提高汽车燃油经济性的措施

改进方案D：电动系统提供30％~50％的全部动力，具有电力单独驱动驾驶循环，但是电力驱动并不覆盖全部的功率范围。如果仅直观对比混合动力和基础车型的油耗，混动技术确实可以显著改善汽车的燃油经济性。但是进一步分析数据，将燃油经济性提高率和成本增加率相除，就可以得到各种方案下油耗改进与成本增加的效率对比，如图4-1所示，纵坐标的数值越大，表明该方案的经济性越高。此时发现，如果从投入和产出的经济角度比较，整车与发动机的改进方案A和B是最有效率的。改进方案B的改进效率更是在大部分车型中领先于其他节油技术，在微型车和紧凑型这两种车型上，基于目前的技术发展水平，改进方案B的改进效率达到了改进方案C和D的2倍左右。当然随着混合动力技术的提高，该技术的改进效率会不断提高，但是从经济角度来看，最近10年左右，整车与发动机的改进技术方案，才是汽车制造商提高燃油经济性的技术方向。未来10年内高效混合动力的技术成本还比较高，在乘用车市场的占有率还处于推广的初期，还不能很快成为主流产品。节油技术产品的市场份额对汽车公司平均油耗(CAFC)的改善有重大影响。如图4-2所示，比如现阶段混合动力技术能够降低油耗达50％，由于混合动力轿车成本高，可能最近10年内仅占公司销售量的10％，公司平均油耗仅能降低5％，低于高效内燃机技术对公司平均油耗的影响。

4-1 四种方案下不同车型的燃油经济性的对比

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图4-2 比较混合动力和高效内燃机技术

对降低公司平均油耗的效果

综合以上分析，本文认为混合动力的发展应该与高效整车和发动机改进技术相结合，因为即使在混合动力平台下，只有发动机、整车和电动系统的技术同时改进，才能推动混合动力技术的不断发展，两者是协调和统一的。应该推广的是混合动力搭载高效发动机的双赢方案。如果从汽车产业的整体来看，整车和发动机的节油技术改进应该是未来10年内汽车产业低碳化发展的主要方向。 4.3 混合动力提高汽车燃油经济性的措施

混合动力电动汽车主要通过以下途径达到提高燃油经济性的目的：限制发动机怠速；制动能量回收；降低发动机排放量；提高发动机效率；提高发动机附件工作效率。

（1）限制发动机怠速

发动机平均有20%的时间处于怠速状态，当发动机或车辆减速时将其关闭大约能降低5%~8%的燃油消耗。与传统启动电机相比，混合动力汽车采用大功率电机能快速启动发动机，3~5kW的电机在0.5s之内就可以把发动机拖动到正常转速之上，可降低部分油耗，并减少燃料不完全燃烧产生的HC排放。

（2）回收制动能量

混合动力汽车采用电机可回收车辆的部分动能，制动能量回收的多少与电机的功率与电机的功率储能装置容量有关，回收比例必须与车辆摩擦制动时消耗的能量一致，否则驾驶员进行制动时车速会下降的太快或发生点头。制动能量回收一般在车速16km/h以下时不起作用，因为低速时回收制动能量也容易造成车辆点头。

（3）降低发动机排量

车辆行驶时并不总是需要发动机提供峰值功率。在混合动力系统中，电动机能为

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发动机提供功率辅助，使在降低发动机的排量时不影响车辆的动力性。在给定的负荷下，排量小的发动机摩擦损失、热损失和泵气损失都比较小。

（4）提高发动机效率

发动机在低负荷时效率很低，采用混合动力系统可以使发动机尽量工作在高效区，主要原因是：电机能在低速和低负荷时提供助力，使发动机在停车、怠速等工作效率较低的情况下关闭， 减少油耗和降低排放；车辆在高速行驶时，由于电机的高转矩特性使发动机在转速较低、效率较高时仍能维持足够的加速度， 电机助力也可减少发动机的瞬态工况；电机和变速器的优化匹配使发动机可以运行于高效的工况区域；电机的助力便于在进行发动机设计时采用一些革新技术。

（5）提高发动机附件的工作效率

采用电机驱动发动机附件可以使其相对于发动机独立地工作。传统车辆的电器附件最高电压只有14V，电路系统的损耗较大，导线的成本也较高。而混合动力系统则采用高压电， 可以减少能量损失， 提高车辆的燃油经济性。 4.4 混合动力汽车提高燃油经济性的主要策略

按动力耦合方式的不同，可将混合动力汽车分为串联、并联和混联3 种形式。串联式混合动力汽车（SHEV）使用发动机驱动发电机发电，发出的电能通过电动机来驱动车辆，串联式混合动力汽车的最大特点是不管在什么情况下，最终都要由电动机来驱动车辆。并联式混合动力汽车（PHEV）使用发动机和电动机直接驱动车辆。发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系统提供转矩。在不同路面上既可以共同驱动，又可以单独驱动。

实际上无论哪种形式的混合动力汽车都能在充分发挥每种动力各自功效的同时，使两种动力互为补充，取长补短。这样，车辆可以针对行驶状况作出动态的快速反应，以及显著降低燃油消耗量和排放污染。从目前的研究来看，混合动力汽车是实现环境、经济和技术三方面指标优化的主要途径。混合动力汽车与纯电动汽车和燃料电池电动汽车相比在动力性能、续行里程、使用方便性等方面都有优势。

混联式动力汽车的控制策略

混联式动力汽车的控制策略的基本思路通常有两种：一是直接法, 即直接将优化目标表示为系统状态变量、控制变量等的函数；二是间接法，即最小损失法， 从计算

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当前驱动条件下各个部件的效率入手，得到整个系统的能量（功率）损失。损失最小的状态变量就是当前驱动条件下应该选择的状态变量，驱动条件常用驱动轴的转矩和转速来表示。下面对由这两种基本思路出发得到的发动机恒定工作点模式做简要的介绍和分析。

这种策略采用发动机作为主要动力源。电机和电池通过提供附加转矩的形式进行功率调峰，使系统获得足够的瞬时功率。由于采用了行星齿轮机构使发动机转速可以不随车速变化，使发动机工作在最优的工作点， 提供恒定的转矩输出，而剩余的转矩则由电机提供。由电动机负责动态部分，以避免发动机动态调节带来的损失， 而且与发动机相比， 电机的控制也更为灵敏， 容易实现发动机最优工作曲线模式。这种策略从静态条件下的发动机万有特性出发， 经过动态校正后， 跟踪由驱动条件决定的发动机最优工作曲线， 从而实现对发动机及整车的控制。在这种策略下，让发动机工作在万有特性最佳油耗线上，发动机在高于某个转矩或功率限值后才会打开。发动机关闭后，离合器可以脱开（避免损失）或接合（工况变化复杂时，发动机起动更为容易）。只有当发电机电流需求超出电池的接受能力或者当电机驱动电流需要超出电机或电池的允许限值时，才调整发动机的工作点。

从车辆结构特点和控制策略上分析，混合动力电动汽车充分利用了传统汽车和纯电动汽车的技术成果，虽然增加了车辆的复杂度，如果匹配设计合理，可以有效地降低油耗，是传统内燃机汽车向零排放低能耗车辆过渡的实用方案之一。

5 总结

在这个能源越来越紧缺的今天，能源的消耗利用与我们的生存息息相关。而汽车作为我们主要的交通工具，燃油的经济性问题就显得尤为重要。在科技越来越发达的今天，通过科学的技术可以改善汽车燃油的经济性。同时也要配合自身对汽车的合理使用。只要掌握影响汽车燃油经济性的因素。从技术和使用两个层面加以改进。就能有效提高汽车燃油经济性，为实现绿色、低碳生活作贡献。

在论文的写作过程中，有很多不足之处，不合理的地方。在此要多谢我的指导老师的指导。由于个人能力水平有限，在完成论文的过程中也得到了同学们的帮助，在此也感谢他们的帮助。四年时光，弹指一挥间，以这篇论文作为结尾。谢谢母校四年来的培养，老师的淳淳教诲，同学的友善帮助。希望未来我们继续加油，一起努力！

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