混合动力汽车基础知识

从广义上讲，混合动力指装备有两种具有不同特点驱动装置的汽车。 其中一种是主要动力源，另外一种是辅助驱动装置。目前应用最多的是 油电混合动力系统。
国内能买到的有不少国外品牌有：丰田普锐斯、雷克萨斯ES级混动 版 、奔驰 S级混动版、凯迪拉克 凯雷德混合动力版等
在能源问题的大环境下，实现汽车动力系统的的新能源化，推动 传统汽车产业的战略转型，已经成为全球汽车工业共同面对的挑战。 目前世界汽车企业面对混合动力技术一般采用引领、跟进和被动跟进 三种策略。
2.并联混合动力电动汽车的工作模式
2）正常行驶模式 车辆正常行驶时，电动机关
闭，仅由发动机工作提供车辆行 驶所需动力，如右图所示。
2.并联混合动力电动汽车的工作模式
3）减速/制动模式 车辆减速行驶或制动时，电动机 工作于发电机模式进行再生制动， 通过功率转换器给蓄电池充电， 如右图所示。
2.并联混合动力电动汽车的工作模式
丰田 Prius、 未来
Estim a属于 完全 混合 动力 系统
3.按能否外接电源进行充电
按能否外接电源进行充电，分为插电式混合动力(Plug-in Hybrid Electric Vehicle) 和非插电式混合动力。
不可外接充电型混合动力汽车是指被设计成在正常使用情况下从车载燃料中获取全部 能量的混合动力汽车。
• 加速：发动机启动后以最大效率工作驱动车辆，电机提供部分功率辅助车 辆加速。
• 匀速：发动机按油耗最小的最优工作曲线工作，当发动机输出功率大于车 辆行驶所需功率时，多余功率驱动以发电状态工作的电机发电而向蓄电池 充电。
• 减速(制动)：发动机关闭不工作，电机进行再生制动向蓄电池充电。
1.串联混合动力电动汽车的工作模式
中国长安
我国第四大汽车生产商长安汽车公司于2007年12月宣布，开始生 产中型混合动力汽车—杰勋
杰勋混合动力汽车是长安汽车公司开发的一款纯正中国血统的混 合动力汽车，从整车到混合动力系统都是有长安公司自主开发并拥有 完全自主知识产权，其镍氢动力电池等动力零部件水平更是处于国内 领先水平。
杰勋混合动力汽车
4）行驶中给蓄电池充电模式 当车辆轻载时，发动机输出
功率驱动车辆行驶，同时发动机 输出的多余功率驱动以发电状态 工作的电机发电而向蓄电池充电， 如右图所示。
3.混联混合动力电动汽车的工作模式
混联混合动力电动汽车的工作模式有两种方式，一是发动机主动型 混联混合动力电动汽车，车辆运行时主要是发动机驱动车辆，如尼 桑Tin；二是电力主动型混联混合动力电动汽车，车辆运行时主要 是电动机驱动车辆，如丰田Prius。
微混合动力系统
• 简称BSG系统。这种混合动力系统是在传统内燃机的起动电机（一般为 12V）上加装皮带驱动的启动电机，该电机用来控制发动机的启动和停止， 取消了发动机的怠速，从而降低了油耗和排放。
• 微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，因为它的电机并没 有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里，电机的电压通常有 两种：12V和42V。其中42V主要用于柴油混合动力系统。
2016年3月底上市的比亚迪秦EV300
1．按照动力系统结构形式（混合动力汽车零部件的种类、数量和连接 关系）划分，可分为串联式混合动力汽车（SHEV）、并联式混合动力汽车 （PHEV）、混联式混合动力汽车（PSHEV）三种。
2.按照电机相对于燃油发动机的功率比大小分为重度混合型、中度混 合型、轻度混合型以及微混合球首辆混合动力SUV概念车Escape
全球首款双模强油电混合动力SUV
欧洲
欧洲对混合动力技术的研究主要集中在商用车领域，例如：瑞典、 法国、德国、意大利、比利时等国计划在9个欧洲城市开通混合动 力公交车线路。
瑞典沃尔沃公司也开发出FL6货车的混合动力汽车
德国大众公司开发出插电式柴油混合动力汽车XL1
重度混合动力系统
• 重度混合型混合动力汽车，是指以发动机或电机为动力源，且 电机可以独立驱动车辆行驶的混合动力汽车。一般情况下，电机 的峰值功率占发动机额定功率的40%以上。
• 与中混合动力系统相比，完全混合动力系统的混合度可以达到 甚至超过50％。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混 合动力技术的主要发展方向
奇瑞汽车
• 从2003年开始到2008年，奇瑞主要进行混合与中度混合动力轿车 以及节能环保系统的开发，并实现产业化；
• 从2004年开始，奇瑞主要进行强混合动力轿车的开发，并实现产 业化。
• 奇瑞混合动力轿车油耗目标达到100公里3升，排放达到欧美法规。
比亚迪汽车
• 比亚迪遵循“自主研发、自主生产、自主品牌”的发展路线，和 “掌握核心技术、产业垂直整合”的发展战略，以双模电动车作 为过渡、电动车作为终极目标，发展比亚迪新能源汽车。
1.串联混合动力电动汽车的工作模式
3)减速/制动模式 电动机把驱动轮的动能转化为电 能，并通过功率转换器给蓄电池 充电，如右图所示。
1.串联混合动力电动汽车的工作模式
4)蓄电池充电模式 停车时，发动机可通过发电机
和功率转换器给蓄电池充电，如 右图所示。
2.并联混合动力电动汽车的工作模式
1)启动/加速模式 车辆启动或 节气门全开加速时，发动机和电 动机同时工作，共同分担驱动车 辆所需的动力，如发动机和电动 机分别承担总功率的80%和20%， 如右图所示。
在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动 力系统的混合度一般在20％以下。
代 表 车 型 是 通 用 的 混 合 动 力 皮 卡 车
中混合动力系统
• 该混合动力系统同样采用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同， 中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增 加了一个功能：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。这种系统的混合程度较高，可以达到30％左 右，目前技术已经成熟，应用广泛。
串联插电式混合动力汽车也叫增程插电式混合动力汽车，其结构如图 所示。
并联插电式混合动力汽车结构图如图所示。
混联插电式混合动力汽车结构如图所示。
4．按照与发动机混合的可再充电能量储存系统不同可划分为： 动力蓄电池式混合动力汽车 超级电容器式混合动力汽车 机电飞轮式混合动力汽车 动力蓄电池与超级电容器组合式混合动力汽车。
奔腾B70混合动力版轿车采用油-电混合方式，动力系统采用双电机方案
上汽集团
• 在新能源汽车的研发上，上汽明确了以混合动力为重点，燃料电池为 方向，同时加快替代产品的研发。混合动力汽车、燃料电池汽车、代 用燃料汽车成为上汽集团新能源战略的三大重点。
东风集团
从“十五”计划开始，东风公司每年投资上亿元研发电动汽车，再 加上国家以及省市政府投资，共达6个多亿，目前东风在纯电动、混 合动力、燃料电池等各种电动汽车的研发方面都独立掌握了核心技术， 不依赖于任何外力，实现自主知识产权。
通用汽车公司在1998年推出了GM Precept HEV概念车
通用汽车公司的混合动力皮卡雪佛兰Silverado
克莱斯勒公司在1998研发出道奇（Dodge）无畏ESX2串联式混合动力汽车
福特汽车公司在2001年推出了全球首辆混合动力SUV概念车Escape
福特在2010年纽约车展展出的林肯MKZ2011款油电混合动力汽车
不同类型的混合动力汽车结构及性能比较：
项目
公路行驶燃油经济性 城市行驶燃油经济性 无路行驶燃油经济性
低排放性能 成本
复杂程度 控制难易程度
串联式
较优 优
较优 优 低
简单 简单
并联式
优 较优
优 较优 较低 较复杂 较复杂
混联式
优 优 优 较优 较低 复杂 复杂
• 起步：为避免发动机的怠速及低负荷工况，以减小油耗，故发动机不工作， 仅电机利用其低速大转矩的特性单独使车辆起步。
通用公司开发了凯迪拉克STS插电式混合动力汽车
国内混合动力汽车的发展状况
我国在新能源汽车的自主研发过程中，坚持了政府支持，以核心技术、 系统集成和关键部件为重点的原则，确立了以纯电动汽车、混合电动 汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以电动机驱动系统、整车控制系统、 动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发布局。
2013
款雅 阁插 电式 混合 动力 汽车
全新的雅阁Coupe概念跑车。这款新型跑车搭载一套“双马达”的插电式混合动力系统
马自达研发成功了Premacy氢转子发动机混合动力车
美国
• 美国在日本加快发展混合动力汽车技术时期，将生物燃料和燃料电池 汽车技术作为中近期和远期的技术线路。从2006年1月份开始，美国政 府通过抵税的方式，对购买节能汽车的消费者提供税收优惠政策。
• 比亚迪在新能源汽车领域的优势，已经是人所共知的事实。比亚 迪秦混动车各方面的表现令人刮目相看，而2015年其以近6.2万辆 的总销量，成为全球新能源车市场当之无愧的冠军，也让人欣喜。
2015款比亚迪秦
• 2016年3月上月底，比亚迪在北京新发布了两款纯电动车型比亚迪 秦EV300（如图2-32所示）和e5。这两款新车，最大的亮点在于 300公里的超级续航里程，远超特斯拉model 3。还有车外220V交 流放电功能（VTOL）、pm2.5绿净系统、智能云系统等诸多功能。 所有这些，更让人对比亚迪秦EV300充满了期待。
3.混联混合动力电动汽车的工作模式——发动机主动型
国外混合动力汽车的发展
美国、日本、欧洲等发达国家和地区，在混合动力汽车的理论 研究和实际生产中都做了大量的工作。丰田是世界公认的混合动力 技术的领先者。
日本
• 本田是第一家在美国市场上销售混合动力汽车的厂商。 • 本田的技术特点是以CVT变速器为基础来研发插电式混合动力汽车系
统。
本田1999 年在美国 推出 Insight混 合动力双 门汽车
• 代表的车型是PSA的混合动力混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz
丰田的混合动力版Vitz
轻混合动力系统
• 简称ISG系统。该混合动力系统采用了集成启动电机。与微混合 动力系统相比，轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动 机的启动和停止，还能够实现：
• （1）在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收； • （2）在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以
插电式混合动力汽车又称外接充电式混合动力汽车（PHEV），是最新一代混合动力汽 车，备受各国政府及汽车厂商关注，并有望在几年后广泛使用。
如图所示，插电式混合动力的特征是可由电能单独驱动，并配备一个大容量的可外部 充电的蓄电池组，显著的特性是可通过外部电源进行充电，充电后可续航一定的里程。
插电式混合动力汽车从结构上可以分为：串联式、并联式和混联式三 种类型。
图2-52 启动/正常行驶/加速模式
1）启动/正常行驶/加速模式发动 机通过发电机和蓄电池一起输出 电能并传递给功率转换器，然后 驱动电动机，通过机械传动装置 驱动车轮，如右图所示。
1.串联混合动力电动汽车的工作模式
2)轻载模式 发动机发出的功率大于车辆
所需功率，多余的能量通过发电 机给蓄电池充电直到SOC达到预定 的限值。如右图所示。
我国混合动力汽车研发成果
• 1.形成了拥有自主知识产权的动力系统技术平台，建立了混合动力汽 车技术开发体系。
• 2.掌握了关键零部件核心技术，研发出系列化产品，关键零部件的产 业化全面跟进。
• 3.掌握了电动汽车整车开发关键技术，拥有各类电动汽车的研发实力。
一汽集团
• 一汽集团从1999年开始进行新能源汽车的理论研究和研制工作，并 开发了红旗混合动力轿车性能样本。“十五”期间，一汽集团承担 了国家“863”计划重大专项中“红旗牌串联方式混合动力轿车研究 开发”任务，正式开始了新能源汽车的研发工作。
比亚迪F6DM双模电动汽车
• 比亚迪F6DM双模电动汽车，使用的动力电池是名为“ET-POWER” 的铁动力电池，其特点是价格低廉，安全性能稳定。该车充电一 次行驶430公里，最大功率200KW，最高时速160公里，百公里耗 电15度。该车在比亚迪电动汽车充电站快速充电10分钟可达50％ 的电量，在家使用普通插座慢速充电，充满电也只需9个小时。