发动机与电驱热源的协同与切换

课程大纲

• 能梳理混动整车 HT/LT/制冷/电池/座舱多回路的热源—热汇版图与温度级差
• 能设计发动机余热用于座舱/电池/DHT 加温的路径，并规避温度阶差过大导致的超调
• 能建立“为供暖起机 vs 热泵/PTC 电加热”的能量最优判据并给出起机门限
• 能管住发动机 on/off 与模式切换的瞬态热（热冲击、热浸、催化器起燃保持）
• 能在高温工况下协调发动机与电驱共用前端散热器的散热预算

1. 混动多热源多温区版图与 HT/LT 回路耦合阀位
   • HT（发动机）/LT（电驱）/制冷/电池/座舱多回路与温度级差
   • HEV/PHEV/REEV/DHT 下各热源的时序特征差异
   • 发动机的两面性：高温工况是负担、冬季是“免费”热源
   • 混动电机热源不是只有高压一档：P0/P1 侧的 BSG/ISG 在 48V MHEV 上电压平台只有 48V，峰值功率与产热量级、冷却方式（风冷或独立低温小回路）都与高压 P2~P4 电驱不同，热源清单与温区划分要分开列（架构差异前指 B2-02）
   • HT/LT 回路热耦合的阀位设计（承接 B3-01/B3-06）
2. 发动机余热的三条利用路径与温度阶差超调
   • 发动机冷却液热 → 座舱暖风芯体（承接 B3-06 余热采暖）
   • 余热暖电池、暖 DHT 油的温度阶差与超调风险
   • 排气余热与催化器起燃的热耦合（承接 F2-03）
3. engine on/off 与模式迁移的瞬态热
   • engine on/off 的热冲击与停机后的热浸/冷凝
   • 催化器起燃保持与冷起动排放窗口
   • 模式迁移时各回路温度尖峰的抑制
   • 多通阀/水泵在切换过程中的调度时序：通用机理（三段式「泵降速→阀走行程→稳定延时→泵恢复」、水锤限速切换、危险中间态绕行、断流窗口上限）统一由 K3-09 承载，多路热请求合成为单一执行器需求的仲裁规则见 K3-08，本课不重讲；本课只讲混动特有的附加约束——HT/LT 跨温区切换时高温侧冷却液灌进低温回路的温度阶差与超调（用 T_mix 估），以及 engine on/off 与阀路切换的先后关系（停机后主泵是否续转、催化器起燃保持期间不得把 HT 回路切走）
4. 起机供暖 vs 热泵/PTC 的能量最优判据
   • 何时“值得”用发动机热：与热泵/PTC 的能量账对比
   • 纯为供暖起机 vs 热泵/PTC 电加热的等效能量比较
   • 发动机保温 vs 让其自然冷却的取舍
   • 预测性协调：导航/环境温/SOC 前瞻（承接 K7-01）
   • 定量兑现的出口：本课交的是判据与门限，不交模型——发动机热子模型、起机—热双向闭环的建模与收敛、CD/CS 工况驱动见 J1-10；tools 栏里的 GT-SUITE 是在那门课里真正跑起来的
5. 起机触发源全集、门限整定与起停防抖
   • 排放与 NVH 约束下的起机门限设定；注意耐久/维护性触发的强制起机与用户可感知性直接冲突——它可能在用户看来「毫无理由」地起机并保持一段时间，门限与提示策略要一起定
   • 起机触发源不止「供暖热需求／SOC／发电需求」三支，还有一支【耐久/维护性触发】：当累积欠温统计量（暖机完成率、油温欠温积分、催化器超 T50 暴露时长）越限，或长期纯电运行导致发动机连续数周不转时，强制起机并保持一段时间。它的目标温度与保持时长定法与热需求触发相反——不追求最快升温，而要维持在阈值以上足够久。既然要烧油，就与座舱预热/电池加热/起燃保持合并执行（复用本节的能量最优仲裁框架，见 case「一次起机同时供暖、暖电池、发电」），不做空转。统计量定义与维护性热策略的展开前指 F4-03，机油侧后果前指 F3-01
   • 起停抖动抑制的三个整定量：起机迟滞带（T_on 与 T_off 之差）、最小运行时间 t_run,min（下界由油温进入燃油/水分蒸发窗口与催化器起燃保持决定，见 F3-01/F2-03）、最小停机时间 t_off,min。代价函数与纯电侧不同——这里抖动的直接代价是冷起动排放尖峰与 NVH，不是执行器寿命；迟滞与最小驻留的通用机理见 K3-01，本课只做「被控对象是发动机」这一特化
   • 起机门限与切换策略除工程边际账外，还受 CD/CS 两段加权的申报口径反向约束：电量消耗段（CD）与电量保持段（CS）里热管理的角色不同，同一门限在两段的得失方向可能相反——机理点到为止，试验规程与加权算法见 L3-04，标定量整定见 K6-11
   • 边界声明与标定转接：本课给的是能量最优判据与门限的**定法**，把对比式做成可标定 MAP（轴的选取、扫描顺序、台架条件与验收）见 K6-11；且起机仲裁最终不只是热账，还叠加 SOC、驱动功率需求与排放约束，整车级的联合寻优见 B4-04/K3-07
6. 热请求—授权协议：接口、安全、回退与热缺口填补
   • 与整车模式管理（K3）的接口——写成「热请求—授权协议」而不是单向置位信号：热管理侧发出的是**请求**（请求类型＝供暖/电池加热/催化器保温，请求热功率与紧迫度，期望持续时长），动力域/HCU 回的是**授权回执**（批准/降功率批准/延迟批准/拒绝＋拒绝原因码），是一条带回执的双向协议。申请—分配契约的通用方法（契约不清导致死锁或震荡）见 B4-04，信号新鲜度与超时字段见 K2-02，条款字段写法见 K4-07，本课不重讲
   • 功能安全与降级：热源丢失/过热的 fail-safe 策略；起停请求链是跨 ECU 链路（TMS→VCU/HCU→发动机管理），须按 K2-03 做 ASIL 分解并明确安全状态由谁保持，链路失联时的默认取向是「不请求」而不是「保持上次请求」
   • 拒绝、延迟与降功率批准下的确定性回退：三种非满足回执各对应一条预先定义的退路，且必须是确定性的（同一回执必到同一状态），不能留给标定临场处理；授权超时按 K2-02 的从节点超时兜底范式处理，回退动作与故障降级共用同一套等级语言（正常/性能降额/跛行），见 K5-02。B2-02 已给的三条退路与 PTC 斜坡接管只引用、不重写
   • 热缺口预填：请求被拒或被延迟时，热缺口 Q_gap 的分配有三条腿——PTC/热泵顶多少（受 K2-06 的低压供电容量与 K3-07 的整车热功率预算约束）、座舱目标设定退让多少（出风温度塌陷量就是可感知性上限）、蓄热与热惯性能续命多久（τ = m·c_p/(UA)，见 B4-04）。本课只给分配结构与优先序，具体门限与 PTC 退坡斜率的扫描整定见 K6-11，不在此给数
7. 高温工况前端散热预算与空气侧串扰
   • 发动机与电驱共用前端散热器的散热预算竞争
   • 高温工况发动机+电驱+电池+空调冷凝器抢风的散热预算分配：按层叠次序逐级校核进风温度，不是把各器台架散热能力直接相加（前指 G7-02）

• 冷机低温频繁起停，催化器反复冷却，每次冷起动都是一次排放尖峰——起燃没保住
• 为座舱供暖就起机，却没跟热泵/PTC 比过能量代价，白付油耗、排放和 NVH
• 把发动机 HT 高温热直接灌进电池/低温回路暖电池，温度阶差太大、控温超调，反伤电池
• engine 停机后热浸与冷凝没管，下次起动可驾驶性差、进气/EGR 那类还有冷凝腐蚀风险
• 发动机与电驱共用前端散热器，高温工况互抢散热却没做散热预算与 AGS/风扇协调→双双高温
• 把「起机供暖 vs 热泵/PTC」的账算成裸比较：既没扣掉同一次起机顺带发出、且被真正用掉的那部分电（边际抵扣），也没把燃料焦耳与电池焦耳折到同一口径——两侧各差一个效率因子，比值能被扭曲数倍，直接翻转起机门限
• 前端散热预算只算发动机与电驱两份热，漏掉同一股风里的空调冷凝器与中冷器；反过来又把电池 chiller 负荷在空气侧单列成第三股——chiller 吸走的热最终仍由冷凝器（或水冷冷凝器经 LTR）排掉，重复计一遍同样把预算做错
• 把热请求当成能直接支配发动机的命令写进模式表：模式表里给发动机排了一格目标状态，实车上这一格根本不归热管理写，请求被拒后模式机卡在过渡态出不来

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