新能源混合動力汽車，由于其增加了電機動力源，是以可設計出不同的動力系統操作模式，使車輛在降低油耗的同時，進一步提升使用者駕駛樂趣，另外這些操作模式可以作為使用者購置車輛的魅點宣傳。本文主要從混合動力汽車的操作模式進行分析，并對後續的設計展望進行論述。
1 新能源車型操作模式分類
本文主要列舉奧迪和奔馳品牌的新能源混合動力車型進行對比分析，這些新能源動力系統構型都是P2構型。奧迪品牌列舉e-tron系列車型，比如A3和Q7的新能源混動車型，操作模式有Hybrid Auto、EV、Hold、Charge，如圖1儀表界面所示；奔馳品牌列舉C350和S500的混合動力車型，操作模式有Hybrid、EMode、E-Save、Charge，如圖2儀表界面所示。經對标分析，這4種模式分别對應的基本功能是一樣的，隻是命名方式有所不同。比如針對電量保持模式，奧迪命名為Hold模式，奔馳命名為E-Save模式，但這兩個模式表現出來的整車駕駛感覺及功能政策基本類似。本文主要基于這4種操作模式進行詳細對比分析，包括混動模式、純電動模式、電量保持模式、電量強充模式。
1.1 奧迪A3 e-tron車型動力參數
奧迪A3 e-tron車型搭載了1.4T發動機，6擋變速箱，75 kW電機，8.8 kWh電池以及對應的控制單元。其6擋變速箱有運動模式和手動換擋功能，在方向盤後面有換擋撥片，同時還可以進行能量回收強度的調節。A3 e-tron整車的動力參數如下表1所示。
圖1 奧迪e-tron操作模式選擇界面
圖2 奔馳S500操作模式選擇界面
表1 Audi A3 e-tron車型動力參數
1.2 奧迪Q7 e-tron車型動力參數
奧迪Q7 e-tron車型搭載了2.0T發動機，8擋變速箱，94 kW電機，17.3 kWh電池以及對應的控制單元，Q7 e-tron整車的動力參數如下表2所示。
表2 Audi Q7 e-tron車型動力參數
1.3 奔馳C350混動車型動力參數
奔馳C350混動版車型搭載了2.0T發動機，7擋變速箱，60 kW電機，6.2 kWh電池以及對應的控制單元，奔馳C350混動版整車的動力參數如下表3所示。
表3 奔馳C350混動版車型動力參數
1.4 奔馳S500混動車型動力參數
奔馳S500混動版車型搭載了3.0T雙渦輪增壓發動機，7擋變速箱，85 kW電機，8.7 kWh電池以及對應的控制單元，奔馳S500混動版整車的動力參數如下表4所示。
表4 奔馳S500混動版車型動力參數
2 新能源車型操作模式分析
在混動模式（Hybrid Auto Mode）下，其設計意圖主要是根據能效最優的原則進行驅動車輛行駛，優點是在于能量效率最優化，缺點是面對有些複雜的行駛任務難以适應。在純電動模式（EV Mode）下，其設計意圖主要是讓整車動力系統用電驅動，政策上減少用油。在電量保持模式（Hold Mode）下，其設計意圖是維持目前電池SOC（State of Charge），為未來純電或大功率行駛保持電量。在電量強充模式（Charge Mode）下，其設計意圖是提高目前電池SOC，為未來純電或大功率行駛預留足夠多的電量。EV、Hold、Charge這三種模式的優點是為使用者提供了自主規劃電量使用政策的途徑，使用者可以根據行駛任務自行切換，在降低油耗的同時，能提高駕駛樂趣，缺點是需要使用者對操作模式有一些了解，如需要參考使用者手冊說明等。概括起來，Hybrid Auto模式主要是合理使用發動機和電機兩個動力源的能量，EV模式是最大化使用電能，Hold模式是保持SOC電量在一定範圍，Charge模式是對電池強充電，提升電量。
2.1 Hybrid Auto模式功能政策分析
在Hybrid Auto模式下，動力系統根據路況及使用者駕駛風格自動決定混合動力驅動政策，原則上盡量使用電池進行電驅動行駛，盡量不起動發動機，以降低排放。但是如果使用者有急加速或者大扭矩駕駛需求時，也可以控制發動機起動。若使用者選擇了導航并設定了目的地，系統會參考預測的道路資料制訂精确的驅動政策，以充分使用電能而非燃油。Hybrid Auto模式下的功能政策分析如下表5所述。
表5 Hybrid Auto模式功能政策分析
2.2 EV模式功能政策分析
在EV模式下，當預計電池電量可以滿足剩餘行駛裡程，或者在城市擁堵工況下，若剩餘的電量可以完成整個擁堵工況，且擁堵工況結束後就有機會給電池充電，比如回家充電或者充電站充電，則可選擇EV模式。當車輛純電驅動時，若整車出現了相關情況，比如觸發強制降擋、駕駛員變速杆挂入S擋、車速超過限值或者電池溫度低于限值，則系統會自動退出EV模式。EV模式下的功能政策分析如下表6所述。
表6 EV模式功能政策分析
2.3 Hold模式功能政策分析
在Hold模式下，如果下一段行駛路程為城市擁堵工況或山地工況，則可根據擁堵時間和裡程等因素來估算擁堵過程中需要消耗的電池SOC，得到最低SOC要求，在進入低效率或大功耗工況前等SOC到達目标值後，可選擇Hold模式。系統會盡量維持高壓電池中的電量不變，使用很少一部分電能。Hold模式下的功能政策分析如下表7所述。
2.4 Charge模式功能政策分析
在Charge模式下，如果下一段行駛路程為城市擁堵工況或山地工況，則可根據擁堵時間和山地裡程等因素來估算擁堵過程中需要消耗的電池SOC，得到最低SOC要求，在進入低效率或大功耗工況前若目前SOC低于最低SOC要求，可選擇Charge模式給電池充電。系統會盡量為高壓電池充電，為下一段距離較長純電行駛做準備。Charge模式下的功能政策分析如下表8所述。
表7 Hold模式功能政策分析
表8 Charge模式功能政策分析
3 操作模式智能控制分析
3.1 基于雷達的能量回收政策
基于雷達的能量回收控制政策可以通過檢測本車與前車的距離進行提前預判，以觸發能量回收機制。當本車接近前車時，可以通過加速踏闆振動提醒使用者松開加速踏闆，此時車輛将進入滑行模式或能量回收模式。當本車檢測到與前車的距離縮短，則可以主動啟用能量回收政策，對車輛進行提前減速。通過借助雷達資訊，達到不僅控制車輛安全駕駛，也能提前回收一些能量，提高整車的續駛裡程。
3.2 基于路徑的智能能量管理政策
基于路徑的智能能量管理控制政策，可以根據導航以及交通路況等資訊，合理規劃電量使用情況，以提升整個行駛任務的總體能量使用率。根據雷達、交通信号燈、限速标志、轉彎及環路等路況資訊，控制系統計算出最佳的車輛滑行時機，并提醒駕駛員松開踏闆。在需要的時候進行主動能量回收，有效減少機械制動頻繁參與，減少能量浪費。
3.3 基于提前預測的智能控制政策
基于提前預測的智能控制政策，可以利用導航資訊來判斷車輛什麼時候應該對電池充電以及充多少電量，盡量減少燃油消耗。比如，根據導航提供的道路坡度資訊，當車輛要經過一個山坡的時候，在上坡時采用電機輔助驅動車輛，減少發動機燃油消耗，在下坡時可充分回收能量。基于導航資訊，控制系統保證車輛到達坡頂時電池電量達到一定值，下坡時回收的能量恰好充滿電池，進而實作節能減排。
4 能量管理模式設計分析
針對整車的能量管理功能開發設計，本文也提出相應的系統架構方案，根據車輛工況資訊，實作電能的充分及高效利用。如圖3，利用導航系統使用者出行規劃和路況預測功能，擷取總體路況資訊或者臨近的幾個路段資訊，然後進行全局能量規劃，并基于操作模式的選擇和電池SOC值情況，進行車輛行駛控制。同時，車輛可以回報目前可用的電能和實際能耗情況，以支援閉環控制開發。
圖3 能量管理模式開發架構圖
未來的能量管理政策應充分與車載導航系統相結合，開發基于導航的智能控制政策，根據行駛任務及路況資訊，智能規劃各路段的電能使用政策，提升能量利用效率。基于導航系統擷取目前實時或将來的路況資訊，結合工況及行駛特征進行工況預測，根據典型工況裡程、能耗特性，後續工況的類型及長度，進行全局能量規劃。然後根據目前實際SOC、選擇的操作模式以及目标SOC，進行混動控制政策開發，實作能量管理功能。
5 結束語與展望
在汽車電氣化、智能化、網聯化不斷發展的趨勢下，如何設計出更為有效的駕駛模式以供使用者選擇和使用是新能源汽車動力系統功能開發的關鍵技術點之一。
（1）目前自主開發的新能源車駕駛模式一般有經濟模（Eco Mode）、正常駕駛模式（Normal Mode）、運動模式（Sport Mode），建議引入 Hybrid Auto、EV、Hold、Charge等管理模式，以增加産品魅點，并考慮在實車上顯示相關的模式狀态，而其他的顯示則可遵循國家标準。
（2）在車輛功能開發過程中應積極探讨類似的模式方案，比如能量回收模式等級分為強、中、弱，可以由使用者選擇合适的能量回收等級模式，以增加車輛駕駛樂趣。
（3）随着未來智能網聯技術的不斷發展，各類操作模式應緊密結合智能網聯進行協同開發，在不同的車輛駕駛模式下，開發基于導航路徑的智能能量管理政策，智能規劃不同能量的使用政策，同時娛樂系統和HMI設計出不同的車輛駕乘氛圍。