杜鵬，王馨寧

（1.濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東青州 262500；2.濰坊博海學(xué)校，山東濰坊 261000）

新能源汽車

混合動力汽車技術(shù)綜述

杜鵬1，王馨寧2

（1.濰坊工程職業(yè)學(xué)院，山東青州 262500；2.濰坊博海學(xué)校，山東濰坊 261000）

伴隨對能源和環(huán)境的重視程度的提高，混合動力正在為了汽車行業(yè)發(fā)展的重要發(fā)展方向。文章由兩部分組成：重點(diǎn)分析了汽油機(jī)和電動機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)；詳細(xì)介紹油電混合動力汽車的工作原理和主要的工作模式，并梳理了一下混合動力系統(tǒng)的評價指標(biāo)。

混合動力；汽油機(jī)；電動機(jī)

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.002

CLC NO.: U461.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-04-02

引言

混合動力是指汽車上同時配備電動機(jī)和汽油機(jī)，在兩者共同配合下使汽車獲得良好的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性的動力系統(tǒng)。過去國內(nèi)對混合動力的認(rèn)識較少，但隨著近年來豐田和本田等品牌混合動力轎車在國內(nèi)市場逐步發(fā)力（性價比逐步提升），熱度逐漸增加。

1、汽油機(jī)和電動機(jī)

下面來談一下汽油機(jī)和電動機(jī)的特點(diǎn)。汽油機(jī)優(yōu)點(diǎn)突出：技術(shù)非常成熟，使用方便，可靠性高。汽油可以通過燃燒轉(zhuǎn)化為動能。汽油機(jī)缺點(diǎn)則是起動時（低功率）油耗高、汽油燃燒不充分，怠速時發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)；廢氣對環(huán)境的污染；動能無法轉(zhuǎn)化。

電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：電驅(qū)動汽車，無怠速，需要的時候能力隨叫隨到，停車時即可停止工作；能量可以回收。

電動機(jī)的缺點(diǎn)：續(xù)航里程短，充電麻煩，如果增加蓄電池容量，將導(dǎo)致汽車重量明顯增加。

2、油電混合的基本原理

油電混合俗稱雙擎技術(shù)，是指發(fā)動機(jī)有兩個動力輸出裝置：發(fā)動機(jī)和電動機(jī)。油電混合將兩者結(jié)合成一個整體，取長補(bǔ)短，利用汽油機(jī)和電動機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，屏蔽掉了他們的缺點(diǎn)。

汽油機(jī)和電動機(jī)結(jié)合主要考慮通過調(diào)整汽車的整體負(fù)載，提高汽車的實(shí)際效率。

其中負(fù)載率是指汽車在使用過程中負(fù)載越高，則整體的負(fù)載率越高。

效率：試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)合適的負(fù)載條件下，發(fā)動機(jī)的實(shí)際效率會更高，汽油機(jī)一般處在中等負(fù)載時效率最高。但發(fā)動機(jī)在實(shí)際工作過程中，包括起步加速、均速、急停等多種工況，在不同的工況下效率相差巨大，這就需要電動機(jī)的介入并發(fā)揮它的優(yōu)勢。

電動機(jī)的加入調(diào)節(jié)可汽油機(jī)負(fù)載率，使整體發(fā)動機(jī)的效率更加長期的處在合適的區(qū)間范圍內(nèi)：1）負(fù)載率較低時，電動機(jī)將汽油機(jī)多余的能量回收，給蓄電池充電；2）負(fù)載率較高時，電動機(jī)幫汽油機(jī)分擔(dān)一部分負(fù)載；3）負(fù)載率超低時（堵車時，重復(fù)啟動），汽油機(jī)完全熄火，電機(jī)工作。此時，單純利用電機(jī)驅(qū)動，省去了汽油機(jī)怠速時的油耗。

3、油電混合動力的主要工作模式

3.1 動能回收模式（剎車和滑行）

汽油機(jī)或柴油機(jī)提到一定速度時無法進(jìn)行能量回收，特別是滑行或剎車時的多余能量均通過汽車零部件或剎車片的摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，白白的損失掉了，無法轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀冃枰钠噭幽堋；旌蟿恿ο到y(tǒng)的引入，可以將多余的能量通過電動機(jī)轉(zhuǎn)化為電能儲存起來。

3.2 行駛過程中的充電模式

性能優(yōu)異的混合動力車在行駛過程中電動機(jī)也會積極的提高負(fù)載率，并將多余的能量回收起來，儲存到蓄電池里。當(dāng)汽油機(jī)的運(yùn)行效率較低時（如等紅燈、市區(qū)堵車需反復(fù)啟停），將前期儲存的能量提取并用到汽車的正常行駛過程中。

3.3 純電動機(jī)驅(qū)動模式（汽油機(jī)停機(jī)、電動機(jī)驅(qū)動、電池充電）

超低負(fù)載（如超低速或等紅燈）時，只需要電動機(jī)驅(qū)動。過去單純依靠汽油機(jī)工作時大部分的能力將通過發(fā)動機(jī)的運(yùn)行轉(zhuǎn)化為熱能散發(fā)出去，經(jīng)濟(jì)型較差。

3.4 純油驅(qū)動模式（汽油機(jī)工作、電動機(jī)停機(jī)、電池電量不變）

有的情況混動汽車只有汽油機(jī)工作。純油驅(qū)動的情況：1）汽車正好處于最高效區(qū)域。2）電池電量已經(jīng)充滿。

3.5 強(qiáng)制充電模式（汽油機(jī)被迫運(yùn)行、發(fā)動機(jī)發(fā)電、蓄電池充電）

電池電量已經(jīng)用光，此時混合動力較為尷尬：夏天由于開空調(diào)，電量過渡損耗，等紅燈或堵車過程中需要發(fā)動機(jī)重新啟動，怠速運(yùn)行。

3.6 油電共同驅(qū)動模式（汽油機(jī)驅(qū)動、電動機(jī)驅(qū)動和電池供電）

啟動或超車過程油門一腳到底時需要的功率最高時，汽油機(jī)、電動機(jī)配合共同輸出最高的動力。在查看油電混合雙擎的汽車功率時需要把電動機(jī)的功率考慮進(jìn)去。

4、插電式混合動力

相對于油電混合動力，插電式混合動力所用的電池容量更高，可以滿足日上上班高峰或短途的純電動行駛（100KM內(nèi)），但需要額外的充電。實(shí)際運(yùn)行時的工作原理與傳統(tǒng)混合動力相近：當(dāng)用電時最經(jīng)濟(jì)則用電；當(dāng)用油最經(jīng)濟(jì)時發(fā)動機(jī)則運(yùn)行。

5、非直連混動

汽油機(jī)只用于發(fā)電、給蓄電池充電，不直接驅(qū)動汽車，汽車的能量只能來自蓄電池。

6、混合動力系統(tǒng)的評價

混合動力系統(tǒng)的評價指標(biāo)：

1）行駛過程中油電混合動力的銜接是否平順，如純油動力切換到純電模式；

2）能力管理效率。影響效率的重要因素：汽油機(jī)的燃燒效率，汽油機(jī)最好的燃燒效率現(xiàn)在的做法是自然吸氣配合燃燒的阿特金斯循環(huán)（壓縮比和膨脹比特性比傳動汽油機(jī)的奧拓循環(huán)燃燒效率更高，但充氣效率較低，同排量發(fā)動機(jī)功率可能較低），混合動力的發(fā)動機(jī)應(yīng)該配合寬域段（多轉(zhuǎn)速）的阿特金斯循環(huán)。

3）電機(jī)的效率

多數(shù)的混合動力汽車配備了多款不同型號的電機(jī)：1）低功率時小電機(jī)工作；2）功率增加、不太高時，大電機(jī)工作；3）功率稍大時，汽油機(jī)介入并且對電動機(jī)進(jìn)行充電；4）功率要求最高時，汽油機(jī)配合大、小電機(jī)共同驅(qū)動汽車。

7、總結(jié)

油電混合的出現(xiàn)，解決了單純利用汽油機(jī)和電動機(jī)的弊端，使汽車更加注重經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)和環(huán)境的雙贏。

Summary of Hybrid Electric Vehicle Technology

Du Peng1, Wang Xinning2
( 1.Weifang engineering vocational college, Shandong Qingzhou 262500; 2. Weifang bosea school, shandong weifang 261000 )

Hybrid electric vehicle is an main direction of the automotive industry. This article includes two parts : analyzes the advantages and disadvantages of gasoline engine and electric motor; describes the working principle of hybrid electric vehicles and the main mode of operation.

hybrid electric vehicle; gasoline engine; electric motor

U461.9

A

1671-7988(2016)10-04-02

杜鵬（1984-），男，研究生，講師，就職于濰坊工程職業(yè)學(xué)院，主要研究方向?yàn)楣こ虣C(jī)械的密封技術(shù)。