混合動力汽車技術綜合分析

賈茜

摘要：本文首先回顧了豐田普銳斯的技術發展史，然后總結了目前世界上混合動力汽車的關鍵技術，駕駛員意圖預測、制動能量回收、提高純電動運行模式下的續駛里程、車輛各動力源的動力分配管理技術，分析了各種技術所采用的關鍵技術手段。

關鍵詞：混合動力；汽車；技術分析

概述

混合動力汽車由發動機和電動機混合驅動，它綜合了燃油汽車和純電動汽車的優點，具有良好的燃油經濟性、動力性和排放性能，但成本遠低于純電動汽車，已成為國內外研究開發的熱點。

縱觀混合動力汽車的發展史，豐田普銳斯是HEV技術的奠基者。1997年，第一代普銳斯面世，成為了世界上首批批量生產的混合動力汽車；第二代普銳斯主要針對動力電池、電動機和變壓器進行了改進，通過裝備THSII混合動力系統，提升了電源系統的電壓，使馬達功率提高到原來的1.5倍，并改進了動力分配控制系統，使發動機動力與馬達動力的協同增效作用大幅提升；第三代普銳斯采用更大排量的發動機和更高輸出功率的電動機，另外，它也開始關注駕駛的舒適性，提供純電動模式、經濟模式、運動模式等不同的駕駛模式；第四代普銳斯進一步提升了動力系統的效率、控制裝置的效率以及汽車的操縱性能。從豐田普銳斯的發展歷史可以看出，混合動力汽車在各個時代的技術發展側重點有所不同，總體來說，更低的燃油消耗以及更舒適的駕駛體驗是人們不斷追求的目標。

1HEV技術分析

根據對國外主要汽車企業的統計數據，日產、豐田、本田是混合動力汽車技術領域中的領軍企業，他們對混合動力汽車的研究起步早，其中豐田是混合動力汽車的先驅。與國外相比，我國的混合動力技術自21世紀以來才逐漸開始發展，近年來的發展也較為迅猛。

目前，關于混合動力汽車方面的技術研究方向主要集中于如下幾個方面：

1.1駕駛員意圖預測技術

混合動力控制器通過采集一些車身上的信號，比如離合器、空擋開關、車速、發動機轉速等信號，判斷出駕駛員的駕駛傾向，例如轉向、加速或者換擋的意圖，從而控制發動機、離合器等部件的動作，還可以通過設置于車輛中的攝像機或者設置于方向盤上的觸摸部判斷駕駛員是否處于駕駛疲勞狀態等。目前，關于如何精確判斷駕駛員意圖的技術越來越受到各大汽車公司的關注，也側面的說明駕駛員們越來越迫切希望獲得更良好的駕駛體驗。

1.2制動能量回收技術

混合動力汽車在制動時，電驅動裝置能夠被控制調整為發電機運行模式，將制動時車輛的動能轉換為電能，并保存在蓄電池內。為了提高制動時的能量回收，采用擴大饋能時發電機和發動機的轉速范圍、監測制動設備的狀態，根據再生制動系統和液壓制動系統之間的反應差配置不同的再生制動模式等技術手段，進一步改善混合動力汽車的燃油效率。例如美國通用汽車環球科技運作公司研發了根據能量存儲裝置的充電狀態和再生制動請求，控制再生制動的電能引導至耗能裝置或者能量存儲裝置。

1.3提高純電動運行模式下的續駛里程技術

增加電動模式下的續駛里程，除了設計開發具有更高能量密度的蓄電池，還可以利用混合動力系統的控制器對電能進行合理優化。相關的技術包括當蓄電池組電量較低時，整車控制器發送控制指令關閉空調等作為輔助的電氣設備，將電能優先保證車輛的安全行駛，還有根據動力電池的SOC控制車輛的駕駛模式從而提高續駛里程。我國比亞迪和奇瑞汽車公司也做了很多這方面研究，例如設計研發帶有以發電機組為主體的里程延長系統，可實現電池能量過低后的里程增長，發動機不再作為整車驅動動力源，發動機主要作用是驅動發電機發電，在純電動設計里程內實現無油耗純電動運行，當運行里程超過電池設計里程時，驅動電機利用發電機發出的電能驅動整車，優化電機、電池和發電機組之間的模式控制，從而增加整車的續駛里程。

1.4車輛各動力源的動力分配管理技術

在汽車行駛時，對汽車的動力源進行選擇，合理分配動力。混合動力車輛的控制器在汽車行駛過程中按照預定的控制方案，根據車輛各運行參數，例如電池的SOC、道路狀況、駕駛員的駕駛意圖等，選擇發動機和電動機中一個或兩個作為車輛的驅動源，也就是進行模式選擇。在混合動力汽車中，通常有三種運行模式：純電動（EV）模式、混合驅動（HEV）模式、純內燃機驅動模式，在不同工況下選擇不同的動力源驅動直接關系到能量利用是否高效。控制器根據用戶選擇的工作模式控制所述發動機和電機，工作模式包括純電動經濟模式、純電動運動模式、混合動力經濟模式和混合動力運動模式，在保證整車動力性的前提下經濟性能得到大幅提高，同時多個工作模式的切換突顯了駕駛員對整車的可操作性，提高了駕駛樂趣。

2小結

混合動力汽車在爆發石油危機的大背景下應運而生，經過了超過百年的發展，更高的能量使用效率仍然是人們的追求目標。與此同時，駕駛的舒適性也更受到關注。節能和人機工效是混合動力車輛技術關注的焦點，我國的汽車工業應順應科技發展趨勢，集中科研力量攻關，迅速開發出自己的產品。