混合动力汽车技术综述

杜鹏，王馨宁

（1.潍坊工程职业学院，山东青州 262500；2.潍坊博海学校，山东潍坊 261000）

新能源汽车

混合动力汽车技术综述

杜鹏1，王馨宁2

（1.潍坊工程职业学院，山东青州 262500；2.潍坊博海学校，山东潍坊 261000）

伴随对能源和环境的重视程度的提高，混合动力正在为了汽车行业发展的重要发展方向。文章由两部分组成：重点分析了汽油机和电动机的优缺点；详细介绍油电混合动力汽车的工作原理和主要的工作模式，并梳理了一下混合动力系统的评价指标。

混合动力；汽油机；电动机

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

混合动力是指汽车上同时配备电动机和汽油机，在两者共同配合下使汽车获得良好的经济性和环保性的动力系统。过去国内对混合动力的认识较少，但随着近年来丰田和本田等品牌混合动力轿车在国内市场逐步发力（性价比逐步提升），热度逐渐增加。

1、汽油机和电动机

下面来谈一下汽油机和电动机的特点。汽油机优点突出：技术非常成熟，使用方便，可靠性高。汽油可以通过燃烧转化为动能。汽油机缺点则是起动时（低功率）油耗高、汽油燃烧不充分，怠速时发动机空转；废气对环境的污染；动能无法转化。

电动机的优点：电驱动汽车，无怠速，需要的时候能力随叫随到，停车时即可停止工作；能量可以回收。

电动机的缺点：续航里程短，充电麻烦，如果增加蓄电池容量，将导致汽车重量明显增加。

2、油电混合的基本原理

油电混合俗称双擎技术，是指发动机有两个动力输出装置：发动机和电动机。油电混合将两者结合成一个整体，取长补短，利用汽油机和电动机的优点，屏蔽掉了他们的缺点。

汽油机和电动机结合主要考虑通过调整汽车的整体负载，提高汽车的实际效率。

其中负载率是指汽车在使用过程中负载越高，则整体的负载率越高。

效率：试验发现合适的负载条件下，发动机的实际效率会更高，汽油机一般处在中等负载时效率最高。但发动机在实际工作过程中，包括起步加速、均速、急停等多种工况，在不同的工况下效率相差巨大，这就需要电动机的介入并发挥它的优势。

电动机的加入调节可汽油机负载率，使整体发动机的效率更加长期的处在合适的区间范围内：1）负载率较低时，电动机将汽油机多余的能量回收，给蓄电池充电；2）负载率较高时，电动机帮汽油机分担一部分负载；3）负载率超低时（堵车时，重复启动），汽油机完全熄火，电机工作。此时，单纯利用电机驱动，省去了汽油机怠速时的油耗。

3、油电混合动力的主要工作模式

3.1 动能回收模式（刹车和滑行）

汽油机或柴油机提到一定速度时无法进行能量回收，特别是滑行或刹车时的多余能量均通过汽车零部件或刹车片的摩擦转变为热能，白白的损失掉了，无法转变为我们需要的汽车动能。混合动力系统的引入，可以将多余的能量通过电动机转化为电能储存起来。

3.2 行驶过程中的充电模式

性能优异的混合动力车在行驶过程中电动机也会积极的提高负载率，并将多余的能量回收起来，储存到蓄电池里。当汽油机的运行效率较低时（如等红灯、市区堵车需反复启停），将前期储存的能量提取并用到汽车的正常行驶过程中。

3.3 纯电动机驱动模式（汽油机停机、电动机驱动、电池充电）

超低负载（如超低速或等红灯）时，只需要电动机驱动。过去单纯依靠汽油机工作时大部分的能力将通过发动机的运行转化为热能散发出去，经济型较差。

3.4 纯油驱动模式（汽油机工作、电动机停机、电池电量不变）

有的情况混动汽车只有汽油机工作。纯油驱动的情况：1）汽车正好处于最高效区域。2）电池电量已经充满。

3.5 强制充电模式（汽油机被迫运行、发动机发电、蓄电池充电）

电池电量已经用光，此时混合动力较为尴尬：夏天由于开空调，电量过渡损耗，等红灯或堵车过程中需要发动机重新启动，怠速运行。

3.6 油电共同驱动模式（汽油机驱动、电动机驱动和电池供电）

启动或超车过程油门一脚到底时需要的功率最高时，汽油机、电动机配合共同输出最高的动力。在查看油电混合双擎的汽车功率时需要把电动机的功率考虑进去。

4、插电式混合动力

相对于油电混合动力，插电式混合动力所用的电池容量更高，可以满足日上上班高峰或短途的纯电动行驶（100KM内），但需要额外的充电。实际运行时的工作原理与传统混合动力相近：当用电时最经济则用电；当用油最经济时发动机则运行。

5、非直连混动

汽油机只用于发电、给蓄电池充电，不直接驱动汽车，汽车的能量只能来自蓄电池。

6、混合动力系统的评价

混合动力系统的评价指标：

1）行驶过程中油电混合动力的衔接是否平顺，如纯油动力切换到纯电模式；

2）能力管理效率。影响效率的重要因素：汽油机的燃烧效率，汽油机最好的燃烧效率现在的做法是自然吸气配合燃烧的阿特金斯循环（压缩比和膨胀比特性比传动汽油机的奥拓循环燃烧效率更高，但充气效率较低，同排量发动机功率可能较低），混合动力的发动机应该配合宽域段（多转速）的阿特金斯循环。

3）电机的效率

多数的混合动力汽车配备了多款不同型号的电机：1）低功率时小电机工作；2）功率增加、不太高时，大电机工作；3）功率稍大时，汽油机介入并且对电动机进行充电；4）功率要求最高时，汽油机配合大、小电机共同驱动汽车。

7、总结

油电混合的出现，解决了单纯利用汽油机和电动机的弊端，使汽车更加注重经济性和环境保护，实现了经济和环境的双赢。

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

杜鹏（1984-），男，研究生，讲师，就职于潍坊工程职业学院，主要研究方向为工程机械的密封技术。