混合动力汽车技术综合分析

2022.10.15

贾茜

摘要：本文首先回顾了丰田普锐斯的技术发展史，然后总结了目前世界上混合动力汽车的关键技术，驾驶员意图预测、制动能量回收、提高纯电动运行模式下的续驶里程、车辆各动力源的动力分配管理技术，分析了各种技术所采用的关键技术手段。

关键词：混合动力；汽车；技术分析

概述

混合动力汽车由发动机和电动机混合驱动，它综合了燃油汽车和纯电动汽车的优点，具有良好的燃油经济性、动力性和排放性能，但成本远低于纯电动汽车，已成为国内外研究开发的热点。

纵观混合动力汽车的发展史，丰田普锐斯是HEV技术的奠基者。1997年，第一代普锐斯面世，成为了世界上首批批量生产的混合动力汽车；第二代普锐斯主要针对动力电池、电动机和变压器进行了改进，通过装备THSII混合动力系统，提升了电源系统的电压，使马达功率提高到原来的1.5倍，并改进了动力分配控制系统，使发动机动力与马达动力的协同增效作用大幅提升；第三代普锐斯采用更大排量的发动机和更高输出功率的电动机，另外，它也开始关注驾驶的舒适性，提供纯电动模式、经济模式、运动模式等不同的驾驶模式；第四代普锐斯进一步提升了动力系统的效率、控制装置的效率以及汽车的操纵性能。从丰田普锐斯的发展历史可以看出，混合动力汽车在各个时代的技术发展侧重点有所不同，总体来说，更低的燃油消耗以及更舒适的驾驶体验是人们不断追求的目标。

1HEV技术分析

根据对国外主要汽车企业的统计数据，日产、丰田、本田是混合动力汽车技术领域中的领军企业，他们对混合动力汽车的研究起步早，其中丰田是混合动力汽车的先驱。与国外相比，我国的混合动力技术自21世纪以来才逐渐开始发展，近年来的发展也较为迅猛。

目前，关于混合动力汽车方面的技术研究方向主要集中于如下几个方面：

1.1驾驶员意图预测技术

混合动力控制器通过采集一些车身上的信号，比如离合器、空挡开关、车速、发动机转速等信号，判断出驾驶员的驾驶倾向，例如转向、加速或者换挡的意图，从而控制发动机、离合器等部件的动作，还可以通过设置于车辆中的摄像机或者设置于方向盘上的触摸部判断驾驶员是否处于驾驶疲劳状态等。目前，关于如何精确判断驾驶员意图的技术越来越受到各大汽车公司的关注，也侧面的说明驾驶员们越来越迫切希望获得更良好的驾驶体验。

1.2制动能量回收技术

混合动力汽车在制动时，电驱动装置能够被控制调整为发电机运行模式，将制动时车辆的动能转换为电能，并保存在蓄电池内。为了提高制动时的能量回收，采用扩大馈能时发电机和发动机的轉速范围、监测制动设备的状态，根据再生制动系统和液压制动系统之间的反应差配置不同的再生制动模式等技术手段，进一步改善混合动力汽车的燃油效率。例如美国通用汽车环球科技运作公司研发了根据能量存储装置的充电状态和再生制动请求，控制再生制动的电能引导至耗能装置或者能量存储装置。

1.3提高纯电动运行模式下的续驶里程技术

增加电动模式下的续驶里程，除了设计开发具有更高能量密度的蓄电池，还可以利用混合动力系统的控制器对电能进行合理优化。相关的技术包括当蓄电池组电量较低时，整车控制器发送控制指令关闭空调等作为辅助的电气设备，将电能优先保证车辆的安全行驶，还有根据动力电池的SOC控制车辆的驾驶模式从而提高续驶里程。我国比亚迪和奇瑞汽车公司也做了很多这方面研究，例如设计研发带有以发电机组为主体的里程延长系统，可实现电池能量过低后的里程增长，发动机不再作为整车驱动动力源，发动机主要作用是驱动发电机发电，在纯电动设计里程内实现无油耗纯电动运行，当运行里程超过电池设计里程时，驱动电机利用发电机发出的电能驱动整车，优化电机、电池和发电机组之间的模式控制，从而增加整车的续驶里程。

1.4车辆各动力源的动力分配管理技术

在汽车行驶时，对汽车的动力源进行选择，合理分配动力。混合动力车辆的控制器在汽车行驶过程中按照预定的控制方案，根据车辆各运行参数，例如电池的SOC、道路状况、驾驶员的驾驶意图等，选择发动机和电动机中一个或两个作为车辆的驱动源，也就是进行模式选择。在混合动力汽车中，通常有三种运行模式：纯电动（EV）模式、混合驱动（HEV）模式、纯内燃机驱动模式，在不同工况下选择不同的动力源驱动直接关系到能量利用是否高效。控制器根据用户选择的工作模式控制所述发动机和电机，工作模式包括纯电动经济模式、纯电动运动模式、混合动力经济模式和混合动力运动模式，在保证整车动力性的前提下经济性能得到大幅提高，同时多个工作模式的切换突显了驾驶员对整车的可操作性，提高了驾驶乐趣。

2小结

混合动力汽车在爆发石油危机的大背景下应运而生，经过了超过百年的发展，更高的能量使用效率仍然是人们的追求目标。与此同时，驾驶的舒适性也更受到关注。节能和人机工效是混合动力车辆技术关注的焦点，我国的汽车工业应顺应科技发展趋势，集中科研力量攻关，迅速开发出自己的产品。