混合动力政策和技术分析概述

贾林娜，闫立君，张世伟，赵长明，刘玉明

（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司，黑龙江 哈尔滨 150060）

混合动力政策和技术分析概述

贾林娜，闫立君，张世伟，赵长明，刘玉明

（哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司，黑龙江 哈尔滨 150060）

文章主要通对新能源汽车国家政策研究，从混合动力汽车概念、分类及典型工作逻辑分析，由浅入深介绍混合动力技术及企业发展方向。

新能源；政策研究；混合动力技术

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.004

CLC NO.: U469.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-08-05

引言

随着市场传统燃料汽车急剧提升，生活环境空气日益恶化，节能减排至零排放，降低传统燃料汽车对大气环境污染，已成为汽车行业发展必然趋势。电能作为未来汽车的动力之源，能实现高能效比及零排放，是一种相当理想的能源。但当前电池及电机技术的限制，纯电动车在续航里程及维护成本无法披靡传统的燃料汽车，同时纯电动车充电设施暂未完善，使得纯电动车暂不能得到广泛普及。因此推出了混合动力汽车，优势在于一方面排放较低，另一方面在续航里程上和传统汽车无异。

在当前行业发展大趋势环境下，混合动力技术已成为汽车发展的主流技术，作为动力总成企业，积极研究混合动力技术，需求企业后续发展和转型道路是必然之举。

1、政策分析

为加快新能源汽车产业发展，推进节能减排，促进大气污染治理，促进我国交通能源战略转型，经国务院批准，由国家相关部门组织在全国范围内开展新能源汽车推广应用工作。

近几年，为加快推进进程，国家先后出台了关于“节能惠民”、“免征购置税”、“2016-2020年新能源推广应用”等扶植政策，突显国家对新能源动力车型的高度重视和推动产业化发展决心。对国家相关部门颁布的几项对插电式混合动力车型重点照顾的发文进行说明，详见表1 。

1.1 补助对象、产品和标准的要求

1.1.1 补助对象

补助对象是消费者。新能源汽车生产企业在销售新能源汽车产品时按照扣减补助后的价格与消费者进行结算，中央财政按程序将企业垫付的补助资金再拨付给生产企业。

1.1.2 补助产品

中央财政补助的产品是纳入“新能源汽车推广应用工程推荐车型目录”（以下简称“推荐车型目录”）的纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。以发布的73批车型目录进行乘用车型数据统计收录新能源车2795例，多为客车与专用车，乘用车仅47款，如图1。

表1 国家相关部门颁布发文说明

1.1.3 补助产品

补助标准主要依据节能减排效果，并综合考虑生产成本、规模效应、技术进步等因素逐步退坡。2016年各类新能源汽车补助标准如表2分类。2017-2020年除燃料电池汽车外其他车型补助标准适当退坡，其中：2017-2018年补助标准在2016年基础上下降20%，2019-2020年补助标准在2016年基础上下降40%。

纯电动乘用车、插电式混合动力（含增程式）乘用车推广应用补助标准（单位：万元/辆）。

表2 2016年各类新能源汽车补助标准

1.2 对产品的要求

1.2.1 新能源汽车续驶里程要求

表3 续驶里程要求 （单位：km）

2.M1类是指包括驾驶员座位在内，座位数不超过九座的载客车辆。N1类是指最大设计总质量不超过3500kg的载货车辆。

1.2.2 纯电动乘用车最高车速要求

纯电动乘用车30分钟最高车速应不低于100km/h。

1.2.3 插电式混合动力汽车综合燃料消耗量要求

1）插电式混合动力乘用车综合燃料消耗量（不计电能消耗量）与现行的常规燃料消耗量国家标准中对应目标值相比小于60%；

2）插电式混合动力商用车（含货车、客车）燃料消耗量（不含电能转化的燃料消耗量）与现行的常规燃料消耗量国家标准中对应限值相比小于60%。

2、混合动力技术

2.1 新能源汽车概述

2009年6月17日中华人民共和国工业和信息化部发布了《新能源汽车生产企业级产品准入管理规定》，明确新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。

新能源汽车分类：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源汽车（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。

2.2 混合动力汽车定义和分类

混合动力是指采用汽油或柴油为燃料的，同时配以电动机和发动机，由电动机作为发动机的辅助动力，以改善低速动力输出和燃油消耗的车型。简单的说，混合动力汽车就是用电动机和发动机作为动力源的汽车。如图2。

2.2.1 根据混合动力系统构成的不同可以将混合动力车分为三种：

1）串联式混合动力系统。只靠发电机行驶的电气汽车，配置的发动机输出的动力仅用于推动发电机发电。系统输出动力等于电动机输出动力。

2）并联式混合动力系统。发动机为主，电动机为辅，电动机一般无法单独驱动汽车。系统输出动力等于发动机与电动机输出动力之和

3）混联式混合动力系统。主要靠电机，发动机为辅助的，电动机和发动机都能单独驱动汽车。由于系统中配置有独立发电机，因而系统输出的最大动力等于发动机、电动机以及充当电动机（部分情况）的发电机的输出动力之和。

2.2.2 根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，也就是常说的混合度的不同，混合动力系统还可以分为以下四类：

1）微混合动力系统。在传统内燃机上的启动电机上加装驱动启动电机（Belt-alternator Starter Generator，简称BSG系统）。该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机，用来控制发动机的启动和停止，降低了油耗和排放。

2）轻混合动力系统。采用了集成启动电机（Integrated Starter Generator，简称ISG系统），发电机控制发动机的启动和停止，在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；在行驶过程中，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。

3）中混合动力系统。同样采用了ISG系统，电机是高压电机，在汽车处于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。

4）重混合动力系统。采用了272-650v的高压启动电机。发动机和电动机均能单独驱动车轮。插电式混合动力汽车一般为重型混合动力汽车，可以使用电动机单独驱动车辆。

电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重和典型车型如表4。

表4 电机输出功率比重与典型车型

3、工作模式分析

3.1 并联式混合动力工作模式

以IMA系统为例来说明，IMA系统主要由发动机、电机、变速箱以及IPU智能动力单元组成。工作逻辑包括起步加速、急加速、低速巡航、轻加速和高速巡航、减速以及停车。

1）起步加速时，发动机低速运转，电机提供辅助动力，以实现快速加速性能，达到节油目的。

2）急加速时，发动机高速配气正时状态运转，此时电池给电机供电，电机与发动机共同驱动车辆，提高整车的加速性能。

3）低速巡航。发动机停止工作，车辆以纯电动方式驱动车辆。

4）轻加速和高速巡航。发动机低速配气正时状态运转，此时发动机工作效率较高，单独驱动车辆，电动机不工作。

5）减速或制动时发动机关闭，电机此时以发电机方式工作，将机械能最大限度地转化为电能，储存到电池包中。车辆制动时，制动踏板传感器给计算机一个信号，计算机控制制动系统，使机械制动和电机能量回馈之间制动力协调，以得到最大程度的能量回馈。

6）车辆停止时，发动机自动关闭，减少燃料损失和排放。当制动踏板松开时，发动机自动启动。

3.2 混联式混合动力工作模式

以THS-II系统系统为例来说明，THS-II系统主要由发动机、动力分配系统、发电机、电池盒以及功率控制单元组成。工作逻辑包括启动、怠速、起步、加速、降档、减速、倒车。

1）发动机启动。电流流进MG2通过电磁力固定行星齿轮的齿圈，MG1作为启动机转动太阳轮，太阳轮带动行星架转动，与行星架连接的发动机曲轴转动，发动机启动。

2）怠速。电流流进MG2固定行星齿轮的齿圈，发动机带动行星架转动，行星架带动太阳轮转动，与太阳轮连接的MG1发电给电池充电。

3）车辆起步。发动机停转，行星架被固定。MG2驱动行星齿轮齿圈，推动车辆前进，MG1处于空转状态。如需要更多动力（驾驶员深踩油门或检测到负载过大），MG1转动启动发动机。

车辆起步时，发动机驱动MG1发电并供给推动MG2运转的电能。

4）加速状态。在轻负荷下加速时，发动机驱动MG1发电并供给推动MG2运转的电能，MG2提供附加的驱动力用以补充发动机动力。

在重负载下加速时，发动机驱动MG1发电并供给推动MG2运转的电能。MG2提供附加的驱动力用以补充发动机动力。电池会根据加速程度给MG2提供电流。

5）降挡。发动机停转，MG1空转，车轮驱动MG2发电，其电能给电池充电。

6）减速。MG2产生的电能提供MG1，MG1驱动发动机。此时发动机断油空转。MG1输出的动力成为发动机制动力。

7）倒车。由MG2提供倒车动力。

4、串联式混合动力工作模式

以Voltec混合动力系统为例来说明。Voltec系统主要由汽油发动机、综合动力分配系统、电池及电力控制单元。工作模式分别为：EV低速模式、EV高速模式、EREV混合低速模式、EREV混合高速模式以及能量回收模式。

1）EV低速模式。C1吸合，C2、C3松开，发动机停转。齿圈被固定，电动机推动太阳轮转动，行星架因太阳轮的转动而转动，把动力传输到减速齿轮并传递到车轮。

2）EV高速模式。C2吸合，C1、C3松开，发动机停转。发电机此时充当电动机工作，推动齿圈转动。电动机推动太阳轮转动。齿圈和太阳轮同时转动，带动行星架转动，从而把动力传到车轮。

3）EREV低速模式。C1、C3吸合，C2松开，发动机运转。发动机推动发电机发电，并为电池充电；同时电池为电动机供电推动太阳轮转动，由于齿圈固定，行星架跟随太阳轮转动，从而把动力传到车轮。

4）EREV高速模式。C2、C3吸合，C1松开，发动机运转。发动机与发电机转子连接后推动齿圈转动同时发电，电动机推动太阳轮转动。齿圈和太阳轮同时转动，带动行星架转动，从而把动力传到车轮。

5）能量回收模式时。C1吸合，C2、C3松开，发动机停转。车轮带动行星架转动，由于齿圈固定，太阳轮随着行星架转动。电动机作为发电机对电池充电。

5、总结

随着国家对新能源汽车产业推广政策重视和扶持力度加大，新能源汽车研制和开发也日益壮大，基于目前电池及电机技术发展现状，混合动力已经成为新能源汽车发展的主要技术。作为动力总成企业，深入挖掘混合动力汽车领域技术前沿，寻求适应本企业发展技术，是谋求企业长远发展之路。

从当前市场需求和技术发展趋势看，发动机作为混动汽车的动力源或发电源，开发趋向结构小而紧凑、轻量化、排放低、高能效方向，以满足搭载和能量输出需求；手动变速器趋向结构简单、轻巧减速器发展。作为动力总成企业，提供整车所需动力总成、控制策略及售后服务一体化解决方案是后续发展必由之路。

[1] 关于2016-2020年新能源汽车推广应用财政支持政策的通知.财建部(2015)134号,2015.

[2] 三部门公告免征新能源汽车车辆购置税有关事项.公告2014年第53号,2014.

[3] 常庆林.电动汽车普及的前奏3种混合动力技术解析.太平洋汽车网,2012.

Overview Of Hybrid Policy And Technology Analysis

Jia Linna, Yan Lijun, Zhang Shiwei, Zhao Changming, Liu Yuming
（Harbin DongAn Automotive Engine Manufacturing Co., Ltd, Heilongjiang Harbin 150060）

This paper mainly through to new energy vehicles for national policy research, from the analysis of the hybrid vehicle concept, the classification and the working logic, introduce the hybrid technology and the direction of enterprise development from easy to difficult.

New Energy; Policy Research; Hybrid Technology

U469.1

A

1671-7988(2016)10-08-05

贾林娜（1978-），女，中级工程师，就职于哈尔滨东安汽车发动机制造有限公司，长期从事动力总成新产品项目开发和管理。