【正文】 何根據(jù)使用要求有效的利用不同類型的動(dòng)力源，以達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。而國內(nèi)目前還沒有較系統(tǒng)和成熟的混合動(dòng)力汽車仿真軟件，因此，這也是我國汽車工業(yè)應(yīng)該研究的一個(gè)方面。在眾多的汽車仿真軟件中， ADVISOR是專門為美國能源部混合動(dòng)力電動(dòng)汽車計(jì)劃而開發(fā)的混合動(dòng)力汽車仿真軟件。計(jì)算機(jī)模型為每個(gè)候選子系統(tǒng)提供了詳細(xì)規(guī)格和設(shè)計(jì)參數(shù)，從而方便了設(shè)計(jì)者的工作，而且還有助于為設(shè)計(jì)和制造樣車制定工程目標(biāo)和計(jì)劃。 在研究和開發(fā)混合動(dòng)力汽車的部件和選擇最佳結(jié)構(gòu)時(shí)，需要設(shè)計(jì)和制造者能夠很快縮小研究范圍，找到技術(shù)突破口。因此，需要研究出能夠用于混合動(dòng)力汽車的，具有更高效率和功率密度的永磁電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等先進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以替代目前使用的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。用于混合動(dòng)力汽車的電動(dòng)機(jī)類型有交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、永磁電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)。這樣就使混合動(dòng)力汽車具有出色的起步加速性能。 在混合動(dòng)力汽車上，電動(dòng)機(jī)的作用是將由發(fā)電機(jī)或儲(chǔ)能裝置提供的電能轉(zhuǎn)換為用于驅(qū)動(dòng)車輪的機(jī)械能。由于電池的工作溫度范圍不可能覆蓋汽車 的工作溫度范圍，為了保證電池系統(tǒng)的統(tǒng)一，減少各電池單元之間的不平衡，需要一個(gè)有效的熱能控制系統(tǒng)。要降低制造成本，改善電池的性能和提高壽命，要達(dá)到的目標(biāo)是：使用壽命達(dá)到 10年，至少循環(huán)使用 l 2萬次。從發(fā)展看，能量儲(chǔ)存裝置的研究包括以下幾個(gè)方面： (1)研究電池內(nèi)部的連接、檢測(cè)、監(jiān)控以及便于將整個(gè)電池子系統(tǒng)安裝在汽車上的支撐機(jī)構(gòu)。鋰離子電池電壓高，能量密度大，有更高的功率，且充電時(shí)間短。鎳氫電池技術(shù)的關(guān)鍵是，其能夠儲(chǔ)存氫的合金應(yīng)該是一種能夠穩(wěn)定地經(jīng)受無數(shù)次循環(huán)，反復(fù)使用的材料?，F(xiàn)在，鎳氫電池和鋰離子電池已可達(dá)到混合動(dòng)力汽 17 車的使用要求?；旌蟿?dòng)力汽車的主要目標(biāo)就是降低排放，所以，控制混合動(dòng)力單元的排放將是今后研究的重點(diǎn)。在燃料的使用方面出現(xiàn)了很大的變化，除了汽油之外，還有天然氣、液化氣和酒精等代用燃料。在并聯(lián)混合動(dòng)力汽車上，混合動(dòng)力單元通過傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)車輪，同 時(shí)電動(dòng)機(jī)也承擔(dān)一部分驅(qū)動(dòng)的功能，因而使得混合動(dòng)力單元能夠采用尺寸更小、效率更高的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)；在串聯(lián)混合動(dòng)力汽車上，混合動(dòng)力單元驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能，由于汽車的行駛與發(fā)動(dòng)機(jī)沒有直接的聯(lián)系，因此混合動(dòng)力單元也能夠采用小型高效的發(fā)動(dòng)機(jī)，且其運(yùn)行工況可以固定于較小的高功率區(qū)。 混合動(dòng)力單元技術(shù) 混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力可以同時(shí)來自熱力發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)。在我們收集和借鑒的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)中，包括國際標(biāo)準(zhǔn) (ISO)、聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)法規(guī) (ECE)、歐洲標(biāo)準(zhǔn) (EN)、美國汽車工程師學(xué)會(huì) (SAE)、日本電動(dòng)車協(xié)會(huì)(JEVS)、美國電動(dòng)車運(yùn)輸應(yīng)用協(xié)會(huì) (ETA)等國際性、地區(qū)性和各國行業(yè)性組織的標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，特別是 ECE、 ISO、 SAE對(duì)我國標(biāo)準(zhǔn)的參考作用更突出一些。采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)并 不是直接采用國外企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)。在國外也缺乏成熟經(jīng)驗(yàn)和規(guī)范的情況下，東風(fēng)電動(dòng)車公司等單位對(duì)各種可替代的方法進(jìn)行了研究。當(dāng)然，將我國在技術(shù)創(chuàng)新上的成果更多地在標(biāo)準(zhǔn)中體現(xiàn)，甚至爭取向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交，是我們追求的目標(biāo)，盡管目前這種情況還不是很多見，但在混合動(dòng)力電動(dòng)汽 車標(biāo)準(zhǔn)中已有良好的開端。盡管在電動(dòng)汽車技術(shù)方面我國在著力改變這種局面，也取得了可喜的進(jìn)步，但由于整體技術(shù)水平和工業(yè)基礎(chǔ)的限制，能夠在國際上有影響的技術(shù)創(chuàng)新還偏少。 我國已經(jīng)或即將發(fā)布的電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)目錄 電動(dòng)道路車輛用鉛酸蓄電池 電動(dòng)道路車輛用金屬氫化物鎳蓄電池 電動(dòng)道路車輛用鋰離子蓄電池 電動(dòng)道路車輛用鋅空氣蓄電池 電動(dòng)汽車安全要求第 1部分：車載儲(chǔ)能裝置 電動(dòng)汽車安全要求第 2部分：功能安全與故障防護(hù) 電動(dòng)汽車安全要求 第 3部分：人員觸電防護(hù) 電動(dòng)汽車動(dòng)力性能試驗(yàn)方法 電動(dòng)汽車能量消耗率和續(xù)駛里程試驗(yàn)方法 電動(dòng)車輛的電磁場(chǎng)輻射強(qiáng)度的限值和測(cè)量方法寬帶 9kHz～ 30MHz 1電動(dòng)汽車定型試驗(yàn)規(guī)程 1電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)一般要求 15 1電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動(dòng)車輛與交流／直流電源的連接要求 1電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)電動(dòng)車輛交流／直流充電機(jī) (站 ) 1電動(dòng)汽車用電機(jī)及其控制器技術(shù)條件 1電動(dòng)汽車用電機(jī)及其控制器試驗(yàn)方法 1電動(dòng)汽車術(shù)語新制定 1電動(dòng)汽車用儀表新制定 1電動(dòng)汽車操縱件、指示 器及信號(hào)裝置的標(biāo)志 電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用插頭、插座、車輛耦合器和車輛插孔通用要求 2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車安全要求 2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力性能試驗(yàn)方法 2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車定型試驗(yàn)規(guī)程 2輕型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量消耗量試驗(yàn)方法 2輕型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車污染物排放測(cè)量方法 2重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量消耗量試驗(yàn)方法 2重型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車排氣污染物測(cè)試方法 2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車綜合性能道路試驗(yàn)規(guī)程 采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn) 在我國，采用國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)是指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)化工作 的重要原則，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定工作中也得到貫徹。為加快我國混合動(dòng)力電動(dòng)汽車產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，縮小與先進(jìn)國家的技術(shù)差距，增強(qiáng)我國汽車工業(yè)在新技術(shù)領(lǐng)域中的競(jìng)爭力，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車標(biāo)準(zhǔn)的前期研究工作自 2020年初啟動(dòng)，針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)制定的重點(diǎn)領(lǐng)域和技術(shù)路線在國內(nèi)相關(guān)企業(yè)和高等學(xué)校、研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了較為廣泛和深入的調(diào)研，還 進(jìn)行了國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)資料的收集分析等準(zhǔn)備工作。此項(xiàng)研究在 2020年 12月通過科技部驗(yàn)收，前后歷時(shí)兩年，陸續(xù)共完成 15項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)草案和 2項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)研究報(bào)告，其中 13項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)草案已經(jīng)國家發(fā)展和改革委員會(huì)同意向國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)報(bào)批 (國家標(biāo) 準(zhǔn)《電動(dòng)汽車術(shù)語》在 2020年初已經(jīng)正式批準(zhǔn)發(fā)布 )，包括針對(duì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的標(biāo)準(zhǔn) 6項(xiàng)，電動(dòng)汽車共用的標(biāo)準(zhǔn)4項(xiàng)?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車是國際上最先得到規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用的電動(dòng)汽車類產(chǎn)品，技術(shù)趨于成熟，相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在不斷完善。 模式 10(離合器 1， 2均分離 )：車輛駐車和停車狀態(tài)下，當(dāng)蓄電池電量不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)在特定的經(jīng)濟(jì)工作區(qū)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電向蓄電池組提供電量補(bǔ)充。 模式 8(離合器 1， 2均結(jié)合 )：車輛制動(dòng)時(shí)，離合器 1保持結(jié)合，電動(dòng)機(jī)按照發(fā)電機(jī)模式工作，將車輛的動(dòng)能回收并以電能的形式存儲(chǔ)到蓄電池中。 模式 7(離合器 1分離，離合器 2結(jié)合 )：車輛制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)按照發(fā)電機(jī)模式工作，將 車輛的動(dòng)能回收并以電能的形式存儲(chǔ)到蓄電池中。 模式 6(離合器 1分離，離合器 2結(jié)合 )：車輛制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)按照發(fā)電機(jī)模式工作，將車輛的動(dòng)能回收并以電能的形式存儲(chǔ)到蓄電池中。 模式 4(離合器 1分離，離合器 2結(jié)合 )：車輛中等負(fù)荷，道路變化復(fù)雜時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于一特 定經(jīng)濟(jì)區(qū)對(duì)車輛需求功率進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤，為避免蓄電池充放電損失，控制做到蓄電池能量的進(jìn)出較小。功率的分配以整車最佳效率為原則。 機(jī)械能 電能 圖 本文所選混聯(lián)結(jié)構(gòu)示意圖 內(nèi)燃機(jī) 離合器 1 變速器 發(fā)電機(jī) 離合器 2 電機(jī)控制器 蓄電池 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)橋 車輪 車輪 13 這套動(dòng)力系統(tǒng)的布置的工作原理為： 模式 1(離合器 1分離，離合器 2結(jié)合 )：當(dāng)車輛處于開動(dòng)和低速或中 速 (比如公交車站內(nèi)行駛，擁擠交通等 )的這種非經(jīng)濟(jì)區(qū)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，車輛僅由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。選型時(shí)還應(yīng)考慮使用、維護(hù)費(fèi)用，結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，故障率越高，使用和維護(hù)費(fèi)用也越高。 成本和使用維護(hù)費(fèi)用 動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)對(duì) HEV成本影響很大，這是因?yàn)椴煌愋偷膭?dòng)力系統(tǒng)對(duì)部件的種類、數(shù)量和性能要求差別很大。開發(fā)性是指動(dòng)力系統(tǒng)需要進(jìn)一步完善的空間。強(qiáng)調(diào)工業(yè)基礎(chǔ)是因?yàn)橐恍┏Ｒ姷膭?dòng)力系統(tǒng)部件，我國的產(chǎn)品水平還不能滿足需要或尚無法生產(chǎn)?？紤]到加速性和經(jīng)濟(jì)性的綜合要求，混聯(lián)式成為合適的選擇。 (4)載荷多變且時(shí)間特征明顯隨著城市規(guī)模的逐步擴(kuò)大，城市交通網(wǎng)也日趨復(fù)雜，城市公交線路眾多，每條線路的長度也不相同，每條線路途徑地區(qū)的行駛速 12 度、道路特點(diǎn)、乘客數(shù)量各不一樣，上、下班高峰時(shí)段和中心城區(qū)乘客擁擠，非上、下班高峰期和郊區(qū)乘客相對(duì)稀少，車輛負(fù)荷低，造成了能源的極大浪費(fèi)。每條線的車輛都在固定站點(diǎn)?？?，而且現(xiàn)在城市廣泛采用了立體交通，立體橋線路的車輛每天在固定地段爬坡和下坡。 (2)城市道路有其自身特點(diǎn)隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的逐步完善，城市道路條件逐步完善，道路質(zhì)量比較好，車輛行駛較平穩(wěn)；由于大城市廣泛采用了立體交通，立交橋路面坡度一般為 4%6%，在沒有公交專線的情況下城市車輛行駛速度較低。其動(dòng)力系統(tǒng)比較見表 。雖然三種混合動(dòng)力電動(dòng)汽車各自都有自己的特點(diǎn)，總的來說混聯(lián)式是最優(yōu)的，但是其結(jié)構(gòu)和控制的復(fù)雜?？梢猿浞掷么?lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，確保發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)基本上工作在經(jīng)濟(jì)區(qū)，大大的提高了車輛的經(jīng)濟(jì)性。不要求像傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)那樣具有良好的響應(yīng)特性及寬廣的轉(zhuǎn)速運(yùn)行范圍。三動(dòng)力源傳遞效率高，使用車型范圍廣。排放性能較好。但發(fā)動(dòng)機(jī)的變化受到車子工況變化的影響大， 11 所以排放性較差，使用的范圍較小，使用小型汽車，更適合在高速公路上行駛。 所以比較適合大型公交車上。但各動(dòng)力部件的功率要求大，并且對(duì)電池要求很高，容量大，增加了電池和汽車的制造成本及重量。另外動(dòng)力總成的重量和成本相對(duì)較低，雖然開發(fā)成本比較高，控制器和控制策略復(fù)雜，但是對(duì)于我國的汽車先進(jìn)制造技術(shù)積累與持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。發(fā)動(dòng)機(jī)恒定工作點(diǎn)模式、發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)曲線模式這兩種控制策略是比較實(shí)用的控制方法。為了更好地解決當(dāng)前大中城市普遍存在的空氣污染嚴(yán)重問題，同時(shí)作為對(duì)低排放、低油耗車輛的探索，必須深化對(duì)其的開發(fā)工作。電力輔助控制策略比較簡單，易于實(shí)現(xiàn)，但控制效果不夠精確。對(duì)于這種系統(tǒng)，如何對(duì)蓄電池組的 SOC進(jìn)行合理而有效的能量管理是獲得整車最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵。采用小功率電動(dòng)機(jī)和小容量蓄電池組的并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車，能夠極大地降低混合動(dòng)力汽車的自重和制造成本，是十分有市場(chǎng)化前景的一種結(jié)構(gòu)型式。采用功率跟隨與恒溫器綜 合控制方式引更有利于避免電池大電流放電和發(fā)動(dòng)機(jī)的頻繁啟動(dòng)，降低油耗提高排放性能。 混合動(dòng)力城市客車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的選擇 混合動(dòng)力城市客車動(dòng)力系統(tǒng)對(duì)比 混合動(dòng)力客車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜多變，如何從各個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中選擇合適的結(jié)構(gòu)，我們就要對(duì)各種形式的混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析： 蓄電池 逆變器 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)軸 發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)電機(jī) 10 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)最簡單，同時(shí)控制策略也不復(fù)雜，開發(fā)難度較小，可開發(fā)用于降低城市污染的公交車，并為其他類型的 HEV積累開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。 (3)配有專用電動(dòng) /發(fā)電機(jī)發(fā)電系統(tǒng)，所以對(duì)電池的依賴較少。 (2)車輛的最大輸出功率相當(dāng)于三個(gè)動(dòng)力裝置共同組成混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率之和。因此，混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車最具影響力。 混聯(lián)式混合動(dòng)力城市客車 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車 Split Hybrid E1ectric Vehicle(PSHEV)是綜合 SHEV和PHEV結(jié)構(gòu)特點(diǎn)組成的，由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng) /發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 3大動(dòng)力總成組成，蓄電池 逆變器 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)軸 發(fā)動(dòng)機(jī) 耦合器 9 如圖 ， PSHEV兼有 SHEV和 PHEV的優(yōu)點(diǎn)，可以組合成更 多種形式的混合驅(qū)動(dòng)模式，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)工作在最佳狀態(tài)。 (2)發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式需要裝置離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)器等傳動(dòng)總成，另外還有驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池組， 以及動(dòng)力組合器等裝置，因此使動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置和控制也更加困難。此外， PHEV比 SHEV少一個(gè)發(fā)電機(jī)，因此汽車的質(zhì)量也相對(duì)較輕。 (2)在車輛需要最大輸出功率時(shí) (即加速或爬坡時(shí) )，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可向汽車提供額外的輔助 動(dòng)力，因此發(fā)動(dòng)機(jī)的功率也可以選擇得比較小，汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性也相應(yīng)地提高。發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)各自的功率，可 以是 PHEV的最大驅(qū)動(dòng)功率的 0． 5～ l倍，兩大動(dòng)力總成的功率可以疊加，因此可以采用較小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，使整個(gè)動(dòng)力總成的尺寸較小，質(zhì)量較輕，造價(jià)也較低。發(fā)動(dòng)機(jī)通過變速箱驅(qū)動(dòng)汽車，電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通過蓄電池及電動(dòng)機(jī)經(jīng)過耦合同時(shí)驅(qū)動(dòng)汽車。 (2)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋㈦姾头烹姸加心芰繐p失，能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械 能、電池的充發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的能量利用率比較低。一般在轎車上很少采用串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)主要應(yīng)用于大型客車上。 SHEV的缺點(diǎn) : (1)SHEV由于僅依靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和扭矩必須能夠滿足汽車的動(dòng)力性能，克服汽車在行駛過程中的最大阻力，因此驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率要求較大，外形尺寸較大，質(zhì)量也較重。 (3)在繁華市區(qū)行駛時(shí)，可以單獨(dú)以動(dòng)力電池組為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn) “零排放 ’行駛。從總體結(jié)構(gòu)上蓄電池 逆變器 電動(dòng)機(jī) 驅(qū)動(dòng)軸 發(fā)電機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī) 7 看比較簡單，易于控制，三大動(dòng)力總成之聞沒有機(jī)械聯(lián)系，在電動(dòng)汽車上布置起來有較大的自由度，可以獨(dú)立地布置。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能需要轉(zhuǎn)化為電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，效率降低。使發(fā)動(dòng)機(jī)避免了怠速和低速運(yùn)轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的效率，減少了廢氣排放。小負(fù)荷時(shí)由電 池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，