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    增程车整车控制逻辑虽然复杂,但是看本文完你也成专家

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    机械财经2025-12-15

    增程汽车通过“纯电驱动 + 增程发电” 的双路径设计,实现了长续航与低能耗的平衡。其核心控制逻辑围绕能量流管理展开,涵盖纯电驱动模式、增程器启动发电、能量回收优化及工作模式智能切换四大关键环节。本文结合分插图,深度拆解各系统的协同机制

    系统架构概览

    增程车的动力系统核心部件包括动力电池、驱动电机、增程器发动机及控制系统,其构成如下图。


    除了拥有传动发动机外,还需要增加发电机以及和纯电汽车所具备所有硬件。增程车的切入场景主要是解决纯电车的里程焦虑和燃油车的高油耗焦虑。


    增程车的硬件构成主要有以下四大模块。

    1,动力电池模块

    增程车的动力电池和纯电电池有所不同,在电池充/放电倍率、循环寿命和耐久性设计的要求是不一致。因增程车在实际使用中电池频繁充电放电,所以设计上侧重快速充放电,侧重稳定性,所以增程车更喜欢用磷酸铁锂电池。

    2,驱动电机系统

    国内新能源车的驱动电机多采用永磁同步电机,将电能转化为机械能驱动车辆,具备高功率密度与宽调速范围,集成电机控制器实现精准转速与扭矩控制。


    增程车的驱动电机和纯电车的驱动电机机结构上没有太多差别,同功率车型可能匹配的电机都是同一款。



    3,增程器总成

    增程车的增程器其实就是内燃机+发电机,传统燃油车动力通过机械结构传递到这轮,而增程车是将燃油车动力传递给发电机,发出的电在去给驱动电机。内燃机可以通过控制让其工作在经济区,提高燃油效率。发电机也大多采用永磁同步发电机发电,输出稳定交流电经整流后供给整车系统。


    内燃机与传统内燃机几乎没有差别。

    4,整车控制器。

    除了发动机控制器/增程器控制器/电机控制器/变速箱控制器/电池控制器之外增程还需要整车控制器,以协调各系统之间的作业。


    作为系统指挥中心,采用高性能芯片,通过总线与各部件通信,实时采集传感器数据,执行能量管理与模式切换算法。



    了解了硬件构成,我们讲下增程车的整车控制逻辑。

    增程车控制逻辑

    增程车硬件系统比较成熟,控制逻辑是其核心系统,其以能量智能分配为核心或主线,合理调用发动机(增程器)、电池和电机之间的能量流动,以平衡驾驶体验、燃油效率和电池寿命。以下按四个模式呈现系统运行流程,即纯电模式,增程器模式,能量回收模式和智能控制模式。

    1,纯电驱动模式

    当电池电量充足时,动力电池直接向驱动电机供电,车辆仅依靠电力行驶,为了省油,增程器可以处于关闭状态。此时相当于纯电车。



    纯电驱动模式是增程车运行模式之一,核心逻辑是电池电量处于SOC(电池剩余电量)高阈值区间时,整车控制器切断增程器,动力电池作为唯一能量源为驱动电机供电,进而驱动车辆行驶。其控制逻辑涵盖阈值判定、动力传输、动态调节、安全防护等多个环节,以下结合图文详细拆解:



    纯电模式下核心控制逻辑分步解析

    a, 启动前阈值判定,锁定纯电模式

    车辆上电后,整车控制器(VCU)会先与电池管理系统(BMS)通信,读取动力电池的 SOC 值、电芯温度、健康状态等核心参数。不同车型的纯电模式启动 SOC 阈值略有差异,比如理想 ONE 纯电优先模式下 SOC 高于 20%、零跑增程的纯电优先模式 SOC 高于 25% 时,系统判定电池具备充足供电能力。同时,若电池温度处于正常工作区间(一般为 0 - 45℃),无故障告警,整车控制器便下达指令:增程器保持停机状态,车辆进入纯电驱动就绪状态。


    b, 动力精准传输,适配驾驶需求

    当驾驶员踩下加速踏板时,踏板位置传感器会将信号实时传递给整车控制器。控制器根据踏板开度计算出车辆所需的驱动功率,随后向电机控制器发送指令。电机控制器将动力电池输出的高压直流电,转换为驱动电机适配的三相交流电,并精准调节电流、电压和频率。驱动电机(多为永磁同步电机)将电能转化为机械能,再通过减速器和传动机构传递至车轮,带动车辆行驶。例如领克 07 EM - P 在纯电模式下,就是由电池为 P3 主驱动电机供电,直接驱动车辆实现平顺行驶。


    c, 工况动态调节,兼顾动力与能效

    动力输出也不是单一的线性输出,也要根据工作做只智能调整以适配不同行驶场景:

    l 低速工况:如城市拥堵路段,车速低于 30km/h 时,整车控制器控制驱动电机以低功率、高扭矩输出,此时电流平稳,既保证车辆起步、跟车顺畅,又降低电池能耗;

    l 高速工况:部分高端增程车型会切换双电机协同工作,比如雪佛兰 Volt 的 EV 高速模式,会让两个电机分别驱动行星齿轮机构的太阳轮和齿圈,共同带动行星架输出动力,满足高速行驶的功率需求,同时避免单电机过载。


    d,能量回收协同,延长纯电续航

    纯电驱动模式下会同步联动能量回收控制逻辑。当驾驶员松开加速踏板或轻踩制动踏板时,整车控制器判断车辆处于减速工况,随即指令驱动电机切换为发电机模式。电机将车辆的动能转化为电能,经电机控制器整流为直流电后回充至动力电池。同时,控制器会根据电池 SOC 值调节回收强度,若电池接近满电,会降低回收功率,避免过充。


    e,全流程安全防护,保障系统稳定

    行驶过程中,整车控制器持续监控各部件状态。若电池 SOC 值下降至纯电模式下限(如零跑极限纯电模式的 15%),控制器会提前发出提示,为后续切换增程模式做准备;若检测到电池温度过高或过低,会联动热管理系统调节温度,同时适当限制驱动功率,防止电池受损;若出现电机故障、高压电路异常等情况,控制器会立即切断动力输出,并触发报警,保障行车安全。

    2,增程器启动发电模式的控制逻辑

    当电池电量低于阈值,整车控制器指令增程器启动,带动发电机发电,电能优先供给驱动电机,多余电量为电池充电。包括启动触发条件、能量分配路径和动态调节机制三个核心部分。

    a,启动触发条件

    当动力电池 SOC 低于设定阈值(如 20%),整车控制器向增程器发送启动指令,同时检测电池温度、系统故障等状态参数。


    b,能量分配路径

    增程器带动发电机产生交流电,经整流器转换为直流电后分为两路:优先供给驱动电机,多余电能为动力电池充电。


    c,动态调节机制

    整车控制器根据车速、电机需求功率和电池SOC实时调整增程器输出功率,维持系统高效运行。



    3,能量回收模式

    能量回收模式是增程车提升续航的核心技术之一,其核心逻辑是将车辆制动 / 滑行时的动能转化为电能回充至动力电池,本质是驱动电机 “反向工作”(从驱动装置切换为发电装置),整个过程由整车控制器(VCU)统筹协调,具体可拆解为 “触发判定 - 模式执行 - 动态调节 - 安全退出” 四大环节,以下结合示意图展开说明。

    a,能量回收模式系统拓扑图

    首先通过示意图明确能量回收时的核心部件协作关系,箭头为能量流动方向:



    关键说明:

    能量回收的 “源头” 是车轮的动能,“终点” 是动力电池的电能;

    核心转换部件是驱动电机 + 电机控制器:电机由 “驱动” 切换为 “发电”,电机控制器由 “逆变”(直流转交流)切换为 “整流”(交流转直流);

    整车控制器(VCU)是 “指挥中心”,需实时接收踏板信号、车速、电池状态等数据,动态调整回收强度。

    b,核心控制逻辑分步解析

    I 触发判定:满足 3 大条件,启动能量回收

    能量回收并非随时启动,VCU 需先判定车辆工况是否符合触发条件,避免无效回收或影响行车安全,具体判定逻辑如下

    判定维度

    触发条件


    踏板信号

    驾驶员松开加速踏板(“滑行回收”),或轻踩制动踏板(“制动回收”,区别于机械制动)


    车速阈值

    车速高于设定最低值(一般 8-15km/h,低于该值时动能不足,回收效率低,系统优先机械制动)


    电池状态

    动力电池 SOC<满电阈值(一般 90%-95%,避免过充)、电池温度正常(0-45℃)、无高压故障


    举例:当驾驶员在城市道路松开加速踏板(准备减速),车速 20km/h,电池 SOC=60%,VCU 判定 “满足所有条件”,立即触发能量回收模式。

    II 模式执行:3 步完成 “动能→电能” 转化

    触发后,系统按固定流程执行能量回收,各部件协同工作,具体步骤如下

    步骤 1:动力路径反向切换

    车轮因惯性继续旋转,通过传动机构(减速器)带动驱动电机旋转;

    VCU 向电机控制器发送指令,将电机从 “驱动模式” 切换为 “发电模式”(此时电机相当于一台永磁同步发电机)。

    步骤 2:交流电整流为直流电

    电机旋转产生三相交流电,输送至电机控制器;

    电机控制器激活 “整流模块”,将交流电转换为符合动力电池充电要求的高压直流电(电压一般 300-450V,根据电池当前电压动态匹配)。

    步骤 3:电能回充至动力电池

    电机控制器将直流电输送至动力电池组;

    电池管理系统(BMS)实时监控充电电流 / 电压,确保不超过电池安全阈值(如最大充电电流 50A),并将充电状态反馈给 VCU。

    III,动态调节:

    根据工况实时调整回收强度

    为平衡“回收效率”与“驾驶舒适性”(避免回收过强导致顿挫),VCU会根据3类关键参数动态调整回收强度(一般分为“弱/中/强”3档,或无级调节)

    影响参数

    调节逻辑

    制动踏板开度

    轻踩制动(开度 10%-30%)→ 中强度回收;深踩制动(开度>30%)→ 高强度回收(同时联动机械制动)

    车速

    车速越高(如 60-100km/h)→ 回收强度越大(动能更充足);车速接近阈值(如 10km/h)→ 回收强度逐渐降低至 0

    电池 SOC

    SOC 越低(如<30%)→ 回收强度越大(优先补电);SOC 接近满电(如>90%)→ 回收强度逐渐降低(避免过充)

    举例:驾驶员在高速上松开加速踏板(车速 90km/h,电池 SOC=25%),VCU 判定 “高动能 + 低 SOC”,自动将回收强度调至 “强档”,最大化回充电能;若此时电池 SOC=85%,则回收强度降至 “弱档”。

    IV 安全退出:

    3 种场景下终止回收

    当车辆工况不再满足回收条件,VCU 会立即指令系统退出能量回收模式,避免部件损坏或影响行车安全:

    1,车速过低:车速降至 8km/h 以下,动能不足以驱动电机发电,VCU 切断回收,切换为机械制动;

    2,电池满电 / 故障:BMS 反馈 SOC=95%(满电)或电池温度>50℃(过热),VCU 停止回充,防止电池过充或受损;

    3,驾驶员干预:驾驶员重新踩下加速踏板(需要动力),VCU 立即切换电机回 “驱动模式”,终止回收,优先满足动力需求。

    C,关键技术亮点(提升回收效率的核心设计)

    I 单踏板逻辑适配:

    部分增程车型(如理想 L 系列)支持 “单踏板模式”,松开加速踏板即可触发高强度回收,车辆快速减速,减少机械制动使用,提升回收效率;

    II 电机控制器高效整流:

    采用 SiC(碳化硅)功率模块,整流过程的能量损耗比传统 Si(硅)模块降低 30% 以上,提升电能转化效率;

    III 与热管理协同:

    回收过程中电机 / 控制器会产生少量热量,VCU 可联动热管理系统,将这部分热量用于电池预热(低温环境),进一步降低能耗。

    通过以上逻辑,能量回收模式可将车辆制动 / 滑行时的 30%-50% 动能转化为电能,在城市拥堵路况下可提升 10%-15% 的续航里程,是增程车 “降能耗、长续航” 的关键支撑。

    4,模式智能切换逻辑

    整车控制器根据电池电量、车速、油门踏板开度等参数,实时判断并切换工作模式,确保动力输出与能效最优平衡。及以“动力需求 - 能效优先 - 电池保护”的原则,在纯电、增程、回收模式间无缝切换。

    a,切换触发条件

    系统根据电池 SOC、动力需求功率、增程器状态等多参数综合判定是否切换工作模式。



    b,模式决策流程

    整车控制器依据优先级规则从纯电、增程发电、混动驱动等模式中选定最优模式。



    c,动态协调控制

    切换过程中平滑调节动力源输出比例,避免冲击,保证驾驶平顺性。


    以上详细介绍了增程车整车控制逻辑,增程车控制系统虽然比较复杂,但是其本质是“能量流的精细化管理”,通过多系统协同,兼顾了纯电驾驶体验与长续航需求,成为新能源过渡阶段的重要技术路线。.

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