汽車混合動力技術
關注創建者：汽車汽車汽車 創建時間：2021-07-19
汽車混合動力技術的視頻教程
汽車混合動力技術的實例教程
1 前言
日野汽車在日本商用車制造領域占據領導地位，其在輕卡及中重卡領域對混合動力技術不斷鉆研和探索[1]，開發的混動動力卡車車型最豐富，推廣應用時間最長，市場保有量最大。本文旨在對日野汽車混合動力技術的近期發展情況進行綜述，供商用車產品開發的技術人員參考。
2 輕卡混合動力新技術
日野汽車在輕卡動力的研究方面成果豐富，曾為并聯混合動力輕卡開發出一種扭矩分配控制系統，以其先進技術引領著日本運輸業[2]。
最近，日野汽車在輕卡上（圖1）又推出了Hino Dutro Hybrid混合動力系統，除了卓越的環保性能和燃油效率外，Hino Dutro Hybrid還提供了高水平的駕駛性能，通過匹配專用發動機和專用變速箱，燃油消耗水平可達到13.2 km/L，其節油水平比2015年燃油效率標準提高了15%。
圖1 日野輕卡混動車型[3]
2.1 Hino Dutro Hybrid混合動力系統
Hino Dutro Hybrid混合動力系統的主要動力結構組成為“發動機+離合器+電動機+變速器”（圖2）。在發動機和電動機之間安裝了一個離合器,這是經歷了大量的研發試驗后形成的新的混合動力構型。2011年前日野采用的是“發動機+電動機+離合器+變速器”這樣的構型。日野第5代卡車將配置“發動機+離合器+電動機+變速器”[1]，通過這樣的變更，操作控制離合器有效利用能量，有助于提升燃油效率。
圖2 日野輕卡混合動力構型（并聯式構型）[4]
通過使用混合動力系統專用的清潔阿特金森循環柴油發動機N04C-UL（圖3），以及強有力的輔助發動機驅動的電動機的強化控制，完美地實現了燃料效率和動力性能。另外，在車輛減速時，電動機用作發電機，通過將車輛的動能轉換成電能，對動力電池充電來有效地利用能量。
展開 混合動力汽車技術展望
混合動力一般來講是比較復雜的,尤其是對于非汽車、非發動機行業人來說,容易混淆。
首先是常規混合動力,即不可充電的混合動力,日本豐田、本田、日產分別開發了代表性的深混技術,引領了國際常規混合動力的潮流。但我們也看到,去年以來,日本試產串聯式的日產e-power 的銷量和油耗可以跟普瑞斯的功率分流產品相媲美,這說明我們不一定要走功率分流的路線,對中國來講串聯相對簡單。
日產e-power
另外就是可以外界充電的混合動力,我們叫插電式混合動力。插電式混合動力分成兩個階段,在電量維持階段是常規混合動力。但充完電之后,率先使用的是電池,這一段非常重要。這要分為兩個部分,一是純電型插電式,就是全部用電,在充滿電之后的第一階段就是純電動,但是還有部分是混合型插電,前面仍然是混合動力。我們認為,純電插電混合動力在城區短途用電,高速、長途用油,根據中國的乘用車出行特征,可以省油80%以上,這是中國優勢的技術路線。如果將純電型的插電混合動力按功能和結構分開分析,其實有九類混合動力,純電型混合動力既可以串聯、并聯,也可以混聯。根據中國對增程式的定義,實際上串聯的純電型插電混合動力,是純電插電混合動力中的一類。中國可能主要是并聯和串聯兩種,混聯不會成為主流。
插電式混合動力
比較這兩種方式發現,在混合動力模式下,并聯純電型相較于串聯純電型,具有成本和動力優勢,國內領先企業正在著力探索低成本的純電并聯式插電混合動力,這是一個非常值得關注的具有中國優勢的技術路線。如何實施混合動力技術路線?一是從燃油車升級轉換后的節能汽車路線,常規混合動力到插電式混合動力。另外一個是從純電動汽車轉換的混合動力路線,純電動到增程式和純電型插電混合動力。
展開 3.3 電機驅動技術
隨著我國科學技術水平的不斷提升，混合動力技術也得到了快速發展，這使電機的性能得到了有效提高。在油電混合動力汽車當中，電機除了可以作為驅動單元以外，還可以參與到能量轉化過程當中，是實現能量轉換的一項重要環節，這也使油電混合動力汽車在電動模式和發電模式下都能夠保證運行的有效性。與此同時，在達到電機峰值功率時，其可以有效發揮制動回收、整車加速、電驅動以及啟動發動等相關功能。目前，在混合動力汽車的實際使用過程當中，其電機類型具體包括四種，分別為異步電機、開關磁阻、直流永磁以及交流永磁同步。在選用電機時需要對其成本、效率、性能以及質量等因素進行充分考慮。所以，在油電混合動力汽車的未來發展過程當中，需要針對電機的質量改進、體積縮小和性能提升等方面有效開展研發工作。而想要實現電機的高效運轉，需要合理采用相關驅動技術。在混合動力汽車行業的快速發展過程中，混合動力系統的電機功率也得到了明顯增大，這也對驅動電路性能提出了全新要求，需要有效保證電路中功率放大模塊的作用發揮。
展開 可見根據循環工況的燃油消耗分析法對于解析傳統汽車的實際能量消耗特性具有實際意義，并且為當前轎車(混合動力轎車的原型車——傳統汽車)如何通過混合動力技術以實現高效節能提供指導。
2.混合動力汽車節能途徑
混合動力汽車可以從以下4個方面達到節能目的，如圖1所示。
圖1 混合動力汽車節能途徑
(1)選擇較小功率的發動機，從而提高發動機負荷率；
(2)改善控制策略使發動機工作在高效率區，以改善整車的燃油消耗；
(3)發動機具有取消怠速和高速斷油的功能，以減少燃油消耗；
(4)具有再生制動能量回收功能。
按照上述混合動力汽車節能途徑，對典型城市公交客車循環工況的分析，以及對整車在這些工況下的能量消耗情況的研究表明：在典型城市循環工況下，混合動力汽車通過減小發動機功率提高了負荷率，使整車效率得到提高，從而改善燃油經濟性約15%～20%。發動機工作區域控制對燃油經濟性改善的貢獻率在5%～10%之間。再生制動能量回收可節能約5%～12%。消除停車怠速可節省燃油5%～10%。綜合分析表明混合動力技術在特定工況下的總節能潛力可達30%～60%。
二、混合動力汽車的組成和工作原理
根據混合動力汽車具有兩個或兩個以上動力源同時運轉與單個動力傳動系之間的動力耦合位置關系，混合動力汽車驅動系統可分為串聯、并聯和混聯等3種基本類型。
1.串聯混合動力汽車驅動系統的組成和工作原理
串聯混合動力汽車驅動系統架構如圖2所示。
展開 我相信在不久的未來，隨著科技進步和基礎設施的成熟，還會有更多的「復合技術」。比如基于車載導航，混動系統可以智能的選擇一個最適合道路情況的方案，相當于一個「智能駕駛模式」，帶來最優化的駕駛體驗和經濟性。
小 結
混合動力系統集成了發動機、變速箱、電池等一系列復雜的技術，可以說是汽車動力系統中的「技術結晶」。
但是再復雜的技術，也應該是以人為本的——應該給人帶來便利、效率和舒適，簡單來說就是好的體驗。探岳GTE是個很好的例子，豐富的駕駛模式，充足的純電續航里程，超低的油耗，以及一系列駕駛輔助功能，大大提升了駕駛者的體驗。
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AUTO TECH China 2026 中國國際汽車計算技術展覽會
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地點：廣州·廣交會展館D區
亞洲領先的汽車計算技術與核心器件展
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欄目導語：
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