混合动力系统是指两个或两个以上不同工作原理的动力源组成，可以将不同动力源组合在一起用于驱动车辆的系统。发动机与电机组成的混合动力系统，就是充分利用电机的发电和电动特性，采用合理的转矩分配控制，使车用发动机能始终处于或接近最佳工况区运行，提高了能量利用效率，降低油耗和排放。如丰田丁日S系统的（电机可以单独驱动车辆）混合动力汽车百公里油耗比同车型降低50％以上。混合动力系统潜力的发挥关键技术在于，一方面发动机和电机转矩之间的协调控制，整车综合控制器（HV-ECU）需要根据车辆、发动机、电机、剩余电池电量（SOC）以及道路等综合信息，确定工作模式，实时分配电机和发动机的工作转矩。另一方面在发动机的选型上，大多数采用高膨胀比循环发动机和及其软硬件，使发动机的热效率有很大提高。

 

1．车辆工况能耗分析

    传统汽车由单一动力源驱动，所有动力均来自发动机，使得按最高车速、最大爬坡及极限加速性等动力性要求设计的发动机功率，与整车一般行驶工况下的功率需求之间存在较大差别。在设计某些传统汽车时，为保证其加速和爬坡性能，发动机最大功率定为车辆以100km/h在平路上行驶时需求功率的10倍，或者是在6％坡度上以100km/h行驶时需求功率的3～4倍。因此，传统汽车势必存在着发动机大部分时间是以轻载、低负荷工作的问题，即出现“大马拉小车’的动力冗余的现象。然而，发动机在低负荷工作时的效率与排放性能极差，会造成整车燃油经济性与排放性能的恶化。有针对当前传统轿车典型循环工况的油耗特性（循环工况是表征某个国家或地区道路交通状况的代表工况，代表着与当前此种车型实际工况相近的工况特性）统计结果表明：当发动机转矩在40N·m（负荷约为 30%）以下，转速在1 200r/min（最高车速的20%）以下的时候，发动机的工作点在不同工况下的时间比例和服肖耗的燃油比例如表1～表4所示。

 

 

 

    中国商用车循环工况的时间比例为87.4%，在此区域内所消耗的燃油占总燃油消耗的74.2%o NEDC工况的时间比例为72.3%，在此区域内所消耗的燃油占总燃油消耗的48.9%.1015工况的时间比例为73.2%，在此区域内所消耗的燃油占总燃油消耗的56.0%. UDDS工况的时间比例为73.1，在此区域内所消耗的燃油占总燃油消耗的54.4%.

    综上所述，发动机在低负荷工作的时间比例非常大，这些低负荷工况主要对应于怠速与低速制动的时间。在此过程发动机主要以怠速消耗率运行，其燃油消耗速度（即发动机喷油率）低于其他工作区域，因此，虽然此区域的累计消耗燃油量占总燃油消耗量的比例不如其时间比例大。但同样由于累计燃油消耗是燃油消耗率与时间的乘积，所以该过程也消耗较多的燃油，例如，NEDC工况下发动机侧氏速与低负荷（1 200r/min，40N·/m以下）的时间比例为72.3%，而此区域消耗总燃油的49.9%，即超过三分之二的时间发动机工作在低速低负荷区（1 200r/min、40N·m以下），而此过程的油耗占总燃油消耗量的将仅二分之一。可见根据循环工况的燃油消耗分析法对于解析传统汽车的实际能量消耗特性具有实际意义，并且为当前轿车（混合动力轿车的原型车一州专统汽车）如何通过混合动力技术以实现高效节能提供指导。

2.混合动力汽车节能途径

    混合动力汽车可以从以下4个方面达到节能目的，如图1所示。

    （1）选择较小功率的发动机，从而提高发动机负荷率；

    （2）改善控制策略使发动机工作在高效率区，以改善整车的燃油消耗；

    （3）发动机具有取消怠速和高速断油的功能，以减少燃油消耗；

    （4）具有再生制动能量回收功能。

    按照上述混合动力汽车节能途径，对典型城市公交客车循环工况的分析，以及对整车在这些工况下的能量消耗情况的研究表明：在典型城市循环工况下，混合动力汽车通过减小发动机功率提高了负荷率，使整车效率得到提高，从而改善燃油经济性约15%～20%。发动机工作区域控制对燃油经济性改善的贡献率在5%～10％之间。再生制动能量回收可节能约5%~12%。消除停车怠速可节省燃油5%～10%。综合分析表明混合动力技术在特定工况下的总节能潜力可达30%～60%。

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