安徽江淮汽车集团股份有限公司 安徽 合肥 230601
摘要：随着汽车工业的发展，能源和环境污染问题日益凸显，新型汽车的开发迫在眉睫。现阶段新能源汽车主要包括纯电动汽车、混动汽车和燃料电池汽车，其中混动汽车同时具有传统汽车良好的动力和电动汽车经济性的优点。本文简要从动力性和经济性方面对混合动力汽车进行相关研究，以期实现混动汽车动力性与经济型的最优匹配。
关键词：混合动力汽车；动力性；经济性
Abstract:With the development of automobile industry, the problem of energy and environment has become increasingly prominent. At the present stage, new energy vehicles mainly include pure electric vehicles, hybrid vehicles and fuel cell vehicles, hybrid vehicles have both the good power of traditional internal vehicles and the economic of electric vehicles. In this paper, the dynamic and economic performance of hybrid vehicles are studied in order to achieve the optimal match between the dynamic and economic performance of hybrid vehicles.
Keywords: hybrid vehicle; dynamic;economy
1引言
作为汽车生产商而言，优化自身产品是生存和发展所必需的，而能够确保用户的汽车更加经济节能的同时又不失强劲的动力是汽车研发人员的主要目标。而混合动力汽车便是其中研究方向之一。下文针对混合动力汽车在动力性和经济性方面进行探讨。
2建立混合动力电动汽车发动机的特性
混合动力电动汽车的动力系统采用了两种动力装置,兼备了内燃机汽车和电动汽车优点,通过储能装置(蓄电池等)和控制系统对能量的调节,实现最佳的能量分配,达到整车的低排放、低油耗和高性能。混合动力电动汽车根据其不同的动力系统结构及动力源数量，又可以将其分为三种：串联、并联、混联这三种类型。
2.1串联式驱动系统
发动机带动发电机发电,其电能通过电动机控制器直接输送到电动机,由电动机产生电磁力矩驱动汽车。在发动机与驱动桥之间通过电实现动力传递,当发电机的发电功率大于电动机所需的功率时,控制器控制发电机向电池充电；而当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时,电池则向电动机提供额外的电能。 由于有电池进行驱动功率“调峰”,发动机的功率只需满足汽车在某一速度下稳定运行工况所需的功率,因此可选择功率较小的发动机。
串联式混合动力电动汽车发动机能保持在最佳工作区域内稳定运行这一特点的优越性主要表现在低速、加速等运行工况,而在汽车中、高速行驶时,由于其电传动效率低,抵消了发动机油耗低的优点,因此,串联式混合动力电动汽车更适用于在市内低速运行的工况。在繁华的市区,汽车在起步和低速时还可以关闭发动机,只利用电池进行功率输出,使汽车达到零排放的要求。
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2.2并联式驱动系统
并联式混合动力电动汽车其发动机功率也是以汽车某一速度下稳定行驶工况所需的功率选定的,当汽车在低速或变速工况行驶时,需通过加速踏板和变速器来调节发动机的功率输出 ;汽车高速行驶时，发动机的输出功率低于汽车行驶所需功率时,由控制器控制电动机协助驱动。这样的结构形式和控制方式,当汽车的行驶工况使发动机在其最佳的工作范围内运行时,并联式的HEV燃油经济性比串联式的高。通过变速装置来适应汽车行驶工况的变化。此外,发动机与电动机并联驱动,还需要动力复合装置,因此,并联式驱动系统其传动机构较为复杂。并联式驱动系统最适合于汽车在中、高速稳定行驶的工况。而在其它的行驶工况,由于发动机不在其最佳的工作区域内运行,发动机的油耗和排污指标不如串联式。并联式混合动力电动汽车也可实现零排放控制,在繁华的市区低速行驶时,可通过关闭发动机和使离合器分离,也可以使汽车以纯电动方式运行。但这样就需要功率足够大的电动机,所需的电池容量也相应要大。
2.3混联式驱动系统
混联式驱动系统是串联式与并联式的综合,发动机发出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥,另一部分则驱动发电机发电。混联式驱动系统的结构形式和控制方式充分发挥了串联式和并联式的优点,能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配,从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统工作在最优状态,因此更容易实现排放和油耗的控制目标。
3混合动力电动汽车动力性与经济性关系分析
混合力发动机动力性与经济性的匹配关系着汽车整体性能的优劣，汽车的运行工况是个复杂多变的过程，因此会受到多方面的影响因素，如：道路条件、交通的流量、气候条件以及作为汽车自身技术性能的变化等多方面。在所有的运行工况下，发动机应该与传动系实现最佳匹配，使得整车的动力性、经济性、排放性等多方面能够实现最佳的状态。因此，在混合力电动汽车设计中如何选取汽车发动机和传动系的系数以获取最佳的汽车动力装置参数，已成为提高汽车整体性能的关键环节。其中以万有特性曲线能够体现其发动机的多参数特性，其曲线最内层区域是最经济的区域，曲线的最外层，燃油经济性变差，可以通过曲线确出最经济的负荷和转速。
4混合动力电动汽车的动力性与经济性匹配优化研究
混合动力汽车产生的目的是较少能源消耗，传统汽车有动力性好、使用方便的优点。传统的内燃机汽车行驶时，汽车的启动在消耗相当大能量的同时也会产生较高的排放，在汽车被迫停车时发动机不会立即熄火，发动机会喷少量的油来维持发动机的低速运转，在城市道路中多次的停车制动过程中会消耗大量的能量。混合动力汽车就很好的解决了这一问题，将能量和功率分开管理，在减速停车时，将制动能量回收，同时怠速状态的发动机释放的能量转化为电能储藏起来，在必要时作为驱动汽车的动力。
混合动力汽车在动力分配上也有其独特的优势，通过控制汽车动力来源达到提高能源的利用率。在交通拥挤、时走时停的情况下，仅使用电力驱动，延长发动机的关闭时间，可实现完全意义上的节油，在电机不能满足动力需求的情况下可切换为发动机进行驱动。混合动力汽车控制动力来源的工作策略可以使经济性提高5%―10%。混合动力车型通过储能装置能量的释放增加车辆的续航里程，以降低单位里程的燃油消耗。同时通过双模切换，将制动能量、怠速能量及时回收存储，避开不适合发动机运行的工况，综合多方面考虑，降低车辆使用过程中的能量浪费。
5结论
总而言之，混合动力电动汽车的动力系统采用了两种动力装置,兼备了内燃机汽车和电动汽车优点,充分发挥燃料发动机持续工作时间长、动力性能好,发挥电动机无污染、低噪声的好处。
参考文献：
[1]刘乐.串联混合动力汽车建模与能源管理系统控制策略研究[D].吉林大学，2011：56-62.
[2]彭志远.单电机ISG型AMT重度混合动力汽车能量管理策略研究[D].重庆大学，2012：33-36.
论文作者:张超泉
论文发表刊物:《新材料·新装饰》2018年7月上
论文发表时间:2019/1/11
标签：汽车论文; 发动机论文; 动力论文; 混合动力论文; 工况论文; 功率论文; 串联式论文; 《新材料·新装饰》2018年7月上论文;