ISG双电机架构PHEV体系结构和原理如图1 所示。该体系架构有两条能量传递途径:第一条途径(L1)是1-2-4-3，首要经过电能完成能量传递，实践上是一种APU(Auxiliary Power Unit)架构驱动方式[1]；第二条途径(L2)是1-2-3,是经过聚散结合完成机械传递发动机直驱。这两条途径经过必定的操控逻辑相关，终究能够完成PHEV串、并联驱动方式的切换。

  概括地讲，ISG双电机架构PHEV混合动力体系作业根本逻辑是：低速或市区工况选用串联纯电驱动方式，中、高速工况时机械驱动介入，高速等速巡航时采用发动机直驱为主。

  下面以某款MPV混合动力车辆规划为例，经过体系比照来证明这种体系架构的根本特色。

  补白：(1)SOC阈值为触发发动机作业的动力电池电量临界值；(2)V阈值为纯电驱动和发动机直驱互为切换所界说的车速临界值。

  驱动电机峰值功率的规划，需求考虑表1中各工况的整车实践工作功率的需求。因为并联驱动时ISG体系需求直接为整车供给驱动功率参加驱动整车工作，因而，驱动电机峰值功率首要要由NEDC工况纯电或串联驱动方式下对驱动电机的需求功率决议。

  (1)式中：i为斜度，取无斜度i=0；G为轿车重力，3 150×9.8 N；f为翻滚阻力系数，依据试车场路途，取0.015[3]；T为传动功率，0.92；CD为空气阻力系数,0.41；A为顶风面积，3.375 m2；为旋转质量换算系数，1.05。

  可求得NEDC工况纯电驱动方式整车对驱动电机的峰值功率需求为68 kW。其间NDEC工况各速段驱动电机峰值功率需求如图2所示。

  依据电机特性,取功率因子eP=Pt/Pe=0.6，则与上述峰值功率相对应的电机额定功率为：Pt=68×0.6=40.8 kW。

  (3)依据永磁电机特性，取电机峰值扭矩、峰值功率拐点转速1 000 r/min，已知电机峰值功率68 kW，由式(2)得拐点转速时电机峰值扭矩650 Nm。驱动电机特性见图3。

  (1)整车以120 km/h等速巡航方式继续工作时，发动机以直驱方法参加整车驱动，能够削减能量的二次转化和完成体系功率使用的最大化。考虑到体系NVH要素，界说此刻体系最高需求转速不高于3 500 r/min，则变速器速比应不高于：

  (2)整车以最高峰值车速150 km/h行进时，发动机和驱动电机一起参加整车驱动，其间发动机以直驱方法参加整车驱动。取体系最高转速不高于4 000 r/min，则变速器速比应不高于：

  (3)因为车辆最大爬坡时整车车速和驱动电机转速低，驱动扭矩只能由ISG电机和驱动电机联合供给，发动机因为处于怠速以下而无法参加供给动力。依据整车30%斜度7.2 km/h恒速爬坡才能的要求，由轿车行进方程式(3)(4)[1]，此刻核算得轮边扭矩Ttqigi0T=3 440 Nm。

  依据求得的轮边驱动扭矩3 440 Nm、电机峰值扭矩650 Nm，可求得体系总变速需求应不低于5.3。

  综上，开端考虑为体系供给两速比AMT计划，两级速比分别为：3.74，5.3。

  整车对ISG体系的需求，首要考虑其功率输出。表3列出了在考虑体系传递功率的条件下，混合动力各极限功率工况功率总需求及各工况条件下对体系的最小功率需求。

  上述，采用方式三120 km/h继续巡航，发动机对应转速3 500 r/min条件下发动机输出功率需到达50 kW，此刻处于发动机直驱方式。

  为躲避因为发动机作业转速过高或许引起的体系过疲惫和NVH危险，开端确认作业转速为3 500 r/min、功率为50 kW的发动机为抱负的发动机。

  图4为依据架构安置初选的PHEV体系发动机万有特性。能够看出：在相对经济的油耗-功率线 r/min以下最大峰值功率可达55 kW，根本满意整车120 km/h继续巡航的功率需求。

  因为PHEV体系的匹配首要环绕高速工况时下降能耗为起点打开，其着眼点在于经过聚散结合完成发动机直驱以削减能量二次转化功率低的问题。

  (1)为最大极限削减油电二次转化带来的功率丢失，设定体系作业过程中电池荷电量(SOC)改变规模为30%～40%。当SOC30%时，发动发动机以串联或直驱方式驱动车辆并将动力电池充电至40% soc=40%时，在需求功率足够的条件下封闭发动机以纯电方式放电至30% SOC。图5中数据已经过功率折算等效发动机输出功率为整车需求功率，并均考虑计入了整车附件功率和体系损耗。可看出：当发动机转速低于3 250 r/min时，串联方式整车功率需求曲线较发动机直驱时整车功率需求曲线更接近发动机作业最佳经济区，高于3 250 r/min时反之。据此得出两种驱动方式切换阈值v阈值=110 km/h。

  (2)在油耗功能最大化前提下，为防止发动机转速过高引起NVH问题，取巡航车速120 km/h所对应的发动机转速3 760 r/min作为发动机直驱方式下发动机转速的上限(实践中，假如发动机外特性好，能够进一步下降上限转速)。而在整车从120 km/h至150 km/h最高车速急加快过程中，为确保高速段较好的加快功能，能够设定临界转速为4 500 r/min、整车车速为140 km/h时聚散器再脱开，使妥当发动机转速到达4 500 r/min时ISG体系和动力电池以并联纯电功率输入的方法为驱动电机供给功率驱动车辆工作。

  (3)急加快和爬坡、坡起工况时，聚散结合，ISG电机和驱动电机一起供给扭矩驱动车辆工作。当电机转速高于1 000 r/min时，此刻发动机转速已被ISG电机拖动到怠速转速以上，开端参加急加快和爬坡、坡起工况扭矩的输出。

  依据发动机外特性，在输出功率充沛条件下，当体系以串联方式作业时可选用发动机定转速以2 500 r/min作业然后完成经济性的最大化。而当整车需求功率较大时，发动机工况点以功率随同方法沿经济曲线上移，直至发动机以直驱方式作业。

  使用MATLAB/Simulink树立一个Demo(如图6图7所示)使发动机一直以相对经济的工况工作，并经过AVL.Cruise自带的战略操控模块进行设定完成上述规划设想。发动机工作工况操控是由整车需求功率经过查表法求得对应发动机转速，经过油门开度来操控。Demo文件经过Cruise接口程序转化为.dll文件，终究代入图8的 Cruise程序模型进行整车功能核算。

  将各体系参数代入上述模型，依据表1界说设定体系作业方式，结合体系架构确认能量收回战略为制动踏板非解耦规划。经过仿线，满意设定方针。

  补白：条件A为纯电驱动方式；条件B为坚持电量平衡、燃油耗费方式。加权油耗(单位L/100 km)=条件B油耗×25/(25+纯电续驶路程)。

  从图9可看出：在整个NEDC工况工作过程中，发动机一直作业在经济油耗区。表6为同款车型ISG架构PHEV混合动力与发动机直驱内燃机车辆燃油耗费率的比照。

  (1)110 km/h及以下时ISG串架构较省油。110 km/h以上时速时虽然ISG架构也为发动机直驱，假如ISG架构所选用发动机排量小，高功率输出时将违背油耗经济区，导致油耗偏高。

  (2)市区工况，ISG架构PHEV体系整车油耗仅为传统发动机直驱内燃机车辆燃油耗费率的59.5%，体系节油率40.5%。3.3.2 最大爬斜度及整车急加快工况仿线为整车最大爬斜度仿线为整车急加快工况仿线 整车最大爬斜度仿线 整车急加快工况仿线能够看出：低车速时ISG电机以驱动电机方法参加作业，一起反拖发动机工作，此刻发动机对整个体系以负扭矩输出；当电机转速到达和高于1 000 r/min时，发动机开端参加扭矩输出，此刻整车爬坡、坡起才能和整车最大加快才能到达最大值(仿线)ISG双电机架构PHEV混合动力体系匹配的要点，是结合整车工作工况，依据选定体系尤其是发动机体系的特性，合理设定各串并联驱动方式的切换工况，预设好临界阈值。

  (2)ISG双电机架构归于混联式混合动力的一种[5]，其完美地完成了混联混合动力体系所具有的一切特性，与单一APU架构体系比较大大地扩展了经济工况下巡航车速。因为该类架构体系具有两个电机而且ISG电机与驱动电机经过聚散器硬衔接，项目实践中或许对体系安置空间形成较大的压力，形成只能选用有限排量的发动机，导致高速巡航段油耗违背经济油耗区，致使油耗偏高。这一点需求在项目预研前期做好规划。

  (3)ISG双电机架构PHEV混合动力体系相对传统发动机直驱内燃机车辆，归纳经济功能杰出。因其一起具有APU怠速发电和相对高速时发动机并联直驱的特性，既照料了客户的实践需求，又优化了燃油的经济性。该架构方式具有较高的实用价值。