混合動力汽車技術綜述

杜鵬，王馨寧

（1.濰坊工程職業學院，山東青州 262500；2.濰坊博海學校，山東濰坊 261000）

新能源汽車

混合動力汽車技術綜述

杜鵬1，王馨寧2

（1.濰坊工程職業學院，山東青州 262500；2.濰坊博海學校，山東濰坊 261000）

伴隨對能源和環境的重視程度的提高，混合動力正在為了汽車行業發展的重要發展方向。文章由兩部分組成：重點分析了汽油機和電動機的優缺點；詳細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的評價指標。

混合動力；汽油機；電動機

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和汽油機，在兩者共同配合下使汽車獲得良好的經濟性和環保性的動力系統。過去國內對混合動力的認識較少，但隨著近年來豐田和本田等品牌混合動力轎車在國內市場逐步發力（性價比逐步提升），熱度逐漸增加。

1、汽油機和電動機

下面來談一下汽油機和電動機的特點。汽油機優點突出：技術非常成熟，使用方便，可靠性高。汽油可以通過燃燒轉化為動能。汽油機缺點則是起動時（低功率）油耗高、汽油燃燒不充分，怠速時發動機空轉；廢氣對環境的污染；動能無法轉化。

電動機的優點：電驅動汽車，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。

電動機的缺點：續航里程短，充電麻煩，如果增加蓄電池容量，將導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，是指發動機有兩個動力輸出裝置：發動機和電動機。油電混合將兩者結合成一個整體，取長補短，利用汽油機和電動機的優點，屏蔽掉了他們的缺點。

汽油機和電動機結合主要考慮通過調整汽車的整體負載，提高汽車的實際效率。

其中負載率是指汽車在使用過程中負載越高，則整體的負載率越高。

效率：試驗發現合適的負載條件下，發動機的實際效率會更高，汽油機一般處在中等負載時效率最高。但發動機在實際工作過程中，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，這就需要電動機的介入并發揮它的優勢。

電動機的加入調節可汽油機負載率，使整體發動機的效率更加長期的處在合適的區間范圍內：1）負載率較低時，電動機將汽油機多余的能量回收，給蓄電池充電；2）負載率較高時，電動機幫汽油機分擔一部分負載；3）負載率超低時（堵車時，重復啟動），汽油機完全熄火，電機工作。此時，單純利用電機驅動，省去了汽油機怠速時的油耗。

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）

汽油機或柴油機提到一定速度時無法進行能量回收，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變為熱能，白白的損失掉了，無法轉變為我們需要的汽車動能。混合動力系統的引入，可以將多余的能量通過電動機轉化為電能儲存起來。

3.2 行駛過程中的充電模式

性能優異的混合動力車在行駛過程中電動機也會積極的提高負載率，并將多余的能量回收起來，儲存到蓄電池里。當汽油機的運行效率較低時（如等紅燈、市區堵車需反復啟停），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 純電動機驅動模式（汽油機停機、電動機驅動、電池充電）

超低負載（如超低速或等紅燈）時，只需要電動機驅動。過去單純依靠汽油機工作時大部分的能力將通過發動機的運行轉化為熱能散發出去，經濟型較差。

3.4 純油驅動模式（汽油機工作、電動機停機、電池電量不變）

有的情況混動汽車只有汽油機工作。純油驅動的情況：1）汽車正好處于最高效區域。2）電池電量已經充滿。

3.5 強制充電模式（汽油機被迫運行、發動機發電、蓄電池充電）

電池電量已經用光，此時混合動力較為尷尬：夏天由于開空調，電量過渡損耗，等紅燈或堵車過程中需要發動機重新啟動，怠速運行。

3.6 油電共同驅動模式（汽油機驅動、電動機驅動和電池供電）

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、電動機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的功率考慮進去。

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），但需要額外的充電。實際運行時的工作原理與傳統混合動力相近：當用電時最經濟則用電；當用油最經濟時發動機則運行。

5、非直連混動

汽油機只用于發電、給蓄電池充電，不直接驅動汽車，汽車的能量只能來自蓄電池。

6、混合動力系統的評價

混合動力系統的評價指標：

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：汽油機的燃燒效率，汽油機最好的燃燒效率現在的做法是自然吸氣配合燃燒的阿特金斯循環（壓縮比和膨脹比特性比傳動汽油機的奧拓循環燃燒效率更高，但充氣效率較低，同排量發動機功率可能較低），混合動力的發動機應該配合寬域段（多轉速）的阿特金斯循環。

3）電機的效率

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

7、總結

油電混合的出現，解決了單純利用汽油機和電動機的弊端，使汽車更加注重經濟性和環境保護，實現了經濟和環境的雙贏。

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學院，主要研究方向為工程機械的密封技術。