隨著能源與環(huán)境問題日益嚴(yán)重，節(jié)能與新能源汽車成為國(guó)際汽車工業(yè)發(fā)展熱點(diǎn)，也是當(dāng)前汽車行業(yè)低碳化進(jìn)程中的必然趨勢(shì)?；旌蟿?dòng)力汽車是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的有效途徑，既能滿足短程純電行駛、零排放，又能夠通過協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)多個(gè)動(dòng)力源，提高能量的綜合利用率，降低整車能耗。

混合動(dòng)力汽車因其低成本、低油耗、低排放的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到人們的關(guān)注?；旌蟿?dòng)力汽車的節(jié)能潛力混合動(dòng)力汽車的基礎(chǔ)性研究課題，其實(shí)質(zhì)上就是研究混合動(dòng)力汽車節(jié)能機(jī)理，考查混合動(dòng)力汽車能量消耗特點(diǎn)，并分析各節(jié)能途徑對(duì)節(jié)能的貢獻(xiàn)率，以獲知整車的最大節(jié)能潛力。

混合動(dòng)力汽車串聯(lián)混動(dòng)運(yùn)行模式

1、混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)發(fā)展前景

2023年8月由工業(yè)和信息化部等七部門聯(lián)合印發(fā)的《汽車行業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)工作方案（2023—2024年）》中提出“鼓勵(lì)企業(yè)以綠色低碳為導(dǎo)向，積極探索混合動(dòng)力、低碳燃料等技術(shù)路線，促進(jìn)燃油汽車市場(chǎng)平穩(wěn)發(fā)展”，引發(fā)了業(yè)界的強(qiáng)烈關(guān)注。

汽車行業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)工作方案（2023—2024年）

2020年發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》則進(jìn)一步提出，到2035年節(jié)能汽車與新能源汽車年銷量各占50%，傳統(tǒng)能源動(dòng)力乘用車將全部轉(zhuǎn)化為混合動(dòng)力，占比達(dá)到100%，我國(guó)正在積極鼓勵(lì)發(fā)展混合動(dòng)力技術(shù)，清晰明確了節(jié)能汽車全面混動(dòng)化的路線圖。

汽車產(chǎn)業(yè)總體技術(shù)路線

近幾年，中國(guó)汽車市場(chǎng)涌現(xiàn)出一批全新的混合動(dòng)力系統(tǒng)，混合動(dòng)力市場(chǎng)（尤其是插電式混合動(dòng)力和增程式電動(dòng)汽車）正迎來(lái)蓬勃發(fā)展，混合動(dòng)力方案也迎來(lái)量產(chǎn)落地。如率先量產(chǎn)的比亞迪DM-i混動(dòng)系統(tǒng)、長(zhǎng)城檸檬DHT、長(zhǎng)安藍(lán)鯨智電iDD、吉利雷神Hi·X、廣汽GMC2.0等混合動(dòng)力汽車。

2、混合動(dòng)力系統(tǒng)原理

混合動(dòng)力指在車輛動(dòng)力系統(tǒng)中采用兩種不同動(dòng)力源的一種技術(shù)，包括油電混合動(dòng)力系統(tǒng)、液壓混合動(dòng)力系統(tǒng)等，目前更側(cè)重于油電混合動(dòng)力?；旌蟿?dòng)力汽車按混動(dòng)模式可以分為插電式混動(dòng)和油電式混動(dòng)。

插電式混動(dòng)（PHEV）：通過外接電源為電池充電，然后通過電池提供電量來(lái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，最終驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)。發(fā)動(dòng)機(jī)則是電池電量不足，或者一些特殊駕駛模式的情況下，用于提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)車輛行駛。

油電式混動(dòng)（HEV）：怠速或者低速狀態(tài)下行車時(shí)，可以通過純電動(dòng)的驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)主要用于發(fā)電的方式，來(lái)提升燃油經(jīng)濟(jì)性。

混合動(dòng)力汽車基本結(jié)構(gòu)

油電混合動(dòng)力技術(shù)原理：通過控制電機(jī)的輸出調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)，在滿足整車性能前提下使發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能工作在高效區(qū)，同時(shí)在怠速或者低速下回收能量，從而提升效率，降低油耗與排放。

混合動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)原理

混合動(dòng)力系統(tǒng)節(jié)油原理：通常降低油耗的方法包括采用小排量發(fā)動(dòng)機(jī)、減少怠速運(yùn)行時(shí)間、進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)優(yōu)化、使發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能工作在最高熱效率區(qū)間、采用輔助能源或者替代能源以及減少摩擦損失和回收制動(dòng)能量等，混合動(dòng)力系統(tǒng)可以以這些為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行開發(fā)。

3、混合動(dòng)力汽車節(jié)能機(jī)理

混合動(dòng)力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能較高，行駛性能優(yōu)越，在起步、加速時(shí)，通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輔助降低油耗。輔助驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以在車輛起動(dòng)的瞬間產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)力，駕乘人員可以享受更強(qiáng)勁的起步、加速，實(shí)現(xiàn)較高水平的燃油經(jīng)濟(jì)性。

混合動(dòng)力汽車的節(jié)能機(jī)理主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

動(dòng)力源互補(bǔ)：混合動(dòng)力汽車結(jié)合了內(nèi)燃機(jī)（如汽油或柴油）和電動(dòng)機(jī)兩種不同動(dòng)力源的優(yōu)勢(shì)。在內(nèi)燃機(jī)的高效穩(wěn)定工況下，如高速行駛，以及電動(dòng)機(jī)在高效率、高扭矩的低速行駛、啟動(dòng)和加速過程中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力的優(yōu)化分配。

能量回收：混合動(dòng)力汽車?yán)秒妱?dòng)機(jī)發(fā)電并將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能存儲(chǔ)在蓄電池中，這樣可以避免在制動(dòng)過程中因摩擦產(chǎn)生的能量損失，提高整車能量利用率。

純電模式運(yùn)行：在低速行駛或城市道路交通擁堵時(shí)，混合動(dòng)力汽車可以切換至純電動(dòng)模式，僅依靠電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，減少燃油消耗和尾氣排放，進(jìn)一步提升燃油利用效率。

智能能源管理：混合動(dòng)力汽車配備智能能源管理系統(tǒng)，根據(jù)車輛的動(dòng)力需求、行駛狀況和能量狀況，自動(dòng)選擇最佳的能源轉(zhuǎn)換模式和動(dòng)力輸出組合，以達(dá)到最高的能效。

變速匹配：混合動(dòng)力汽車通過改變傳動(dòng)比的擋位數(shù)量，可以有效調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使其始終處于高效的運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)間，尤其是在0-40km/h的速度區(qū)間，發(fā)動(dòng)機(jī)可以從怠速迅速提升至適宜的工作轉(zhuǎn)速，減少不必要的燃油消耗。

混合動(dòng)力汽車運(yùn)行模式

4、混合動(dòng)力汽車節(jié)能途徑

混合動(dòng)力汽車節(jié)能途徑可以歸結(jié)為兩個(gè)方面，一是整車設(shè)計(jì)，二是整車控制。通過深入研究混合動(dòng)力汽車的節(jié)能機(jī)理，定量地分析每種節(jié)能途徑的貢獻(xiàn)，可以為整車性能改善與技術(shù)方案的選擇指出明確方向。

（1）整車設(shè)計(jì)

在整車設(shè)計(jì)階段，可以采用以下方法在設(shè)計(jì)階段來(lái)實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車節(jié)能：

直噴汽油和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)：新技術(shù)的應(yīng)用提高了燃料經(jīng)濟(jì)性，降低排放。

選擇小發(fā)動(dòng)機(jī)：通過這種方式可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷率，從而提高燃油經(jīng)濟(jì)性。

采用分缸斷油：在低工況下切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分氣缸的燃油供應(yīng)，提高負(fù)荷率和工作效率。

縮小發(fā)動(dòng)機(jī)排量：在不降低發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率的情況下，通過縮小發(fā)動(dòng)機(jī)總排量，提高低負(fù)荷時(shí)的負(fù)荷率，并在高負(fù)荷時(shí)通過增壓來(lái)達(dá)到標(biāo)定功率。

混合動(dòng)力裝置：這種裝置結(jié)合了內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在油耗最低的工況區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

選擇自動(dòng)變速器：在恒定車速下行駛時(shí)，自動(dòng)變速器可以根據(jù)不同擋位的工作情況，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最低油耗的工況區(qū)域。

材料輕質(zhì)化：通過減輕車身重量，降低車輛的燃油消耗。

（2）整車控制策略

改善控制策略：使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效區(qū)，以改善整車的燃油消耗。

對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行回收：這是通過再生制動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，可以在減速或停車時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能存儲(chǔ)起來(lái)。

優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)怠速控制策略：通過發(fā)動(dòng)機(jī)的高速斷油控制（制動(dòng)減速段怠速）及控制策略實(shí)現(xiàn)停車怠速控制，消除發(fā)動(dòng)機(jī)怠速，達(dá)到節(jié)能指標(biāo)要求。

能量管理策略：分為瞬時(shí)優(yōu)化能量管理策略，局部?jī)?yōu)化能量管理策略，近似最優(yōu)能量管理策略以及全局優(yōu)化能量管理策略。

5、總結(jié)

綜上所述，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車通過將發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力進(jìn)行相應(yīng)的匹配和優(yōu)化控制，可以使其同時(shí)發(fā)揮出傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車和純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，可以顯著地改善汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)經(jīng)濟(jì)性。

混合動(dòng)力技術(shù)在中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展中具有重要地位，相對(duì)于純電動(dòng)、純?nèi)加偷绕噥?lái)說，混動(dòng)汽車更具有普適性，適合作為家庭的日常通勤工具。從政策法規(guī)、市場(chǎng)現(xiàn)狀和技術(shù)等多個(gè)方面來(lái)看，混合動(dòng)力技術(shù)為保持汽車行業(yè)的持續(xù)發(fā)展帶來(lái)了新增長(zhǎng)點(diǎn)，已經(jīng)成為推動(dòng)中國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要力量。