【正文】 面已經(jīng)走在了世界同業(yè)前列。著名的 Prius 為 4 門 5 座 3 廂式串聯(lián)式混合動(dòng)力轎車，采用了橫向直列 4缸 16氣門雙頂置凸輪軸電噴汽油機(jī) (、最大功率 53千瓦 )、驅(qū)動(dòng)用鎳氫電池和電動(dòng)無級變速系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)配置有雙安全氣囊、電動(dòng)門窗、中置數(shù)字液顯儀表板、行駛電腦顯示屏、自動(dòng)空調(diào)、音響等。美國三大汽車公司均開發(fā)了包括轎車、面包車、貨車在內(nèi)的混合動(dòng)力汽車，如通用汽車公司推出的 Precept，福特汽車公司的 Escape 和 Prodigy，戴 克汽車公司的Citadel、 ESX3 等。豐田的目標(biāo)是最終將推出旗下幾乎所有車型的混合動(dòng)力版，并在 裝 訂 線 19 20xx 年把混合動(dòng)力汽車的產(chǎn)量提高到 100 萬輛。 但是在國際能源緊缺，混合動(dòng)力可以很好的節(jié)省汽車行進(jìn)過程中減速、下坡過程的能量消耗，同時(shí)其排量低、污染小，也是未來汽車發(fā)展的必然趨勢 （一） 國外混合動(dòng)力汽車的發(fā)展 情況 從目前世界范圍內(nèi)的整個(gè)形勢來看，日本是電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)幾個(gè)國家之一，特別是在發(fā)展混合動(dòng)力汽車方面，日本居世界領(lǐng)先地位。這就妨礙了該類汽車的普及。 （ 3） 耗油量低。這種控制策略借鑒了傳統(tǒng)汽車的控制經(jīng)驗(yàn)，側(cè)重于發(fā)動(dòng)機(jī)局部最優(yōu)。電動(dòng)機(jī)輔助的能力控制策略采用發(fā)動(dòng)機(jī)作為主動(dòng)力源，電動(dòng)機(jī)和蓄電池協(xié)助提供峰值功率。至此，就得到了E 的模糊語言集合的一個(gè)子集 e（模糊向量），再由 e和模糊控制規(guī)則 R 根據(jù)推理的合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策得到模糊控制量 u: μ =e0R 圖 32 模糊邏輯控制原理圖 為了對被控制的量施加精確的控制，還需要將模糊量μ轉(zhuǎn)換為精確量。在循環(huán)工況中計(jì)算各連線權(quán)重，保留最優(yōu)解，實(shí)現(xiàn)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)的功率要求和傳動(dòng)比的全局最優(yōu)化。 研究最為成熟的是基于Bellman 動(dòng)態(tài)規(guī)劃理論的能量管理策略，該方法首先建立空間狀態(tài)方程，然后計(jì)算在約束條件下滿足性能指標(biāo)的最優(yōu)解。 Min( f )=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （二） 瞬時(shí)優(yōu)化控制策略 該控制策略是在發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)工作曲線模式的基礎(chǔ)上，對混合動(dòng)力汽車在特定工況點(diǎn)下整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)（如效率損失和名義油耗）進(jìn)行優(yōu)化，便可得到瞬時(shí)最優(yōu)工作點(diǎn)，然后基于系統(tǒng)的瞬時(shí)最優(yōu)工作點(diǎn)，對各個(gè)狀態(tài)變量進(jìn)行動(dòng)態(tài)再分配。當(dāng) SOC 值小于 55% 時(shí)，應(yīng)切換至充電模式（當(dāng)且僅當(dāng) SOC 值大于 60%時(shí)充電過程完成），并計(jì)算電池的充電功率，該功率同時(shí)也作為電動(dòng)機(jī)的目標(biāo)功率。 （一） 靜態(tài)邏輯門限值策略 該策略主要通過設(shè)置車速、動(dòng)力電池的電池 荷電狀態(tài)（ SOC）上下限及發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)矩等一組門限參數(shù)，限定動(dòng)力系統(tǒng)各部件的工作區(qū)域，并根據(jù)車輛實(shí)時(shí)參數(shù)及預(yù)先設(shè)定的規(guī)則調(diào)整動(dòng)力系統(tǒng)各部件的工作狀態(tài)，以提高車輛整體性能。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力要與車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相適合，可以在變速器（包括驅(qū)動(dòng)橋）處進(jìn)行組合，也可以在驅(qū)動(dòng)輪處進(jìn)行組合。如圖 22 所示，它們采用“并聯(lián)”的方式組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力總成組成，它們采用“串聯(lián)”的方式組成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。與輕度混合動(dòng)力系統(tǒng)不同，中混合動(dòng)力系統(tǒng)采用的是高壓電機(jī)。從嚴(yán)格意義上來講，這種微混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動(dòng)力汽車，因?yàn)樗碾姍C(jī)并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動(dòng)力。唯一的缺點(diǎn)就是價(jià)格高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況。 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機(jī) 直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最后通過變速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)汽車。 一般所說的混合動(dòng)力汽車是由電動(dòng)馬達(dá)作為發(fā)動(dòng)機(jī)的輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車 。通過在混合動(dòng)力汽車上使用電機(jī)，使得動(dòng)力系統(tǒng)可以按照整車的實(shí)際運(yùn)行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。需要大功率內(nèi)燃機(jī)功率不足時(shí)，由電池來補(bǔ)充；負(fù)荷少時(shí)，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機(jī)可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。但以目前的條件和實(shí)用性來看，具備商業(yè)化運(yùn)作條件的只有混合動(dòng)力汽車（ Hybrid Electric Vehicle,簡稱 HEV）。 混 合動(dòng)力汽車（亦稱 復(fù) 合動(dòng)力汽車，英文為 Hybrid Power Automobile）是指車上裝有兩個(gè)以上動(dòng)力源：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)電機(jī)組，當(dāng)前復(fù)合動(dòng)力汽車一般是指內(nèi)燃機(jī)車發(fā)電機(jī)，再加上蓄電池的汽車。因?yàn)橛辛穗姵兀梢允址奖愕鼗厥罩苿?dòng)、下坡、怠速時(shí)的 能量?；旌蟿?dòng)力汽車就是在純電動(dòng)汽車上加裝一套內(nèi)燃機(jī)，其目的是減少汽車的污染，提高純電動(dòng)汽車的行駛里程。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是在傳統(tǒng) HEV 上改裝或加裝可充電的動(dòng)力電池，因此，不同類型傳統(tǒng) HEV 所具備的特點(diǎn)在相應(yīng)類型的可外接充電式混合動(dòng)力汽車 (Plugin HEV)上依然具備，所不同的是 Plugin HEV 用發(fā)動(dòng)機(jī)功率比傳統(tǒng) HEV 的小，電機(jī)和電池功率比傳統(tǒng) HEV 的大，電池可通過電網(wǎng)進(jìn)行充電。在這種聯(lián)結(jié)方式下，電池就象一個(gè)水庫，只是調(diào)節(jié)的對象不是水量，而是電能。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單，成本低。 豐田 Prius 采用的是混聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。 基本上混合動(dòng)力汽車就是以上說的那些，不過現(xiàn)在也有公司在開發(fā)非電動(dòng)的混合動(dòng)力車，比如通用公司的氫動(dòng)力車。在微混合動(dòng)力系統(tǒng)里，電機(jī)的電壓通常有兩種： 12v 和 42v。另外，中混合動(dòng)力系統(tǒng)還增加了一個(gè)功能：在汽車處 于加速或者大負(fù)荷工況時(shí)，電動(dòng)機(jī)能夠輔助驅(qū)動(dòng)車輪，從而補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)力輸出的不足，從而更好的提高整車的性能。 裝 訂 線 8 圖 21 串聯(lián)式簡圖 （二） 串聯(lián)式混合動(dòng)力 （ SHEV） 的工作原理 在車輛行駛之初，蓄電池組處于電量飽和狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動(dòng)力系統(tǒng)不需要工作，蓄電 池輸出的直流電經(jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器、傳動(dòng)軸及驅(qū)動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)車輪。電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力要與車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合，可以： 蓄電池 逆變 器 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)軸 發(fā)電機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī) 裝 訂 線 裝訂線 9 （ 1） 在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸處進(jìn)行組合； （ 2） 在變速器（包括驅(qū)動(dòng)橋）處進(jìn)行組合； （ 3） 在驅(qū)動(dòng)橋處進(jìn)行組合。 （二） 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（ PSHEV）的工作原理 蓄電池 逆變 器 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)軸 發(fā)動(dòng)機(jī) 行星齒輪機(jī)構(gòu) 發(fā)電機(jī) 裝 訂 線 11 圖 23所示的 是一種發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力在驅(qū)動(dòng)輪處進(jìn)行組合的方式，其驅(qū)動(dòng) 模 式為： （ 1） 以發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)為基本驅(qū)動(dòng)模式，帶動(dòng)電動(dòng)機(jī) /發(fā)動(dòng)機(jī)，并獨(dú)立驅(qū)動(dòng)后驅(qū)動(dòng)輪； （ 2） 以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)為輔助驅(qū)動(dòng)模式，能獨(dú)立驅(qū)動(dòng)前驅(qū)動(dòng)輪； 在混合驅(qū)動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的后輪動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的前輪動(dòng)力進(jìn)行組合，成為混合四輪驅(qū)動(dòng)模式。這種策略的主要依據(jù)是工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)部件的穩(wěn)態(tài)效率 MAP 圖來確定如何進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力分配。發(fā)動(dòng)機(jī)的目標(biāo)功率為需求的驅(qū)動(dòng)功率與充電功率之和。瞬時(shí)優(yōu)化策略一般是采用“等效燃油消耗最少”法或“功率損失最小”法，二者原理類似。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源。對于一般的控制對象，該方法通常按照時(shí)間順序把一個(gè)過程分為若干段，把一個(gè)復(fù)雜的決策問題（包括連續(xù)變量和離散變量的取值序列）轉(zhuǎn)化為一系列單段（某一時(shí)間段內(nèi)）決策問題，然后從最后一段狀態(tài)開始逆向遞推到初始段狀態(tài)為止，最后就可以求解出完整的最優(yōu)策略（即輸入控制量的最優(yōu)值序列）。仿真結(jié)果顯示，在某種工況循環(huán)下，通常全局優(yōu)化比瞬時(shí)優(yōu)化降低油耗 5%～ 20%。得到了精確的數(shù)字控制量后，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換變?yōu)榫_的模擬量送給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即電動(dòng)機(jī)控制器，對驅(qū) 動(dòng)電機(jī)進(jìn)行第一步控制，然后等待第二次采樣，進(jìn)行第二步控制，這樣循環(huán)下去，就實(shí)現(xiàn)了對被控制對象的模糊控制，完成驅(qū)動(dòng)控制的要求。這種控制策略容易對發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行優(yōu)化。 四 混合動(dòng)力汽車優(yōu)缺點(diǎn)分析 混合動(dòng)力汽車的 優(yōu)點(diǎn)分析 在所有的節(jié)能環(huán)保型汽車技術(shù)當(dāng)中，混合動(dòng)力技術(shù)被公認(rèn)為是目前最可行、最現(xiàn)實(shí)的節(jié)能技術(shù)，而混合動(dòng)力汽車也是目前世界上唯一能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保型汽車，這是混合動(dòng)力汽車的最大優(yōu)勢所在。根據(jù)豐田公司的測試，普銳斯在城市路況下行駛比同等排量的花冠轎車節(jié)油 44． 4％，在市郊行駛節(jié)油 29． 7％。 在高速公路上表現(xiàn)不佳。目前，世界上能夠批量產(chǎn)銷混合動(dòng) 力汽車的企業(yè)，只有日本的豐田和本田兩家汽車公司。豐田公司預(yù)測，在未來的 10 年內(nèi)，其在美國的全部轎車銷量中， 混 合動(dòng)力車型將占有 25％的市場份額。目前，混合動(dòng)力汽車技術(shù)及市場均看好。豐田 Prius 混合動(dòng)力系統(tǒng) (THS)電子控制裝置的特點(diǎn)是，可分別利用電能、汽油或兩者組合同時(shí)工作。豐田汽車公司計(jì)劃 20l2 年在其全部汽車產(chǎn)品上采用汽油電力混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放污染。這是一輛四門、五人座轎車，其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)系由一臺 3缸 升直噴柴油引擎與兩臺電動(dòng)機(jī) (包括驅(qū) 動(dòng)前輪的電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)后輪的柴油 電動(dòng)機(jī)組 )及一臺手動(dòng)自動(dòng)變速箱組成，而電動(dòng)機(jī)可吸收剎車過程中的制動(dòng)能量，并給以上的電池組充電。上汽集團(tuán)與通用簽署協(xié)議，將聯(lián)手開發(fā)混合動(dòng)力轎車和公交客車。 20 世紀(jì) 80 年代以來 , 許多發(fā)達(dá)國家紛紛投入巨資研發(fā)電動(dòng)汽車，我國的“ 863 計(jì)劃”也已明確將電動(dòng)汽車作為重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。其中， EQ7200HEV 型混合動(dòng)力轎車以風(fēng)神藍(lán)鳥轎車為平臺，以滿足未來城市公務(wù)、出租用車需求為目標(biāo)，最大限度利用東風(fēng)公司現(xiàn)有產(chǎn)品平臺及社會資源開發(fā)而成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。主要技術(shù)指標(biāo)： 尺寸參數(shù) 7210 2110 2670(mm)； 總重量 7t ；座位數(shù) 22＋ 10 ；發(fā)動(dòng)機(jī)類型 CY4105Q 型柴油機(jī) ；發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 72kW； 變速器 5 檔機(jī)械變速 ；電機(jī)類型 交流異步 (矢量控 制 )； 電機(jī)功率 10 kW ；電池類型 免維護(hù)鉛酸電池 ；電池容量 100Ah ；最高車速 時(shí)速 110km 以上；最大爬坡度 20%以上；制動(dòng)距離 小于 10m(時(shí)速 30 公里 )。 混合動(dòng)力汽車 的 技術(shù) 混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)的全面改進(jìn)，各種高新技術(shù)開始在混合動(dòng)力汽車上應(yīng)用，主要技術(shù)包括：燃油動(dòng)力與電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)不斷取得進(jìn)展，節(jié)能效果不斷提高；高性能鋰離子電池、鎳氫電池取代傳統(tǒng)的鉛酸電池；高效的一體化電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的直流電機(jī)；電動(dòng)輔助系統(tǒng) 的廣泛應(yīng)用提高了整車能量利用效率和性能；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用促進(jìn)了混合動(dòng)力汽車的模塊化和智能化；輕量化技術(shù)和電器結(jié)構(gòu)安全性技術(shù)得到了系統(tǒng)應(yīng)用。面對全球氣候變化，急需世界各國協(xié)同減低或控制 二氧化碳排放，“低碳經(jīng)濟(jì)”在這種形勢下應(yīng)運(yùn)而生。能源危機(jī)問題已經(jīng)是世界范圍內(nèi)的共性問題。 （ 1） 混合動(dòng)力車 輛價(jià)格偏高制約消費(fèi)者的購買力。石油資源的日漸短缺，人們越來越多地將目光投入到新興能源的開發(fā)上。 。 目前從全球范圍來看，混合動(dòng)力汽車已處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前夕，國際、國內(nèi)的汽車企業(yè)在競相研發(fā)混合動(dòng)力汽車。 1997 年 12 月，日本豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車“普銳斯 裝 訂 線 27 （ PRIUS）”，該轎車于 20xx 年 7 月開始出口北美，同年 9月開始出口歐洲。豐田公司預(yù)測，在未來的 10 年內(nèi)，其在美國的全部轎車銷量中，混合動(dòng)力車型將占有 25%的市場份額。 20xx年 11月底， 10輛奇瑞 BSG 混合動(dòng)力轎車率先銷售到奇瑞出租車公司，計(jì)劃單車運(yùn)行 10萬公里以上。 可以看出，混合動(dòng)力汽車與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，在正常行駛時(shí)油耗低、排放少、對能量的利用率高，有著良好的使用性能；但目前與同類汽車產(chǎn)品相比售價(jià)偏高。 參考文獻(xiàn)： [1]關(guān)文達(dá) .《 汽車構(gòu)造 》 [M]，清華大學(xué)出版社， 20xx 年 1 月第二版。 清華大學(xué)與清能華通共同研發(fā)的“ Micro 哈里”采用了自主研發(fā)的新型四輪智能驅(qū)動(dòng)技術(shù)和高能鋰離子動(dòng)力蓄電池，最高車速 65km/h， 0km/h～ 30km/h 加速時(shí)間 ，百公里能耗 5kWh，續(xù)航里程大于 120km。國家發(fā)展和改革委員會于 20xx年 11月 1日頒布實(shí)施的《新能源汽車生產(chǎn)準(zhǔn)入管理規(guī)則》為各種電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用掃清了政策障礙。隨著油價(jià)的持續(xù)上漲，更多的消費(fèi)者開始購買節(jié)油和環(huán)保的混合動(dòng)力汽車，這使得美國和日本混 合動(dòng)力汽車市場率先經(jīng)歷了“井噴式”增長。面對交通能源與環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)，以能源多元化、排放潔凈化、燃料節(jié)約化為主要特征的節(jié)能與新能源汽車迅速發(fā)展，相互競爭，并引發(fā)了汽車動(dòng)力的電控化和電氣化兩大技術(shù)變革，促進(jìn)了汽車能源及動(dòng)力的快速轉(zhuǎn)型。 、減輕質(zhì)量和降低制造成本。尤其電動(dòng)汽車作為一種零排放、高效率、結(jié)構(gòu)簡單及維修、使用方便的汽車，無疑是交通運(yùn)輸工具的最佳選擇。目前由于技術(shù)限制，普銳斯售價(jià)一直偏高，在國外和國內(nèi)的售價(jià)上相差也較大。并且已經(jīng)確確實(shí)實(shí)在節(jié)能