当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占S0}以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40%，在市区会跌至25%，更为严重的是排放废气污染环境。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，目前电动汽车还无法取代燃油发动机汽车〔除非燃料电池技术有重大突破）。

    现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法，开发了一种混合动力装置（Hybrid-ElectricVehicel,缩写HEV）的汽车。所谓混合动力装置就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。形象一点说，就是将传统发动机尽量做小，让一部分动力由电池一电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，汽车的热效率可提高10％以上，废气排放可改善30％以上。

    国际电子技术委员会对混合动力车辆的定义为：“在特定的工作条件下，可以从两种或两种以上的能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车上。其中至少一种存储器或转化器要安装在汽车上。”混合动力电动汽车至少有一种能量存储器、能量源或能量转化器可以传递电能。混合动力车型在传统的基础上进行了混合动力改造。混合动力技术是一项经过验证的汽车技术只有车辆通过两种不同的动力总成驱动且拥有两个不同的蓄能器时，才能称之为混合动力车辆。因此，混合动力车辆通常装有一个发动机和至少一个电机。

    在混合动力车辆中，部分制动能量通过发电机转换为电能并存储在蓄电池内。目前上市的有小部分、部分和全混合动力车辆。这些车辆的区别在于电气系统的结构和动力性能。部分和全混合动力车辆上电压和电流有危险。

    在汽车开发过程中，操作高电压设备人员的安全性是非常重要的所以在混合动力系统中，配备了多种紧急断电功能及备用设备，以防止维修车间工作人员发生意料之外的危险。下面将进入现代汽车混合动力汽车的学习中。

      混合动力发展历史

    轮载电机:Fevdinand Porsche教授1893年18岁在维也纳的BIaEggevVeveiNgte Elektrizit-tswevkeAG（后来成为Brown Bovev公司）工作时开发出了电动轮载电机(如图1所示），后来他于1896年将其申请为专利。安装该电机的车辆与电动车辆极其相似，因为轮载电机是该车辆可用的唯一传动系。NASA多年后制造月球车时采用了此此概念。

      LohnerPo}sch。电动车：三年后（1899年）。Fevd3nand Porsche在维也纳的Ludwig Lohner＆Co皇家车辆厂开发出了Lohner Porsche电动车该车前桥上有两个电动轮载电机，最高速度可达SOkm/h．这在当时极为出色。该电动车装有410kg的铅蓄电池最长行驶里程为50km.  1900年，LohnerPo}sch。电动车在巴黎的世界商品交易会上亮相，被誉为突破性的创新。

    1900年，他为英国人E. W. Havt制造了赛车版的LohnerPo}sch。电动车〔如图2所示），该车在后桥上装有轮载电机。1900年，月，该车成为世界上第一辆四轮驱动车辆。

    LohnerPorsche Mixte：为了弥补蓄电池较重的劣势，Porsche将电驱动装置以及与SOV发电机祸合的四缸发动机结合使用。该发电机向集成在前轮内的电动轮载电机提供电流一一直接提供或者通过由发电机同时充电的蓄电池提供。

    Lohnev Povsche Mixte于1902年面世，是世界上第一款采用混合驱动装置的机动车辆。

    混合动力卖点：

    发动机的典型扭矩曲线在中等转速范围时可达最大扭矩，而在怠速转速时达到非常低的扭矩〔该扭矩足以使车辆从静止状态开始加速）。与发动机的典型曲线相比，电机的典型扭矩曲线可在0转速时达到最大扭矩。与怠速转速下运转的发动机不一样，电机在车辆静止时不怠速运转，也不消耗能量和排放废气。

    电机可在发动机薄弱点暴露时协助发动机工作，在低转速范围内，有了电机的协助，发动机可始终在最有效的工作范围内使用。此类负荷点转移可提高驱动概念的效率。在起步操作频繁而节气门全开操作很少的城市驾驶环境中，这两种驱动变型的结合优势明显。

    混合动力技术基本原理

    再生：在技术上，这一名词一般指能量回收过程。再生过程中，当前形式的一种能量被转换为另一种形式，以便重新利用。在车辆驱动环节中燃料中的化学能被转换为动能。如果在制动中采用传统的制动方式，制动消耗的动能就会转化为热能，并发散到环境中去，不能被重新利用。反之，如果我们采用电机作为传统制动方式的补充，例如混合动力技术中，那么一部分动能就会以电能形式回收，以便重新利用，车辆的能量平衡得以提高。这种方式称为再生制动，如图3所示。

    在车辆带挡滑行过程中，即车辆利用减速踏板降低车速、滑行停车、下坡行驶时。

    混合动力系统会将电动机／发电机切换作为发电机使用，对高压电池组充电。在带挡滑行过程中，就可能利用电能将电力混合动力系统“充满电”。当车辆在停车过程中滑行时，仅有满足12V车载电气系统所需的动能会通过用作发电机的电动机／发电机转化为电能。

    丰田油电混合动力系统中采用了再生制动器，它利用电动机的发电来再次利用动能。电动机通常在通电后开始转动，但是相反地让外界力量带动电动机旋转时，它又可作为发电机来发电。因此，利用驱动轮的旋转力带动电动机发电，在给HV蓄电池充电的同时，又可利用发电时的电阻来减速。该系统在制动时与液压制动器同时控制再生制动器，完美的将原来在减速中作为摩擦热散失的动能回收为行驶用能量。城市中行驶时反复进行的调速操作具有较高的能量回收效果，所以在低速带优先使用再生制动器。例如，丰田普锐斯在城市中行驶100km，即可再生相当于1升汽油的能量。

    电动机／发电机〔混合动力模块）：在系统中取代了电动机、发电机和启动机。所有的电动机同时又可以用作发电机。如果电动机／发电机的轴受外力驱动，电动机就可以作为发电机对外输出电能。当电动机／发电机接收到电能时，就会作为电动机运行。因此，电力混合动力系统的电动机／发电机取代了发动机内通常使用的启动机和交流发电机。

    电增压：类似在发动机中使发动机产生最大功率的急加速操作，混合动力也提供了一种电增压功能。在总和模式下，电动机和发动机均输出其最大功率，从而使总输出达到较高值。两种驱动模式各自输出的总和即为动力系统的总输出。

    但是，由于电动机技术因素决定的功率损耗，电动机驱动功率会小于发电机的输出功率。

    在途锐混合动力系统中，发动机输出功率为245kW，电动机／发电机在做发电机时，输出电功率为38kW，作为电动机使用时，输出功率为34kW。因此，发动机和作为电动机使用的电动机／发电机的功率总不口为279k W 。

    启停功能：由于混合动力技术的使用．在这种车辆方案中，可以集成启停功能。传统车辆上的启停功能，在需要关闭发动机时必须保持车辆停止。

      然而，在混合动力车辆中，可完全使用电力驱动。这种特性使得车辆可以使用启停功能，即使在车辆行驶或滑行过程中也能够关闭发动机发动机可根据需要随时启动一一可能是在急加速、高速行驶、高负荷或高压电池组电量低等情况下。当高压电池组处于低电量情况下时，混合动力系统将电动机／发电机置于发电状态，利用发动机驱动而为高压电池组充电。

    在其他情况下，全混合动力车辆均可使用电驱动，此时发动机关闭在拥堵时的缓慢车流中，在车辆因红灯亮而停止时，在下坡带挡滑行时，或车辆滑行停止时，发动机也能关闭。

    在发动机停止运转时，不消耗任何燃料，也不会有任何排放。

    混合动力系统的启停功能提高了车辆的效率，从而使之更加环保

    在发动机停止的状态下，空调仍然可以维持运转。空调压缩机本身也构成高压系统的一部分。

    发动机需要怠速产生扭矩，当静止时，就不再具有任何扭矩输出。发动机转速上升时，其扭矩也上升。

    而电动机则在其启动伊始就能达到峰值扭矩，所以根本不需要怠速当转速开始上升，扭矩输出也随之降低。

    由于发动机的自身特点造成局限时，如低怠速时，电动机便推动发动机运转。

    得益于电动机的支持，发动机可保持最佳的运行效率。这种工作点的提升增加了整个动力方案的效率。

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