新能源混合動(dòng)力汽車是指同時(shí)裝備兩種動(dòng)力源﹣﹣熱動(dòng)力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動(dòng)力源（電池與電動(dòng)機(jī)）的汽車。通過在混合動(dòng)力汽車上使用電機(jī)，動(dòng)力系統(tǒng)可以按照整車的實(shí)際運(yùn)行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。

新能源混合動(dòng)力汽車

1、混合動(dòng)力汽車分類

混合動(dòng)力汽車從對(duì)電能的依賴程度，混合動(dòng)力可以分為弱混合動(dòng)力Micro Hybrid)、中度混合動(dòng)力（Mild Hybrid)、重度混合動(dòng)力（Full Hybrid)、插電式混合動(dòng)力（Plug in Hybrid，PHEV)。

混合動(dòng)力汽車定義

混合動(dòng)力汽車對(duì)比

（1）弱混合動(dòng)力（Micro Hybrid)

弱混合動(dòng)力也稱輕度混合動(dòng)力、軟混合動(dòng)力、微混合動(dòng)力等，同時(shí)擁有內(nèi)燃機(jī)及電動(dòng)機(jī)兩種動(dòng)力來源，只用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行走，電動(dòng)機(jī)則用作幫助內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)及在內(nèi)燃機(jī)停止運(yùn)作時(shí)提供電力供應(yīng)車內(nèi)電器，又稱為怠速熄火系統(tǒng)（Start - stop System)。

（2）中度混合動(dòng)力（Mild Hybrid)

中度混合動(dòng)力不但同時(shí)擁有兩種以上的能量來源，而且具有兩種動(dòng)力來源可同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛（例如一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)搭配一臺(tái)電動(dòng)機(jī)）。其中一種作為主要?jiǎng)恿碓?，可?dú)立驅(qū)動(dòng)車輛，其他則是次要?jiǎng)恿碓?，用來補(bǔ)助主要?jiǎng)恿Γ瑥?qiáng)化性能、減輕負(fù)擔(dān)。

中度混合動(dòng)力有實(shí)用型和性能型兩種設(shè)計(jì)理念，實(shí)用型以低輸出的主要?jiǎng)恿ε渖洗我獎(jiǎng)恿笞兂蓸?biāo)準(zhǔn)輸出，主要目的是提高能源效率；性能型以標(biāo)準(zhǔn)輸出的主要?jiǎng)恿ε渖洗我獎(jiǎng)恿笞兂筛咻敵?，在提高能源效率的同時(shí)增進(jìn)性能表現(xiàn)。

（3）重度混合動(dòng)力（Full Hybrid)

重度混合動(dòng)力也稱全混合動(dòng)力、強(qiáng)混合動(dòng)力（Strong Hybrid）等，是完全成熟的混合動(dòng)力系統(tǒng)。既可以完全單靠任一的動(dòng)力來源作為主要?jiǎng)恿?，也可以兩者同步?qū)動(dòng)產(chǎn)生更大的動(dòng)力。重度混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制必須有效地運(yùn)用各種動(dòng)力來源，以達(dá)到既有適當(dāng)動(dòng)力又可節(jié)省燃料的目的。

（4）插電式混合動(dòng)力（Plug in Hybrid，PHEV)

插電式混合動(dòng)力和充電式電動(dòng)車一樣能靠外來電源為車輛充電，但因?yàn)閷儆诨旌蟿?dòng)力系統(tǒng)，它在缺乏電源時(shí)仍可靠?jī)?nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，優(yōu)點(diǎn)是續(xù)航力和實(shí)用性高，缺點(diǎn)是成本和重量大。

插電式混合動(dòng)力汽車底盤結(jié)構(gòu)

2、混合動(dòng)力系統(tǒng)分類

（1）并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

在并聯(lián)式混合動(dòng)力（Parallel Hybrid）系統(tǒng)中，內(nèi)燃機(jī)及電動(dòng)機(jī)輸出的動(dòng)力可以通過各自的動(dòng)力傳輸途徑獨(dú)立地將驅(qū)動(dòng)扭矩傳遞給驅(qū)動(dòng)輪，內(nèi)燃機(jī)及電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力各自分開、互不相干，因此被稱作并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力最后由減速裝置合并在一起。并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)通常都不能獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輛行駛，往往會(huì)被歸類為中度混合動(dòng)力。

并聯(lián)式油電混合動(dòng)力系統(tǒng)

（2）串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

串聯(lián)式混合動(dòng)力（Series Hybrid)系統(tǒng)由一臺(tái)功率僅供滿足行進(jìn)時(shí)平均功率的內(nèi)燃機(jī)（也可以是外燃機(jī)）作為發(fā)電機(jī)發(fā)電，電力用以為電池充電及供電給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)用來驅(qū)動(dòng)車輪。

串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

（3）混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)（動(dòng)力整合／分配式混合動(dòng)力系統(tǒng)）

混聯(lián)式混合動(dòng)力（Series-parallel Hybrid）系統(tǒng)，又稱為動(dòng)力整合式混合動(dòng)力系統(tǒng)或動(dòng)力分配式混合動(dòng)力(Power - split Hybrid）系統(tǒng)，兼具并聯(lián)式及串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的功能及特性，系統(tǒng)同時(shí)擁有功率相當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)與馬達(dá)，所以可依據(jù)路況選擇使用電動(dòng)模式、汽油（或柴油）模式或混合模式；設(shè)有由內(nèi)燃機(jī)推動(dòng)的發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生充電或電動(dòng)機(jī)所需電力。

混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

3、混合動(dòng)力汽車的工作原理

混合動(dòng)力汽車通?？梢苑譃槲宸N工作模式：?jiǎn)?dòng)模式（Starting)、巡航模式(Cruising)、超車模式(Passing)、制動(dòng)模式（Braking）以及駐車模式（Stopped)。模式的切換取決于駕駛員的駕駛行為、電池儲(chǔ)能狀態(tài)以及發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。電池能量來源于電機(jī)發(fā)電；發(fā)電過程發(fā)生在正常駕駛模式、巡航模式以及制動(dòng)模式。通常電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)時(shí)，電池能量需要高于一定的儲(chǔ)能范圍；當(dāng)電池能量低于一定范圍時(shí)，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)為電池充電。

混合動(dòng)力汽車工作原理

4、混合動(dòng)力系統(tǒng)建模方法

基于不同的仿真要求，通?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型可以分為三個(gè)階段。

三種模型都需要詳細(xì)的系統(tǒng)建模，建?？梢苑譃檫\(yùn)動(dòng)學(xué)模型（逆向模型）、準(zhǔn)靜態(tài)模型（正向模型）和動(dòng)態(tài)模型。

（1）運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

運(yùn)動(dòng)學(xué)模型為逆向模型，模型輸入為車速、道路坡度等。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型假設(shè)汽車行駛能達(dá)到目標(biāo)車速，即實(shí)際車速為已知條件，這樣可以減少計(jì)算量。運(yùn)動(dòng)學(xué)模型（逆向模型）能保證汽車速度和目標(biāo)車速一致，但是不能保證實(shí)際情況中的車速滿足目標(biāo)值（實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)不一定能達(dá)到模型計(jì)算出來的發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩輸出）。通常在仿真計(jì)算中，會(huì)加上一些"安全保護(hù)"，用于限制發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的工作范圍。當(dāng)計(jì)算得到的發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的工作參數(shù)超過實(shí)際工作范圍時(shí)，仿真計(jì)算就會(huì)停止。

運(yùn)動(dòng)學(xué)模型

發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由車速和變速器傳動(dòng)比來決定。

驅(qū)動(dòng)扭矩由汽車行駛的特性決定，如車的質(zhì)量、氣動(dòng)阻力以及行駛阻力。

發(fā)動(dòng)機(jī)油耗根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩通過查發(fā)動(dòng)機(jī)的特性圖來獲得，同時(shí)排放也可以由同樣的方式獲得。

（2）準(zhǔn)靜態(tài)模型

準(zhǔn)靜態(tài)模型包括駕駛員模型，用于讓整車模型跟蹤目標(biāo)車速（Desired Speed)。通常駕駛員模型由比例積分微分（PID）控制器驅(qū)動(dòng)油門踏板和制動(dòng)踏板，來調(diào)節(jié)實(shí)際車速和目標(biāo)車速之間的誤差。油門踏板信號(hào)和制動(dòng)踏板信號(hào)用于產(chǎn)生需求的功率輸入。通常功率通過計(jì)算微分動(dòng)態(tài)公式得來。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速確定后，發(fā)動(dòng)機(jī)的油耗和排放可以由發(fā)動(dòng)機(jī)的靜態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)特性圖得到。準(zhǔn)靜態(tài)模型能提供一個(gè)相對(duì)可靠的油耗和排放(NOx）的結(jié)果，但是對(duì)于碳煙排放、瞬態(tài)加速、渦輪滯后等問題，還是有局限性。這些問題需要利用更詳細(xì)的模型來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)燃燒建模才能解決。

準(zhǔn)靜態(tài)模型

（3）動(dòng)態(tài)模型

動(dòng)態(tài)模型中，發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)模型和整車動(dòng)力模型一起來表述準(zhǔn)確的瞬態(tài)特性。通常發(fā)動(dòng)機(jī)由各個(gè)詳細(xì)的一維流體動(dòng)力學(xué)模型組成，包括燃燒動(dòng)力模型、進(jìn)排氣模型、渦輪模型等。各個(gè)子模型之間由氣路管道連接。各個(gè)子系統(tǒng)通過質(zhì)量守恒、動(dòng)量守恒以及能量流動(dòng)來相互耦合。各個(gè)子系統(tǒng)的溫度、壓力、流量、做功和損耗都能通過計(jì)算有限子系統(tǒng)微分方程而得來。這樣的建模方法能很好地表征以及描述車輛、發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)。動(dòng)態(tài)模型需要大量的計(jì)算資源，通常用于發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)以及研發(fā)。從混合動(dòng)力系統(tǒng)控制來講，準(zhǔn)靜態(tài)模型能很好地平衡模型精確性和計(jì)算成本。

模型精確度與計(jì)算成本

隨著環(huán)保意識(shí)的逐步加強(qiáng)以及全球油價(jià)的不斷攀升，混合動(dòng)力汽車逐漸成為各大汽車廠商研發(fā)的熱點(diǎn)?；旌蟿?dòng)力汽車通過將傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)結(jié)合在一起，不僅具有低排放、節(jié)能的特點(diǎn)，而且可以充分利用能量回收等技術(shù)，進(jìn)一步提高燃油效率，降低運(yùn)營(yíng)成本?；旌蟿?dòng)力技術(shù)的研究無論從理論研究還是實(shí)際應(yīng)用的角度來看都是具有重大意義。

綜上所述，建立并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車模型，可以通過仿真分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)通過硬件在環(huán)仿真測(cè)試，找到最佳的設(shè)計(jì)方案和性能優(yōu)化策略，節(jié)省汽車前期研發(fā)成本，為混合動(dòng)力汽車行業(yè)的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。