混合动力汽车的探索与研究

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2.2.2 轻混合动力系统

代表车型是通用的混合动力皮卡车。该混合动力系统采用了集成起动电机（也就是常说的Integrated Starter Generator，简称ISG系统）。与微混合动力系统相比，轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的起动和停止，还能够实现在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20％以下。 2.2.3 中混合动力系统

代表车型是本田旗下混合动力的Insight, Accord 和Civic都属于这种系统。该混合动力系统同样采用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同，中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增加了一个功能，在汽车处于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高，可以达到30％左右，目前技术已经成熟，应用广泛。 2.2.4 完全混合动力系统

代表车型是丰田的Prius 和未来的Estima。该系统采用了272-650v的高压起动电机，混合程度更高。与中混合动力系统相比，完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50％。该技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。

3 混合动力汽车的节油原理

混合动力汽车可通过下列途径达到节油目的选择较小功率发动机；取消发动机怠速；控制发动机工作在高效区；发动机断油；适当增大电池SOC(State of Charge)窗口；回收再生制动能量。

3.1 选择较小功率发动机

并联混合动力汽车的基本控制策略为：通过限制发动机的工作区间，将发动机

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控制在高效率区运行，提供所要求的扭矩 ；将电机作为载荷调节装置，当需要大扭矩输出时参与驱动，当需要小扭矩输出时吸收发动机能量进行发电，并将电池组的电量状态维持在高效率区间内。发动机的选择只需满足整车要求的平均功率即可，因此降低了发动机需求功率。发动机功率降低带来如下优点：减小功率损失，提高了发动机的效率；所消耗的燃油减少，相应降低了油耗。原来传统汽车需求的6缸机降为4缸机，即可满足混合动力汽车的整车要求。研究表明，发动机由大功率降为中等功率，可节油 5％～15％=4。

3.2 取消发动机怠速

大型柴油机怠速1 h消耗燃油约3.785L。按照统计的城市公交客车循环工况 ，发动机怠速时间约占整个循环时间的30％～40％：如果一辆公交汽车每天运行8 h，则怠速燃油消耗将达到9～12L，可见取消发动机怠速有利于节约燃油。混合动力汽车通过控制策略，可以实现发动机的起动与停止。当车速为零、加速踏板松开时，程序控制自动关闭发动机；当加速踏板踩下时，程序控制电动机在0.5 S内起动发动机，实现发动机无怠速控制。研究表明，取消发动机怠速可节油5％～l0％。

3.3 控制发动机工作在高效区

传统汽车其动力来源只有发动机。为满足汽车的各种动力性能要求，发动机必然要选择的很大，使得汽车在绝大多数情况下的低负荷运行时，造成发动机在较小负载区域内工作，因此使发动机经济性和排放性变差。发动机在较高的负荷率及中高转速下工作时发动机的平均效率明显提高。混合动力汽车通过控制策略并选用了较小功率的发动机，可使绝大多数的工作点落在发动机的高效区问。在低速低负荷时如果电机能够满足需求功率，则电机单独驱动，实现纯电动模式；如果电机不能够满足需求功率，则控制发动机工作在高效区，剩余的功率为电池充电，以提高燃料利用率。而在汽车急加速和爬坡、发动机满足不了整车需求时，电机参与工作，实现电机助力联合驱动模式。控制发动机工作在高效区，可以实现节油。研究表明，控制发动机工作在高效区，可以节油5％一l0％。

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3.4 发动机断油控制

当松开加速踏板使汽车减速时，可以控制发动机高速反拖断油，直到怠速恢复供油为止，实现节油目的。研究表明，控制发动机断油，可节油5％。

3.5 适当增大电池SOC窗口

对于能量平衡型的混合动力汽车 (所谓能量平衡型是指汽车经过某一循环工况后 ，电池的荷电状态SOC的变化 ASOC=O或IASOC(

3.6 回收再生 制动能量

当车辆滑行或制动时，传统汽车通过机械制动系统将车辆的动能转化为热能，消耗在转动鼓(盘)上而浪费掉。混合动力汽车由于加装了电机系统，在车辆滑行或制动时，可利用电机吸收能量，回馈到电池组中储存起来。为了最大限度地回收再生制动能量，控制策略应是优先由电机再生制动，当电机满足不了整车制动强度或电池的SOC达到最大限值时，机械制动参与工作以实现制动的可靠性。在制动过程中，整车控制策略分配制动力矩，实现电机最大限度地回收再生制动能量。研究表明，由于电机再生制动能量的回收可节油5％—12％。

综合采取上述措施，可大大降低整车油耗，达到节油30％—50％的目标。

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4 国内外混合动力汽车的发展状况

4.1 国内发展状况

我国混合动力/电动汽车发展概况

谈到汽车新能源的发展，在中国还往往停留在电动汽车的探索上。在新世纪，汽车发展的技术路线趋于理智而统一：近期从油电混合动力下手大幅度降低油耗和排放；长远靠资源极为丰富，且完全没有污染的氢动力燃料电池重新定义汽车。氢动力燃料电池车，是一项必须关注的前沿技术，但仅仅是“关注”即可。而混合动力车的研发倒应该是当务之急。一是混合动力车并非什么远在天边的高科技，又有成熟的商品化车型可借鉴。二是混合动力车特别适合中国大城市交通普遍拥堵，汽车频繁制动的国情，节能治污的效果可以发挥到极致。

目前，《混合动力电动汽车标准》的研究与制定，已经由中国汽车技术研究中心协助整理完毕，并通过了科技部的验收，上报主要负责国家度量衡体系的全国标准管理委员会等待批准，即将择日出台。

“混合动力车标准即将出台，这意味着混合动力车很快就能上市销售了。”中国汽车技术研究中心汽车技术情报研究所总工程师、汽车产业政策研究室主任黄永和日前告诉记者。

混合动力电动车标准即将出台，企业界的混合动力车的量产研究，也正在如火如荼地进行。

据来自科技部的消息，近期，国家将有一笔专项的拨款发放给长安，主要用于自主品牌的混合动力车的研究。江陵将成为长安的混合动力车研究基地。

“我们的混合动力车研究是国家863计划的一部分，拨款是肯定的。”长安集团宣传部部长刘跃肯定了拨款的说法。但对具体拨款数额和混合动力车生产基地的问题，刘表示不知详情。

政策胎动，闻风而动者不仅仅只有长安一家。

一汽集团宣传部副部长沃仲声告诉记者，“我们和丰田关于混合动力车项目的合作正在顺利进行。按照原计划，今年Prius即将投产。”今年4月份上海国际车展上，一汽红旗已经提前推出了完全自主研发的混合动力车。

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