混合动力汽车介绍

混合动力汽车是一辆汽车，同时拥有两种、或两种以上的动力装置(也有的用“能源装置其中有一种必须是电能动力。

而一般来说，除了电力之外的动力，另一种都是车用内燃机。所以“混合动力”又常被称作“油电混合”。

一、混合动力汽车的.基本工作原理

与纯电动车和燃料电池车(以及单纯太阳能汽车等)方案相比，可以说混合动力采用的是一种不那么激进的“中庸之道”。

其全部能源归根结底还是来自车载燃油，燃油还是通过传统热力学过程由热机转化成机械能。

也就是说，混合动力整车的能源利用率不会高于车载内燃机的最佳热效率。

其节能减排的基本出发点是：优化发动机的工作区间。

(可以类比无级变速器。无级变速器可以在某功率下寻求燃油消耗率最小的工作点，而混合动力可以将发动机控制在整个万有特性图中的最经济点。)

例如，发动机的最经济工作点是：n=2000rpm，Pe=40Kw。

当车辆负荷较轻时，比如，仅需要20Kw的功率。此时，发动机仍工作在最经济点，输出40Kw功率;多余的20Kw由电系统回收，储存在电池中。(或者发动机完全关闭，单纯由电系工作。)

转速和车速的协调由传动系的传动比实现，所以很多HEV配置无级变速器。

当车辆负荷较大时，比如，需要60Kw的功率。此时，发动机仍工作在最经济点，输出40Kw功率;不足的20Kw由电系统提供，电池对外放电。(或者发动机完全关闭，单纯由电系工作。)

混合动力技术能够提高燃油经济性和排放性的具体原因，可参阅《汽车理论》第二章第五节。

就目前技术水平而言，与常规动力车辆相比，混合动力车辆的油耗可以降低一半左右，排放污染物水平减少的幅度更大。

二、技术类型

混合动力车辆，根据“油”与“电”的不同组合方式，有串联、并联和混联之分。较常见的是前两者。

(1)所谓“串联”，就是发动机-发电机-电动机-车辆传动装置…成线形串成一列。在发电机和电动机之间是蓄电池端口，由控制器控制。能量基本流程：

①发动机工作在最经济点，燃油的化学能由内燃机转化成机械能(或者关闭发动机，完全由电池提供能源);

②带动发电机全部转化成电能;

③如果发电量不足，则由电池补充;如果发电量超过需求，则将多余的部分储存在电池中;

④电能经过电池的调节后传递给电动机，再次转化成机械能;

⑤机械能带动车辆传动系统，提供驱动轮驱动力…

由于所有能量都要经过发电-电动的反复转换，效率较差;而且由于串行布置，所有动力总成都要满足车辆最大功率的需求，体积和质量都难以控制。

但串联式方案由于发动机和驱动轮之间没有直接的联接，发动机工作不受行驶环境和驾驶员意图的影响，容易控制在理想工作点，整套控制系统也较简单(相对并联和混联)。

目前，如果选用效率较高的发电机和电动机，串联式混合动力车辆的效能还是可以接受的。

(2)所谓“并联”，指的是“油”和“电”都可以单独驱动汽车行驶。它的核心电系是一个在控制器控制下的电机，可以适时的充当电动机或者发电机。

①发动机工作在最经济点，燃油的化学能由内燃机转化成机械能(或者关闭发动机，完全由电池提供能源);

②如果该功率不足，则电池放电，电机对外输出机械功，在动力合成装置的协调下该机械功与来自内燃机的机械功汇合，共同驱动车辆;如果发动机功率过剩，那么动力合成装置将一部分功率分配给电机，电机发电，将剩余的能量储存起来;

③从动力合成装置输出的机械功驱动车辆…

很显然，并联式方案更复杂，而且发动机与驱动轮存在机械连接，对控制器的要求更高。

但其最大的优点是效率高。驱动轮输出功率中的很大一部分直接来自发动机，而不需要发电-电动的转换。另外，由于内燃机和电机的功率是相加后共同满足行驶需求，它们各自的额定功率都可以远小于整车的功率需求，可以做到小型化、轻量化，这对于许多小型车辆而言是必须的。

(3)还有一种“混联”。从理论上说，其综合性能最佳;但系统组成非常庞大，传动布置非常困难，对控制系统的要求也非常高。在此不多介绍。

三、特点

混合动力技术的优点包括：

(1)所采用的动力总成都是对已有技术的继承，需要完全重新研制的设备不多。

(2)由于所有能源从本质上还是来自车载燃油，能够比较准确的定量评价对燃油经济性和排放性的贡献。

(3)是目前唯一可以回收制动能量(部分)的技术。

(4)对蓄电池技术要求相对不高。

(5)利用普通加油站。

而存在的问题主要有：

(1)没有完全摆脱对化石燃料的依赖。这是最致命的缺陷，所以一般认为混合动力技术只是燃料电池车辆普及之前的一个过渡。

(2)在所有电动车辆技术中，其控制系统最为复杂。对控制器软硬件水平以及车上信号通信的要求非常高。(因此，实际混合动力车辆的效能与仿真计算相比，存在一定差异。)

(3)由于各动力装置的工作状况切换比较频繁，其寿命存在问题。而且大量的瞬态工作过程对油耗和排放都带来一定负面影响。

(4)专门用于混合动力车辆的高效率、低排放内燃机的研发还需加快进度。

(5)研发和制造成本较高。