混合动力汽车节油机理

混合动力汽车节油机理

摘要：论述了混合动力汽车的节油机理，通过实例揭示了混合动力汽车节油途径。通过选用较小功率发动机、取消发动机怠速、控制发动机下作在高效区、控制发动机断油、适当增加电池SOC 窗口以及回收再生制动能量等 6 项措施来降低整车油耗，可实现节油30%-50%的目标。

关键词：混合动力汽车节油机理

Abstract: A study on Fuel-Saving Mechanism for Hybrid Electric Vehicles Abstract:The fuel-saving mechanism for hybrid electric vehicles is discussed.Fucl-saving approaches for hybrid electric vehicles are revealed with instanccs.By selecting low the power engines,canecling engine idle,making the engine work in high efficiency area,conttol engine fuel stop,properly increasing battery SOC windows and recovering brake energy to reduce complete vehicle fuel consumption,the target to save fuel by 30%-50%can he realized. Key words:Hybrid electric vehicle,Fuel saving,Mechanism 1

1前言：随着我国汽车工业的蓬勃发展，人们在享受汽车带来的便利的同时，也而临着石油资源匮乏以及汽车排放污染的困扰。尽管现代内燃机采取了各种各样的节能措施，技术水平也达到了空前高的境界，然而随着石油资源的日渐枯竭和大气污染的日益严重，节能和环保己成为汽车领域研究的严峻课题和任务。随着汽车保有量的增加，石油资源匮乏和环保压力已成为汽车工业可持续发展的瓶

颈。为了获得社会、经济与资源、环境相互促进下的可持续发展，许多国家都在积极地进行代用燃料汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车以及混合动力汽车等新型汽车的开发。其中混合动力汽车被认为是近期降低汽车排放和油耗的最可行方案。影响混合动力汽车油耗主要有三个因素：动力总成参数匹配、循环工况和控制策略。本文主要是通过研究并联混合动力汽车的控制策略来论述混合动力汽车的节油机理，并通过实例分析揭示混合动力汽车节油途径。

2 混合动力汽车的特点混合动力汽车的发动机和电动机以机械能叠加的方式驱动汽车。

发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路而上行驶时既可以共同驱动又 1 可以单独驱动。图是双轴结构混合动力汽车，其发动机和电动机分别通过离合器(K1，K2）与变速器相连。驱动车轮的转矩可由发动机和电动机联合提供，也可以由发动机或电动机单独提供；电动机同时可作为发电机向电池充电。图2 为分开式双轴并联混合动力汽车。其前轴或后轴由电动机驱动，而另一轴则由发动机驱动，可以根据需要采用前轮驭动或后轮驭动。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，可称为电动—发电机组。由图2 可知，由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，因此该装置更接近传统的汽车驱动系统，得到比较广泛的应用。例如，大众汽车公司的高尔夫PHEV，发动机通过离合器带动电动一发电机，输出扭力再通过另一边离合器驭动车辆行驶。静止启动时，电池向电动一发电机供电，

此时电动-发电机就是发动机的起动机。发动机启动后，与传统汽车一样，一方面作为车辆单独的动力源驭动车轮，另一方面又带动电动一发电机发电向电池充电。在市区行驶时，发动机关闭，一边离合器脱开，一边离合器接合，电池作为唯一能源向电动机供电，由电动机取代发动机驱动车轮。当电动车需要高速或高负荷时，发 2 动机启动的同时离合器闭合，发动机与电动-发电机系统组成复合驱动形式，以最大功率驭动车辆。

3 混合动力汽车节油机理

混合动力汽车可通过下列途径达到节油目的：选择较小功率发动机；取消发动机怠速；控制发动机工作在高效区；发动机断油；适当增大电池SOC（State of Charge）窗口；回收再生制动能量。

3.1 选择较小功率发动机并联混合动力汽车的基木控制策略为：通过限制发动机的工作区间，将发动机控制在高效率区运行，提供所要求的扭矩；将电机作为载荷调节装置，当需要大扭矩输出时参与驱动，当需要小扭矩输出时吸收发动机能量进行发电，并将电池组的电量状态维持在高效率区间内。发动机的选择只需满足整车要求的平均功率即可，因此降低了发动机需求功率。发动机功率降低带来如下优点：减小功率损失，提高了发动机的效率；所消耗的燃油减少，相应降低了油耗。原来传统汽车需求的(缸机降为,缸机，即可满足混合动力汽车的整车要求。研究表明，发动机由大功率降为中等功率，可节油5%-15%。

3.2 取消发动机怠速大型柴油机怠速1h 消耗燃油约3.875L。按照

统计的城市公交客车循环工况，发动机怠速时间约占整个循环时间的30%-40%。如果一辆公交汽车每天运行9-12L，则怠速燃油消耗将达到8h，可见取消发动机怠速有利于节约燃油。混合动力汽车通过控制策略，可以实现发动机的起动与停止。当车速为零、加速踏板松开时，程序控制自动关闭发动机；当加速踏板踩下时，程序控制电动机在0.5s 内起动发动机，实现发动机无怠速控制。图3 为北京循环工况下取消发动机怠速时，发动机燃油消耗随时间的变化关系。从图中可以看出，车速为零时，发动机关闭，取消了发动机怠速，相应发动机燃油率为零，达到了节油的目的。研究表明，取消发动机怠速可节油5%-10%。3 图3 取消发动机怠速时发动机燃油消耗量随时间变化关系

3.3 控制发动机工作在高效区传统汽车其动力来源只有发动机。为满足汽车的各种动力性能要求，发动机必然要选择的很大，使得汽车在绝大多数情况下的低负荷运行时，造成发动机在较小负载区域内工作，因此使发动机经济性和排放性变差。发动机在较高的负荷率及中高转速下工作时发动机的平均效率明显提高。混合动力汽车通过控制策略并选用了较小功率的发动机，可使绝大多数的工作点落在发动机的高效区间。在低速低负荷时如果电机能够满足需求功率，则电机单独驱动，实现纯电动模式；如果电机不能够满足需求功率，则控制发动机工作在高效区，剩余的功率为电池充电，以提高燃料利用率。而在汽车急加速和爬坡、发动机满足不了整车需求时，电机参与工作，实现电机助力联合驱动模式。控制发动机工作在高效区，