吳小盼

摘要：混合動力汽車既具有傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車動力性好的優(yōu)點，又具有純電動汽車經(jīng)濟性高的優(yōu)點，其混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機、電機和能量儲存裝置構成。通過發(fā)動機怠速停機、發(fā)動機工作點的優(yōu)化和再生制動能量回收等方法提高了混合動力汽車的燃油經(jīng)濟性能和排放性能，因此需要重點加強研究，重點進行混合動力汽車動力性與經(jīng)濟性方面分析，從而能夠更好的確保車輛的使用性能，控制能源浪費情況?；诖吮疚姆治隽嘶旌蟿恿ζ噭恿π院徒?jīng)濟性。

關鍵詞：混合動力汽車;動力性;經(jīng)濟性

1、國內(nèi)混合動力汽車發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀70年代，國內(nèi)的新能源汽車技術開始起步，并在90年代得到迅速的發(fā)展，并取得了一些研究成果。目前國內(nèi)已確立了以混合動力汽車、純電動汽車及燃料電池汽車為“三縱”，以多能源動力總成控制系統(tǒng)、驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)和動力電池及其管理系統(tǒng)為“三橫”的研發(fā)布局。

目前國內(nèi)已基本形成了新能源汽車的動力系統(tǒng)技術平臺、新能源汽車技術標準體系框架和測評能力，并具有了新能源汽車的小批量生產(chǎn)能力。目前在新能源汽車的研發(fā)過程中，混合動力汽車成為了研究的主要方向。包括一汽、東風、長安、奇瑞、比亞迪等在內(nèi)的國內(nèi)汽車公司都加大了對混合動力汽車的研發(fā)力度。目前國內(nèi)混合動力汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展已進入了由科研轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；闹匾獣r期。

國內(nèi)新能源汽車的發(fā)展過程中還存在一些不足：①核心零部件技術還不夠成熟。雖然國內(nèi)新能源汽車技術取得了很大的發(fā)展，但整體水平仍是處于發(fā)展初期，與國際領先水平相比還有很大的差距。②配套設施不完善。目前電動汽車的行程受到了電池技術水平的限制，能否得到及時充電的問題也限制了電動汽車的發(fā)展，在電動汽車發(fā)展過程中充電站是非常重要的組成設施，其建設嚴重滯后，充電站較少且覆蓋面積小，這是電動汽車發(fā)展的不利因素。③新能源汽車標準化工作不完善。就目前的情況來看，我國新能源汽車主要分為3種，即純電動汽車、混合動力汽車和燃料電池汽車，并制定了相應的標準。由于3類汽車發(fā)展不均衡，因此制定的政策標準也不相同，發(fā)展戰(zhàn)略比較模糊。國內(nèi)混合動力汽車的研究發(fā)展戰(zhàn)略不明確，不能形成規(guī)模，缺乏核心競爭技術，產(chǎn)品沒有市場競爭力，發(fā)展缺乏明確的戰(zhàn)略規(guī)劃。

2、混合動力汽車動力性分析

對于混合動力汽車來說，其電池的控制和純電動汽車的電池控制相同，同樣都需要電池來給電機提供能量以及對制動能量進行回收，而混合動力汽車成本較低，因此推廣規(guī)模大于純電動汽車。某種程度上混合動力汽車可以說是傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車和純電動汽車的結(jié)合，成為了純電動汽車發(fā)展的基礎。

汽車的最大速度、加速時間和最大坡度都是用來評價傳統(tǒng)電動汽車的性能?；旌蟿恿ζ嚲哂泻艽蟮娜萘績δ苎b置。牽引或爬升時，電機和發(fā)動機能夠同時輸出峰值功率，以獲得足夠的加速度，滿足特定工作條件下車輛的功率要求。

在混合動力電動汽車功率匹配中，需要合理的設置相關比例，即發(fā)動機/電機功率參數(shù)、傳動速比和主減速比，并且設置2套電源運行模式，從而能夠更好的確保整體性能。只有在確保符合動力要求下，才能夠更好的提高整體經(jīng)濟效益。混合動力電動汽車的動力性能評價指標與傳統(tǒng)汽車的最大速度、加速時間和最大爬坡坡度相同。最大轉(zhuǎn)速的影響因素主要有：（1）發(fā)動機的額定功率和最大轉(zhuǎn)速;（2）電動機的通用特性轉(zhuǎn)速。影響加速時間的主要因素：①電機最大輸出扭矩，②電池峰值放電功率，③發(fā)動機萬有特性的扭矩上限。最大爬坡度的主要影響因素：①電機最大輸出扭矩②發(fā)動機萬有特性的扭矩上限。合理的設定整車動力性參數(shù)，并且重點加強理論分析非常重要，從而能夠更好的進選型，確保整個過程動力源及傳動系統(tǒng)性能。

3、混合動力汽車經(jīng)濟性分析

3.1優(yōu)化約束條件和動力性經(jīng)濟性目標函數(shù)的確定

3.1.1優(yōu)化約束條件的建立

汽車的兩個變速箱和一檔的速比需要滿足爬坡的最高需求，對于二檔的速比需要大于最大速度，檔的最大驅(qū)動力要小于或者等于汽車輪胎的粘附力，相鄰的檔位之比根據(jù)上述速比約束，同時根速比進行約束控制。

3.1.2優(yōu)化目標函數(shù)的建立

為了將動態(tài)目標函數(shù)與經(jīng)濟目標函數(shù)相結(jié)合，將雙目標優(yōu)化轉(zhuǎn)化為單目標優(yōu)化，將動態(tài)目標函數(shù)與經(jīng)濟目標函數(shù)加權在一起。由于最終目標函數(shù)是以最小值為目標，經(jīng)濟目標函數(shù)是倒計時或負的簡單處理。

3.2混合動力的節(jié)能方式分析

根據(jù)節(jié)能原理混合節(jié)能模式主要分為以下幾種情況：1）非穩(wěn)態(tài)適應性。在曲軸轉(zhuǎn)速和發(fā)動機控制機構位置不斷變化的情況下，會對發(fā)動機的經(jīng)濟性產(chǎn)生不利影響。通過汽車尾氣排放和燃油經(jīng)濟性的合法駕駛，可以得出結(jié)論。在燃油消耗方面，25-40%的燃油消耗加速，40-80%的燃油消耗不穩(wěn)定。2）停車怠速影響。怠速過程在混合動力汽車中具有很多優(yōu)勢。3）工作效率影響。通過控制混合動力汽車，需要選擇小功率發(fā)電機，使發(fā)動機始終在經(jīng)濟高效的發(fā)動機區(qū)域工作，以保證發(fā)動機始終處于經(jīng)濟最優(yōu)狀態(tài)。此外，混合動力節(jié)能模式還受制動能量回收、控制過程等因素的影響，從而確保整體效果。

3.3混合動力能量二次轉(zhuǎn)換損失

混合動力汽車的電能來自給發(fā)動機充電的電池，驅(qū)動電機過程的本質(zhì)是二次能量轉(zhuǎn)換過程。通過熱能和機械能的轉(zhuǎn)換，降低了效率損失。目前，混合動力汽車的電機效率約為81-86%，發(fā)電機效率約為91-96%，電池的能量通常為26-76%。

總之，隨著社會的發(fā)展，汽車工業(yè)得到進一步發(fā)展，環(huán)境污染也是越來越嚴重，我國也加大了對混合動力汽車的研制力度，并且對于這類汽車也是不斷推廣，因此重點加強混合動力汽車動力性與經(jīng)濟性研究非常關鍵，需要引起我們的高度重視。

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