混合動力技術的案例
日野汽車混合動力技術
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 歐陽明高院士：中國新能源汽車之混合動力技術路線展望
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 AUTO TECH 2025 廣州國際電動車/混合動力車技術展覽會
展示范圍：
1、純電動汽車、混合動力汽車（乘用車、商用車）；
2、驅動系統：HV/EV驅動系統、輪轂電機系統、48V技術；
3、可充電電池，下一代電池技術：鋰電池、聚合物鋰電池、鉛蓄電池、NaS電池、二次空氣電池、薄膜鋰離子電池、鎳金屬氫化物（NiMH）電池、鎳鎘電池、電容，電容器、電池制造技術、電池元件及材料等；
4、電機技術：驅動電機、車載發電機、電磁鐵、線圈、電磁鋼板、軸承、鐵芯、電刷、微芯片、驅動IC、傳感器、控制軟件、扭矩測量、動靜特性測量儀、磁性測量儀、電磁場分析工具、熱場分析工具、電機設計軟件、繞線機、著磁機、焊接機、加工機等；
5、變頻器及周邊技術：DA-ACDC-AC變頻器、DC-AC整流器、升降壓轉換器、二極管，可控硅，雙向可控硅、GTOs、MOSFETs、IGBTs、碳化硅元件、散熱及耐高溫技術、冷卻裝置、逆變器評價試驗系統等、
6、充電設備：電池交換技術非接觸式充電技、術、EV快速充電設備、充電樁/充電站、智能監控等；
7、車用電連接器及線束、充電連接器、線束加工設備等；
8、新能源汽車焊接、沖壓、電池裝配技術等智能制造技術、輕量化材料、新能源汽車潤滑油等。
誰來參觀：
新能源汽車制造商、電動發動機/逆變器制造商、汽車零部件制造商、可充電電池制造商
同期新能源汽車技術論壇討論話題包括不限于
1、國家政策、市場分析
2、整車商電氣化戰略及技術
3、電池、電機、電控技術
4、混合動力技術
5、800V高壓充電技術
6、氫燃料電池車
展開 傳豐田欲和中國共享油電混合技術 已與吉利談判
網易科技訊 9月14日消息，據國外媒體報道，豐田汽車正準備向中國汽車制造商共享普銳斯(Prius)油電混合動力汽車的技術細節，以期在中國這個全球最大的汽車市場上趕超競爭對手。
知情人士表示，中國希望豐田分享其油電混合技術，以幫助中國汽車廠商實現更嚴格的排放目標。豐田將此視為進軍中國市場的重要機會，已就向中國汽車制造商吉利汽車控股有限公司授權其油電混合動力系統展開了深入談判。
政府層面對油電混合動力汽車的支持，將有利于豐田提高在華汽車銷量。多年來，豐田的油電混合動力汽車在歐洲和日本市場獲得了巨大的成功。但迄今為止，中國則將更多注意力放在了純電動汽車上，通過補貼和稅收優惠來推廣此類汽車。
不過，中國開始逐步將油電混合動力汽車視為一種減排手段，并最終實現純電力汽車的未來。這也是中國實現環保目標、減少對進口石油依賴計劃的一部分。
落后的大眾
油電混合動力汽車的普及，可能有助于豐田追趕銷量領先的大眾汽車和通用汽車。去年，這兩家公司在中國的汽車銷量都超過了400萬輛。在豐田售出的130萬輛汽車中，大約10%是油電混合動力汽車。該公司希望2020年就將這一比例提高到30%以上。
一位不愿透露姓名的豐田高管說，沒有掌握混合動力技術的數家中國汽車制造商要求豐田與他們合作，該公司正在考慮其中的幾家。這位高管表示，豐田應能在今年內正式宣布其合作伙伴。
知情人士說，豐田正在就分享其油電混合動力技術進行談判，并通過電池供應商湖南科力遠新能源有限公司(Hunan Corun New Energy Co.)將完整的技術解決方案授權給吉利和其他中國汽車制造商使用。科力遠與吉利合作密切，吉利今年在中國的銷量躍升至第三位，首次超過所有的日本競爭對手。而科力遠股價上漲1.6%。
展開 
混合動力乘用汽車發動機的選擇及其關鍵技術分析
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 北重集團北方股份成功研制國內首臺混合動力礦用車
近日，北重集團北方股份成功研制出國內首臺35噸級混合動力礦用車，標志著北方股份在產品動力多元化應用研究方面取得了突破性成果，填補了國內空白，同時也預示著我國成為世界上少有的掌握礦用車混合動力技術的國家。
北方股份研發的這款混合動力礦用車命名為NTH35。該車采用國際先進的功率分流混合動力技術，配備高性能動力鋰電池，發動機功率較原普通柴油驅動車輛降低了30%，雙電機驅動變速系統可智能高效地進行最優功率分配，并最大程度回收制動能量，節省25%左右的燃油消耗，減少尾氣排放。此外，混合動力礦用車能夠實現發動機始終在高效區間運轉，有助于提高發動機使用壽命，而免維護的動力電池運行也將大幅度降低維修成本。
據悉，北方股份礦用車正常使用使命長達15-20年，年運行時長達到5000-7000小時，具備高可靠性、高耐久性的特點。在產品全壽命周期運行成本核算中，燃油消耗占據了較大比例。因此，如何讓礦用車更節油就成為了礦山開發運營降成本的重點。北方股份長期致力于降低礦用車燃油消耗的研究，在新能源應用領域不斷加大投入，取得了業內公認的成果。早在2015年推出的國內首臺采用輔助架線技術的雙能源電動輪礦用車，就在非洲納米比亞礦山運行中展示了其卓越的節油性能。此次成功研制的NTH35混合動力礦用車，有望再次成為市場新寵。
“我們的目標是為用戶提供高效低耗、具備全壽命周期運行成本優勢的礦車，降低礦山運營成本，幫助用戶取得成功。”北方股份總經理、黨委副書記鄔青峰在接受行業媒體采訪時表示。據北方股份披露的相關信息顯示，未來，北方股份將繼續加大在新能源領域的研究力度，以客戶需求為導向，繼續為各類礦山用戶提供具有競爭力的定制化礦車產品。
展開 油電混合動力汽車及其關鍵技術
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 LMS Imagine.Lab 混合動力仿真解決方案
電動、混合動力技術背景
? LMS Imagine.Lab AMESim 混合動力
解決方案特點與收益
? 經濟性、排放和熱舒適性
? 混合動力解決方案——駕駛舒適性
? 混合動力解決方案——機電系統
? 混合動力解決方案——整車控制設計
? 總結
AMESim_Solution_for_混合動力.part4.rar
AMESim_Solution_for_混合動力.part1.rar
AMESim_Solution_for_混合動力.part2.rar
AMESim_Solution_for_混合動力.part3.rar
展開 Optistruct助力LCO-140H世界一流的液壓混合動力客車
客車車體的整體設計流程見上左圖，此設計基于全新的設計理念，在概念設計階段即引入CAE仿真技術，在定義了設 計空間及各種工況后，采用拓撲優化技術對結構進行分析，得出最佳的設計方案提供給設計團隊，設計師在CAD中進行 結構設計后，再回到CAE對結構的剛度、強度、動力等性能進行進一步評估，在詳細設計階段對梁截面進行尺寸及形狀優化，在滿足各種約束如扭轉、彎曲模態及最大變形等條件下達到重量最輕等設計目標，以得到滿足設計規范的最優設計，上右圖是LCO-140H客車的最終框架結構。Altair的優化技術和軟件貫穿從概念設計到詳細設計的整個流程。
串聯式液壓混合動力技術
不同于電動混合動力技術，LCO-140H使用液壓而不是電力來驅動車輛。通過液壓泵/馬達，實現剎車時能量的回收和加速時能量的釋放，而發動機只在需要時運行，當客車僅依靠儲存的液力就能進行驅動時發動機是不工作的。
根據在AltoonaPenn進行的美國聯邦運輸局（FTA）的認證項目中的公交車數據庫，在燃油效率方面，LCO-140H是傳統柴油公交車的兩倍多——單位加侖行駛里程多出110%。并且，相比于當前最好的柴電混合動力客車，LCO-140H比其多出30%的單位燃油行駛里程，然而購置成本要比其低30%。
展開 混合動力飛機將航空運輸帶入“環保時代”？
日前，俄羅斯巴拉諾夫中央航空發動機研究所總裁戈爾金表示，俄羅斯將在2020年開展混合動力飛機飛行測試，并首先完成混合動力引擎的研制，而最終目標是研制出功率為500千瓦的混合動力飛機。
眾所周知，化石燃料燃燒是大氣污染的主要來源。功率強勁的飛機更是“油老虎”，最近頻發安全事故的波音737，一次起飛就能耗油5噸。混合動力技術已經給汽車帶來了環保希望，那么它能否將航空運輸也帶入“環保時代”呢？科技日報記者就此采訪了沈陽航空航天大學遼寧通用航空研究院副教授康桂文。
技術方案 花開兩朵 油-電混合和電-電混合有所不同
“現在國際上關于混合動力飛機的技術方案是比較類似的，主要有油-電混合和電-電混合兩種。”康桂文介紹，所謂油-電混合是指由傳統的航空燃油發動機和鋰電池組成混合推進系統，而電-電混合則是由氫燃料電池和鋰電池提供混合動力。在具體的工作方式上，則需結合不同動力裝置的特性和飛機的飛行特點加以設計。
康桂文談到，飛機起飛時所需功率最高。因此，油-電混合動力飛機起飛階段中鋰電池和燃油發動機一起工作，通過鋰電池分擔部分功率，減少燃油消耗。而在起飛結束后的巡航階段，保持平穩飛行所需功率一般只有起飛狀態下的三分之一，此時可以只開啟燃油發動機，既提供飛行的動力，又能同時為鋰電池充電。最后降落階段的功率需求更小，理論上只使用鋰電池就能滿足需求。
“電-電混合動力飛機則有所不同。”康桂文表示，氫燃料電池通過氫與氧氣的反應發電，產物主要是水，幾乎沒有污染。但通過化學反應發電的氫燃料電池，放電比較緩慢，難以快速達到起飛功率，不能單獨用于起飛階段，因而需要鋰電池加以輔助。
展開 電動和混合動力汽車的電池測試
汽車行業的競爭和混合動力技術的發展速度促使制造商投資于
電池的研發
。上市時間至關重要，而電池的全面產品測試也不應忽略，因為召回車輛會帶來高昂的成本。
電池及其子系統（如連接，冷卻等）在長使用期限的情況下，容易發生故障，其范圍可能從電池性能下降到完全失效。由于用于電動和混合動力車輛的電池存在各種尺寸、形狀、重量和化學成分，因此不同的測試方法對于
驗證耐久性
至關重要。三種主要的電池類型是電池單元、電池模塊和電池組。
為了符合混合動力和電動汽車電池的主要法規和標準，例如ISO、MIL和USABC，必須對電池單元、電池模塊、電池組和子系統進行機械，電氣，環境和化學測試。
HBK提供了用于機械振動測試的
電池測試解決方案
，例如
熱測試
和
電氣測試
-單獨出售或打包出售。
電池測試設備
除了
振動測試模擬之外
，車輛電池及其子系統的
物理振動測試
也至關重要。
HBK LDS振動測試系統提供了用于低氣壓，機械振動和沖擊測試的整體解決方案，該方案包括法規UN 38.3和ECE Reg 100，其中規定，在運輸任何電池單元、電池模塊或電池組之前，必須根據危險品法進行測試。但是，還有許多其他法規適用于不同的國家，而這些法規又側重于不同的技術/電池類型（電池單元電池模塊、電池組等）。
由于不同的電池類型及其子系統具有不同的尺寸、重量和所需的振動測試曲線，因此
功能強大且用途廣泛
的系統至關重要。該系統必須易于適應
多種測試需求
，以模擬車輛的使用壽命。
展開 
深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
在整車控制系統中，需要根據駕駛員的起步要求，控制電機輸出扭矩完成車輛的起步，當車速達到或超過起步車速時，可以協調控制電機和發動機工作，由相應的動力源輸出扭矩完成車輛的起步控制。
5. 雙電機系統換擋分析
在車輛行駛中，如果換擋過程沒有控制好，容易發生動力中斷的現象。混合動力汽車在換擋過程中，需要進行多動力源的協調控制。比如在帶有雙離合器的雙電機系統中，發電機和驅動電機這兩個雙動力源分別通過各自的離合器與變速箱輸入軸進行耦合，并經由同步器傳遞到相應擋位的齒輪，再通過變速箱輸出軸傳遞到車輪。換擋過程涉及到動力源的調速、升扭和降扭的控制，由整車控制系統接收換擋需求信號指令，然后發出各動力源降扭矩指令并判斷是否降到了目標扭矩范圍內，然后進行動力源的調速，待調速后轉速滿足一定范圍內，則控制動力源升扭完成換擋過程。
換擋過程中應注意避免因扭矩不平順或變化太快而引發的頓挫和沖擊，避免由于動力系統輸出扭矩產生波動。雙電機混合動力系統的換擋過程既有對變速器的控制，又有對電機和發動機的控制，既有自動變速控制技術，又有混合動力系統控制技術，是自動變速技術與混合動力技術的綜合協調控制過程。
展開 電動和混合動力汽車的電池測試
汽車行業的競爭和混合動力技術的發展速度促使制造商投資于
電池的研發
。上市時間至關重要，而電池的全面產品測試也不應忽略，因為召回車輛會帶來高昂的成本。
電池及其子系統（如連接，冷卻等）在長使用期限的情況下，容易發生故障，其范圍可能從電池性能下降到完全失效。由于用于電動和混合動力車輛的電池存在各種尺寸、形狀、重量和化學成分，因此不同的測試方法對于
驗證耐久性
至關重要。三種主要的電池類型是電池單元、電池模塊和電池組。
為了符合混合動力和電動汽車電池的主要法規和標準，例如ISO、MIL和USABC，必須對電池單元、電池模塊、電池組和子系統進行機械，電氣，環境和化學測試。
HBK提供了用于機械振動測試的
電池測試解決方案
，例如
熱測試
和
電氣測試
-單獨出售或打包出售。
電池測試設備
除了
振動測試模擬之外
，車輛電池及其子系統的
物理振動測試
也至關重要。
HBK LDS振動測試系統提供了用于低氣壓，機械振動和沖擊測試的整體解決方案，該方案包括法規UN 38.3和ECE Reg 100，其中規定，在運輸任何電池單元、電池模塊或電池組之前，必須根據危險品法進行測試。但是，還有許多其他法規適用于不同的國家，而這些法規又側重于不同的技術/電池類型（電池單元電池模塊、電池組等）。
由于不同的電池類型及其子系統具有不同的尺寸、重量和所需的振動測試曲線，因此
功能強大且用途廣泛
的系統至關重要。
展開 深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
在整車控制系統中，需要根據駕駛員的起步要求，控制電機輸出扭矩完成車輛的起步，當車速達到或超過起步車速時，可以協調控制電機和發動機工作，由相應的動力源輸出扭矩完成車輛的起步控制。
5. 雙電機系統換擋分析
在車輛行駛中，如果換擋過程沒有控制好，容易發生動力中斷的現象。混合動力汽車在換擋過程中，需要進行多動力源的協調控制。比如在帶有雙離合器的雙電機系統中，發電機和驅動電機這兩個雙動力源分別通過各自的離合器與變速箱輸入軸進行耦合，并經由同步器傳遞到相應擋位的齒輪，再通過變速箱輸出軸傳遞到車輪。換擋過程涉及到動力源的調速、升扭和降扭的控制，由整車控制系統接收換擋需求信號指令，然后發出各動力源降扭矩指令并判斷是否降到了目標扭矩范圍內，然后進行動力源的調速，待調速后轉速滿足一定范圍內，則控制動力源升扭完成換擋過程。
換擋過程中應注意避免因扭矩不平順或變化太快而引發的頓挫和沖擊，避免由于動力系統輸出扭矩產生波動。雙電機混合動力系統的換擋過程既有對變速器的控制，又有對電機和發動機的控制，既有自動變速控制技術，又有混合動力系統控制技術，是自動變速技術與混合動力技術的綜合協調控制過程。
展開 深度解讀混合動力汽車雙電機驅動系統
在整車控制系統中，需要根據駕駛員的起步要求，控制電機輸出扭矩完成車輛的起步，當車速達到或超過起步車速時，可以協調控制電機和發動機工作，由相應的動力源輸出扭矩完成車輛的起步控制。
5. 雙電機系統換擋分析
在車輛行駛中，如果換擋過程沒有控制好，容易發生動力中斷的現象。混合動力汽車在換擋過程中，需要進行多動力源的協調控制。比如在帶有雙離合器的雙電機系統中，發電機和驅動電機這兩個雙動力源分別通過各自的離合器與變速箱輸入軸進行耦合，并經由同步器傳遞到相應擋位的齒輪，再通過變速箱輸出軸傳遞到車輪。換擋過程涉及到動力源的調速、升扭和降扭的控制，由整車控制系統接收換擋需求信號指令，然后發出各動力源降扭矩指令并判斷是否降到了目標扭矩范圍內，然后進行動力源的調速，待調速后轉速滿足一定范圍內，則控制動力源升扭完成換擋過程。
換擋過程中應注意避免因扭矩不平順或變化太快而引發的頓挫和沖擊，避免由于動力系統輸出扭矩產生波動。雙電機混合動力系統的換擋過程既有對變速器的控制，又有對電機和發動機的控制，既有自動變速控制技術，又有混合動力系統控制技術，是自動變速技術與混合動力技術的綜合協調控制過程。
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