混合动力汽车技术及其研究进展

孟祥东 王学峰

(1：吉林建筑大学电气电子信息工程学院，长春 130118；2：长春一汽启明公司，长春 130000)

当前世界的石油储备量急剧下降，节约石油能源已经成为国际化问题.为了解决石油燃料消耗的问题，国内外汽车行业专家力争寻取新能源代替原始的汽车燃料，从而达到节约石油能源的目的.混合动力技术是20世纪出现的全新技术，发展至今已经成为各大汽车公司节约石油燃料的重要手段之一.由于混合动力汽车具有节能、强动力、适用广泛等特点，从而越来越被广大的汽车爱好者所重视，在全球范围内得到了飞速的发展以及广泛的应用，并且取得了良好的经济效益.

1 混合动力汽车的分类

混合动力汽车是指同时装备热动力源与电动力源的汽车，通过混合动力汽车电机的使用，使得动力系统可以按照实际运行工况进行调控，从而起到降低油耗、减少污染的目的.混合动力汽车技术有串联式混合动力、并联式混合动力、混联式混合动力.

1.1 串联式混合动力汽车

串联式混合动力汽车通常是由内燃机直接带动发电机发电，所产生的电能经控制单元传送到电池，在经电池传送给电机转化为动能，最后由变速驱动系统来进行汽车的驱动[1].当发电机功率超过电动机所需功率时，发电机向电池充电；当发电机功率小于电动机所需功率时，电池将额外的电能提供给电动机.串联式混合动力汽车具有系统结构简单、操作方便，可降低燃料消耗、减少尾气排放等优点，但存在着能量损失多、效率低及成本昂贵等缺点.

1.2 并联式混合动力汽车

并联式混合动力汽车装有发动机与电动机两套独立系统，可以分别独立地向汽车传动系统提供扭矩.当汽车在加速状态下爬坡时，电动机与发电机可以同时向传动机构提供动力；当汽车速度达到巡航速度时，汽车将仅仅依靠发动机来维持该速度[2].并联式混合动力汽车具有耗油量小、能量损失小、成本相对较低等优点.但是，由于发动机与驱动轮之间还是机械连接，发动机的效率还是得不到充分的发挥，因此混合度较低，不便于向插电式混合动力过度.

1.3 混联式混合动力汽车

混联式混合动汽车变速系统是由串联式和并联式两种变速系统结构结合而成，其中包含了发动机，行星齿轮机构，发电机，逆变器，蓄电池，电动机等，大大的提高了其灵活性以及节能性.在并联式结构的基础上，另外增加一套电动机构，这样就构成了混联式混合动力汽车的变速系统，此时发动机所发出的功率即可以与电动机的功率相复合并且驱动汽车前行，同时还可以将转换成的电能传入蓄电池进行保存，从而实现电能的驱动.它基本包含了串联式与并联式的全部优点，操控更为简单.但动力系统包括发电机及电动机，使得结构更为复杂，成本更加昂贵.

2 混合动力汽车技术的特点

混合动力汽车技术可有效的节约汽车能源，推广普及混合动力汽车可以有效降低汽车燃料消耗量.混合动力汽车技术是指在车辆动力系统中采用两种不同的动力源，目前比较普遍的为油电混合动力.通常情况下，降低油耗的方法一是采用小排量发动机；二是进行发动机工作点优化；三是利用辅助能源或者其他替代能源.

混合动力系统也是以这些为出发点进行研发.混合动力汽车的油料经济性能高，行驶性能好，无论是在起步还是在加速的时候都可以降低油耗.辅助发动机的电动马达在启动瞬间会产生强大的动力，因此驾驶者可以体会到起步、加速的强劲以及实现高水平的节能性.随着全球环境保护措施的日益完善，替代燃油汽车的方案也越来越多，例如氢能源汽车，太阳能汽车等.但是，目前最具有实用性并且已经市场化的只有混合动力汽车即油燃料与电能的混合[3].

3 混合动力技术的应用

随着混合动力汽车技术的日益成熟，现已被国内外各种品牌汽车所应用，主要是通过油燃料与电能共同作用从而实现良好的节油性与强劲动力性[4].

从1999年开始，一汽集团就对混合动力汽车进行研究，并且开发了红旗混合动力轿车性能样本；2006年一汽集团在奔腾B70的基础上进一步对混合动力技术进行研究，并且为2008年北京奥运会提供了12辆混合动力客车和6台混合动力轿车.目前一汽混合动力轿车已经取得了42%的节油效果，已经达到了国际先进水平.

2010年，上汽集团向市场投放了自主研发的荣威750混合动力汽车，具备“智能停机零排放”和“环保与动力性兼备”两大突出特点，最高时速可以达到205km/h，并且可以实现综合节油20%左右.

奇瑞A5BSG是一辆并联式弱混合动力轿车，利用燃油与电力两个发动机互补的工作模式，通过这种组合模式，可使燃油消耗和尾气排放量达到最少，从而实现省油和环保的目的，与传统汽车相比在城市道路行驶，可节约10%～15%的油耗量，减少大约12%的二氧化碳排放量[5].

早在1997年，丰田公司就已经研发出了属于自己的混合动力汽车Pruise，并且在2003年重新设计改进，推出了第二代Pruise，由最初的紧凑型，发展成了中等尺寸型.加速性从0～97km/h可以达到10s，与传统汽车相比，二氧化碳的排放量降低了50%，CO和NO的排放量降低90%，耗油量节省了一半.

4 结语

从国内外混合动力汽车技术研究与应用现状来看，不断推出更好的新能源汽车，降低油燃料的消耗，减少有害气体的排放已经成为现在汽车产业所研究的焦点.随着能源的枯竭，人们对环境保护意识的提高，混合动力汽车技术将会成为新世纪汽车行业发展的主流.因此，混合动力汽车技术代替原始汽车技术将会成为必然趋势，对能源及环境的可持续发展有着深远的历史意义.

参 考 文 献

[1] 陈子兴.串联式混合动力汽车结构技术分析[J].内肛科技,2009(12)：85-105.

[2] 葛江成.并联混合动力轿车机械式自动变速器换挡策略研究[D].长春:吉林大学,2012.

[3] 吴瑞竹,肖继学,宋春华,张汉中,廖 旋,殷 巧.混合动力汽车发展综述[J].中国测试,2012,38(16):26-29.

[4] 王铁凡,朱利明,张宏伟.混合动力技术在汽车领域的应用及发展前景[J].科技传播,2012(19):96-98.

[5] 杨宏亮,陈全世.混联式混合动力汽车控制策略研究综述[J].公路交通科技,2002(1):103-107.