.75万。从整车本钱方面考虑，零部件本钱下降是处理补助退坡最直接途径，但难度较大。
表1 补助退坡核算
1.3零部件价格无大幅下降或许
理论上零部件价格下降可削减补助退坡的压力。但近期因为铜材等价格上扬，零部件价格在2017年上半年只能保持现有状况、小幅动摇，无大幅下降或许。因而，近期经过零部件降本平衡补助退坡或许性不大。
1.4续驶路程继续添加
表3为热销车型续驶路程的核算状况，续驶路程需求继续添加。路程添加，除了轻量化和再生制动优化外，最直接办法便是增大电池容量，电量添加导致整车本钱上升。
表3 热销车型续驶路程核算
1.5 PHEV可平衡各种限制要素
PHEV可平衡补助退坡、零部件价格和路程添加之间的对立。 PHEV的混动形式可处理纯电动路程问题；电池电量小，批量后可处理电量添加的本钱问题；电池本钱所占份额削减，对电池本钱的敏感度下降。
表4 PHEV归纳优势
PHEV在国内推行阻力之一，便是以为在不充电的状况下、即进入能量保持CS阶段后，此刻车辆与传统车无异，给出了“95%以上的车主都在以传统汽油车的形式运转插电混动车，主张撤销插电混动的特定补助”的主张，作者宣布了“插电式混合动力＝纯电动＋强混≠纯电动+传统车”，解说了不充电状况下PHEV仍省油的原理。不充电状况下，PHEV比平等分量燃油车省油30%，这是获得两级补助最基本条件，功用较好的PHEV在CS阶段可节油40%。
2.PHEV要害核心技能
2.1 混动计划合理化规划
表5为国内外各干流混动计划的比照剖析， EDU代表上汽的双电机、双离合器、两挡AMT的集成计划；PGS为行星排耦合计划；P系列依据电机方位进行界说，P0和P1别离表明BSG和ISG计划，这两种计划不能完成纯电动形式，不能用于PHEV；P2和P3别离表明电机集成于变速器的输入和输出端，P4表明电机集成于后桥的ERAD结构，P04表明前轴为P0计划、后轴为P4结构。三菱欧蓝德愈加杂乱，前轴为P12、后轴为P4，组成了P124混动架构。
由表5可知，可作为PHEV结构的各种计划均可完成30%以上的节油效果，相关于其他计划，电机与有级式主动变速器计划比较适合于自主品牌，P2和P3计划更适用于自主品牌新能源轿车，P04可完成电子全时四驱功用、适用于SUV。
表5 各种混动计划比照
2.2动力体系集成化规划
前舱的总安置是乘用车混动体系的难题之一，因为发起机、离合器和变速器均集成于此，横向尺度十分吃紧、总安置上为ISG电机留出50mm的空间也比较难，所以许多计划抛弃了功率较高的ISG计划，选用BSG计划处理总安置问题。广汽的GA5增程式混动更是选用发起机纵置计划，这种计划安置相对简略、但关于发起机作业时NVH优化提出了很大应战。关于发起机频频启停的插电式混动而言、发起机纵置可行性不大。
形成总安置困难的首要原因，便是总安置时选用简略的迭代累加计划，零部件越多、横向尺度越长。
丰田等在集成化规划方向获得较大开展，作为全球销量行将迈入千万销量的THS体系、仍在不断探究混动体系优化规划问题。最新的第四代THS驱动电机MG2不再同轴，经过一个回转从动齿轮减速，并与行星齿轮组的齿圈结合。依据新的齿轮传动、新的电机和双电机平行安置，结构更紧凑，分量更轻，而扭矩相差不大。总长度比第三代缩小了47mm，零件数量和总分量别离下降20%和6.3%。
2.3 核心部件专用化规划
关于常用的P2或P3结构而言，可将减震体系或离合器集成到电机转子内，缩短横向尺度。格特拉克等企业也在实验将电机集成于DCT中的结构办法，根本上处理前舱总安置的空间尺度难题。
近几年纯电动轿车开展带动电驱动技能的敏捷进步，规划较大的主机厂均已把握整车电控技能、已经有厂家经过ISO26262的严厉认证。电机和操控器技能可比肩世界先进水平，配电箱和充电机等附件技能也获得较快开展。针对PHEV而言，发起机和主动变速器技能仍需加强，特别是阿特金森循环发起机和带电动油泵的主动变速器。
2.3.1专用发起机
与增程式混动动力比较，PHEV发起机作业比较频频，在能量保持CS阶段的启停、助力、行车发电和串联形式中，都需求发起机参加驱动、使电池 SOC保持在稳定值（例如20%）邻近。即便在能量消耗CD阶段，在油门踏板开度较大的加快形式中，为了满意车辆加快需求，仍需求发起机助力驱动，例如沃蓝达在踏板开度较大时，即便电池SOC较高，发起机仍会当即参加驱动。
由此可见，发起机功用对插电式混合动力功用影响较大，特别是发起机的热功率直接影响着CS阶段和归纳油耗。
表6为当时市场上几款代表性PHEV的发起机，由表中能够看出，日美代表性车辆均安装阿特金森循环特性的发起机、注重车辆油耗，欧洲沿用了传统轿车涡轮增压办法、杰出动力功用。国内比亚迪秦和上汽荣威950与欧洲相似，选用增压发起机。
表7为三款典型阿特金森循环发起机的特性，热功率均大于38%、乃至到达40%，比油耗小于等于220g/kWh；而涡轮增压发起机比油耗最小一般在240 g/kWh，从油耗视点功用不及阿特金森循环发起机。
表7 阿特金森发起机特性
田雅阁双电机混动车辆，分量达1.723吨，SOC平衡阶段、即不充电状况下油耗仅为5.1L/100km；1.435吨的第三代普锐斯，油耗仅为4.7L/100km，第四代体系油耗更低；卡罗拉和雷凌一般混动车辆油耗仅为4.2L/100km；获得如此低的油耗，热功率高、比油耗低的阿特金森发起机是首要原因之一。
国内宣扬归纳油耗为1.6L/100km的PHEV，依照GB/T 19753折算后，CS阶段油耗在6.1L/100km以上，与国外距离较大。
因而，国内PHEV也应测验选用阿特金森循环发起机，下降CS阶段油耗，这样即便不充电、也能到达节能降耗的方针。国内有些车企在2009年成功开发了阿特金森循环发起机，可见具有这方面研制才能，后续应加大该类型发起机的匹配和装车力度。
2.3.2主动变速器
国内主动变速器技能开展严峻滞后于整车技能的开展，即便是传统车，除了奇瑞CVT和比亚迪DCT技能初具规划外，上汽DCT、青山DCT、北汽引入CVT、容大CVT、盛瑞8AT、吉祥前期引入DSI的AT和华泰6AT技能获得了必定开展，但与国外先进主动变速技能比较距离很大，一直打破不了主动变速器特有的机电液归纳难点技能。
插电式混合动力因为具有纯电动等运转形式，对变速箱提出特殊要求、应做专用化规划，首要如表8中以下四点所示。
表8 PHEV变速器的专用规划
国内外干流PHEV选用的变速器类型如下表所示，由此可知，各种变速器均有各自长处、都进入了PHEV使用领域，主机厂应依据在动力体系方面的研制堆集，挑选适用于自己PHEV的动力体系。
表9 PHEV变速器类型剖析
主动变速器是PHEV中动力耦合和传递的重要一环，跟着对PHEV的注重的很多研制投入，PHEV反过来会促进自主主动变速技能的开展。
2.4操控战略立异性规划
操控战略对PHEV在CS阶段的油耗影响较大，操控方针便是在满意动力性需求前提下，使发起机作业于高效区、一起尽量削减能量转化次数，归纳下降油耗。
匹配DCT、AMT和AT等有级式主动变速器的混动体系是国内PHEV的干流，针对此类操控体系，两参数或三参数换挡规则，以及三线四区扭矩分配办法是当时首要选用的操控办法。相关操控办法的缺陷是，两参数或三参数换挡规则不适用于多动力源的PHEV体系；在扭矩分配方面，经过电机助力或行车发电效果，使发起机作业于最佳燃油经济性曲线或高效区，虽然进步了发起机作业功率，但因为助力或发电时电能和机械能的接连转化、导致电耗添加，车辆的归纳油耗没有到达最优、考虑并不全面。
作者自2001年开端参加混合动力科研项目，依据研讨堆集，共享依据电耗补偿的换挡规则和扭矩分配战略。
2.4.1操控办法优化
依据电耗补偿的操控战略中，参阅车速、需求扭矩和作业形式，确认出一切或许的挡位和扭矩分配组合，发起机比油耗批改后最低组合对应的挡位和扭矩，即为发起机和电机的操控指令。比油耗的批改是指依据电机功率巨细，在发起机比油耗数值基础上叠加一个赏罚因子，体现出对电动部件电耗的归纳考虑；一起该赏罚因子与发起机输出功率相关，电机功率必定的状况下，发起机功率越小，赏罚因子越大，反之越小。图3为换挡规则和扭矩分配操控流程框图。
以7挡P2结构PHEV为例，对操控办法进行举例说明。
图4中曲线Ⅰ表明变速器处于1挡，发起机运转于最佳燃油经济性曲线的转速区间（800～6000 rpm）时，发起机传递至车轮处的扭矩随车速的改变联系。同理，曲线Ⅱ～Ⅶ别离表明2～7挡，发起机传递至车轮的扭矩曲线。
假定车速为50km/h时，依据加快踏板和车速判别，此刻需求扭矩为2000Nm。由图4可知， 2～6挡时、可使发起机转速处于800～6000 rpm之间，2～6挡时对应发起机转速为n2， n3， n4， n5和n6。n2～n6别离插值出在OEC曲线上对应扭矩，乘以各挡位速比、主减速器速比和传动功率，即可得到Te2， Te3， Te4， Te5和Te6，如图中A， B， C， D和E所示。假设此刻是行车助力形式， 因为A点扭矩大于需求扭矩，此刻电机输出动力时、发起机作业点会远离最佳经济性曲线，整车经济性反而欠好，因而2挡时发起机独自供给需求扭矩、为 Te2，M输出扭矩为0； 3～6挡发起机最佳经济点扭矩小于需求扭矩，假设此刻电池放电功率和电机输出扭矩均可补偿发起机扭矩、使发起机别离作业B～E点，核算出电机输出扭矩 Tm3， Tm4， Tm5和Tm6。依据扭矩和转速，可得到发起机作业在B～E点时发起机输出功率Pe3， Pe4， Pe5和Pe6，以及电机输出功率Pm3， Pm4， Pm5和Pm6。（n2， Te2）， （n3， Te3）， （n4， Te4）， （n5， Te5）和（n6， Te6）在发起机万有特性对应比油耗别离为g2， g3， g4， g5和g6，发起机万有特性数据应该考虑曲轴加快度、插值出的比油耗与实车共同。（Pe3， Pm3）， （Pe4， Pm4）， （Pe5， Pm5）和（Pe6， Pm6）插值出比油耗批改值△g3， △g4， △g5和△g6。油耗批改首要是考虑电耗的影响，在某一挡位时虽然发起机比油耗最低，但此刻假设电机输出功率较大、导致电机和电池的损耗添加，从动力体系视点未必是最优经济性挑选。因为2挡时电机输出功率为0、归纳比油耗为g2，3～6挡时归纳比油耗别离为g3+△g3， g4+△g4， g5+△g5和g6+△g6，归纳油耗最低挡位为确认的方针挡位，对应的发起机和电机输出扭矩是对应部件的方针扭矩。
假设此刻是行车发电形式，2挡时发起机作业在A点对应扭矩、盈利动力由电机发电给蓄电池充电；3～6挡时发起机最佳扭矩小于需求扭矩，假设发起机独自驱动满意需求、纯发起机工况经济性较好；参阅行车助力形式的断定进程，即可确认出方针挡位和方针扭矩。
操控指令裁定和输出时应防止频频换挡，限制两次相邻换挡的最短时刻（例如5s），输出终究的挡位和扭矩指令。
其他工况与以上操控进程类同。
2.4.2 剖析成果验证
以两种典型的客车SUV为例，对各种战略功用进行了剖析核算，客车和SUV整备质量别离为12吨和1.9吨。
在扭矩分配方面，三线四区和五线六区法得到广泛使用，三线四区是指发起机万有特性图形由外特性、最佳燃油经济性和最小作业扭矩曲线分红四个作业区域；在最佳燃油经济性曲线上下各添加一条曲线，两条曲线之间为纯发起机作业区域、称之为五线六区；
各种战略功用比照如表10所示，前面两种是工程实践中最常用的“两参数+三线四区”和“两参数+五线六区”；第三和第四为依据功耗补偿的操控办法，第三种办法表明赏罚因子均为0，第四种办法中赏罚因子依照实践参数设定。
表10 整车燃油经济性
第三和第四与第一和第二两种办法比较，燃油经济性均得到了较大进步，证明从多种挡位和扭矩分配组合中挑选较好组合的合理性。第四种办法优于第三种，证明使用赏罚因子批改发起机比油耗的必要性。总归，与常用的第一和第二两种办法比较，依据电耗补偿的第四种办法在SUV上别离进步 6.60%和4.60%，客车上别离进步9.72%和9.32%，证明了新式操控办法的长处。
3.总结
插电式混合动力轿车可平衡补助退坡、零部件价格和路程需求添加之间的对立，契合国家电动化开展战略需求，是对纯电动渠道技能的有利弥补。混动计划合理化规划、动力体系集成化规划、核心部件专用化规划和操控战略立异性规划是PHEV的要害核心技能，国内外在核心技能方面均处于开展探究阶段，车企特别自主品牌应加大核心技能研制投入，推进PHEV核心技能快速开展。
