基于混合动力汽车动力性和经济性研究

吴小盼

摘要：混合动力汽车既具有传统内燃机汽车动力性好的优点，又具有纯电动汽车经济性高的优点，其混合动力系统由发动机、电机和能量储存装置构成。通过发动机怠速停机、发动机工作点的优化和再生制动能量回收等方法提高了混合动力汽车的燃油经济性能和排放性能，因此需要重点加强研究，重点进行混合动力汽车动力性与经济性方面分析，从而能够更好的确保车辆的使用性能，控制能源浪费情况。基于此本文分析了混合动力汽车动力性和经济性。

关键词：混合动力汽车;动力性;经济性

1、国内混合动力汽车发展现状

20世纪70年代，国内的新能源汽车技术开始起步，并在90年代得到迅速的发展，并取得了一些研究成果。目前国内已确立了以混合动力汽车、纯电动汽车及燃料电池汽车为“三纵”，以多能源动力总成控制系统、驱动电机及其控制系统和动力电池及其管理系统为“三横”的研发布局。

目前国内已基本形成了新能源汽车的动力系统技术平台、新能源汽车技术标准体系框架和测评能力，并具有了新能源汽车的小批量生产能力。目前在新能源汽车的研发过程中，混合动力汽车成为了研究的主要方向。包括一汽、东风、长安、奇瑞、比亚迪等在内的国内汽车公司都加大了对混合动力汽车的研发力度。目前国内混合动力汽车产业的发展已进入了由科研转向产业化、规模化的重要时期。

国内新能源汽车的发展过程中还存在一些不足：①核心零部件技术还不够成熟。虽然国内新能源汽车技术取得了很大的发展，但整体水平仍是处于发展初期，与国际领先水平相比还有很大的差距。②配套设施不完善。目前电动汽车的行程受到了电池技术水平的限制，能否得到及时充电的问题也限制了电动汽车的发展，在电动汽车发展过程中充电站是非常重要的组成设施，其建设严重滞后，充电站较少且覆盖面积小，这是电动汽车发展的不利因素。③新能源汽车标准化工作不完善。就目前的情况来看，我国新能源汽车主要分为3种，即纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车，并制定了相应的标准。由于3类汽车发展不均衡，因此制定的政策标准也不相同，发展战略比较模糊。国内混合动力汽车的研究发展战略不明确，不能形成规模，缺乏核心竞争技术，产品没有市场竞争力，发展缺乏明确的战略规划。

2、混合动力汽车动力性分析

对于混合动力汽车来说，其电池的控制和纯电动汽车的电池控制相同，同样都需要电池来给电机提供能量以及对制动能量进行回收，而混合动力汽车成本较低，因此推广规模大于纯电动汽车。某种程度上混合动力汽车可以说是传统的内燃机汽车和纯电动汽车的结合，成为了纯电动汽车发展的基础。

汽车的最大速度、加速时间和最大坡度都是用来评价传统电动汽车的性能。混合动力汽车具有很大的容量储能装置。牵引或爬升时，电机和发动机能够同时输出峰值功率，以获得足够的加速度，满足特定工作条件下车辆的功率要求。

在混合动力电动汽车功率匹配中，需要合理的设置相关比例，即发动机/电机功率参数、传动速比和主减速比，并且设置2套电源运行模式，从而能够更好的确保整体性能。只有在确保符合动力要求下，才能够更好的提高整体经济效益。混合动力电动汽车的动力性能评价指标与传统汽车的最大速度、加速时间和最大爬坡坡度相同。最大转速的影响因素主要有：（1）发动机的额定功率和最大转速;（2）电动机的通用特性转速。影响加速时间的主要因素：①电机最大输出扭矩，②电池峰值放电功率，③发动机万有特性的扭矩上限。最大爬坡度的主要影响因素：①电机最大输出扭矩②发动机万有特性的扭矩上限。合理的设定整车动力性参数，并且重点加强理论分析非常重要，从而能够更好的进选型，确保整个过程动力源及传动系统性能。

3、混合动力汽车经济性分析

3.1优化约束条件和动力性经济性目标函数的确定

3.1.1优化约束条件的建立

汽车的两个变速箱和一档的速比需要满足爬坡的最高需求，对于二档的速比需要大于最大速度，档的最大驱动力要小于或者等于汽车轮胎的粘附力，相邻的档位之比根据上述速比约束，同时根速比进行约束控制。

3.1.2优化目标函数的建立

为了将动态目标函数与经济目标函数相结合，将双目标优化转化为单目标优化，将动态目标函数与经济目标函数加权在一起。由于最终目标函数是以最小值为目标，经济目标函数是倒计时或负的简单处理。

3.2混合动力的节能方式分析

根据节能原理混合节能模式主要分为以下几种情况：1）非稳态适应性。在曲轴转速和发动机控制机构位置不断变化的情况下，会对发动机的经济性产生不利影响。通过汽车尾气排放和燃油经济性的合法驾驶，可以得出结论。在燃油消耗方面，25-40%的燃油消耗加速，40-80%的燃油消耗不稳定。2）停车怠速影响。怠速过程在混合动力汽车中具有很多优势。3）工作效率影响。通过控制混合动力汽车，需要选择小功率发电机，使发动机始终在经济高效的发动机区域工作，以保证发动机始终处于经济最优状态。此外，混合动力节能模式还受制动能量回收、控制过程等因素的影响，从而确保整体效果。

3.3混合动力能量二次转换损失

混合动力汽车的电能来自给发动机充电的电池，驱动电机过程的本质是二次能量转换过程。通过热能和机械能的转换，降低了效率损失。目前，混合动力汽车的电机效率约为81-86%，发电机效率约为91-96%，电池的能量通常为26-76%。

总之，随着社会的发展，汽车工业得到进一步发展，环境污染也是越来越严重，我国也加大了对混合动力汽车的研制力度，并且对于这类汽车也是不断推广，因此重点加强混合动力汽车动力性与经济性研究非常关键，需要引起我们的高度重视。

参考文献：

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