HEV-PHEV混合動力系統(tǒng)構(gòu)型分析

HEV/PHEV混合動力系統(tǒng)構(gòu)型分析混合動力系統(tǒng)構(gòu)型總體分析背景，節(jié)能原理，基本構(gòu)型及其自由度分析HEV-并聯(lián)，串并聯(lián)，功率分流PHEV混合動力系統(tǒng)仿真與測試分析中國HEV/PHEV典型構(gòu)型與技術(shù)路徑選擇內(nèi)容提要3汽車能效與混合動力發(fā)展背景混合動力發(fā)展背景基本原則與節(jié)能原理混合動力能量來源：電能Ee和油能Ef最經(jīng)濟(jì)的能量流是來自Plug-in的電能以最高效率被利用；內(nèi)燃機(jī)燃料的化學(xué)能以最高效的方式被利用。兩個高效能量流沒有交叉。4油箱，Ef能量流（功率）車輪電機(jī)能量流（功率）變速箱和動力耦合裝置內(nèi)燃機(jī)電池,Ee最高效能量流（平行流）基本原則與節(jié)能原理不管是哪種混合動力構(gòu)型，燃料的化學(xué)能經(jīng)內(nèi)燃機(jī)以可能的最高效率轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以后，再經(jīng)過任何一個多余的環(huán)節(jié)，效率都會降低，無論這個環(huán)節(jié)是機(jī)械耦合還是機(jī)電耦合。5發(fā)電機(jī)油箱，Ef能量流（功率）車輪電機(jī)能量流（功率）變速箱和動力耦合裝置內(nèi)燃機(jī)電池,Ee基本原則與節(jié)能原理因此人們想到使用混合動力，主要因為：可以通過電能這個“能量池”，把內(nèi)燃驅(qū)動路徑上熱-機(jī)轉(zhuǎn)換低效區(qū)的化學(xué)能，調(diào)整到電驅(qū)動路徑上電-機(jī)轉(zhuǎn)換高效利用的電能;可以回收整車慣性能量。基本原則與節(jié)能原理由此可以了解，混合動力節(jié)能的基本原理是：1.發(fā)動機(jī)的三個聚類工況①高效并聯(lián)驅(qū)動工況：保留內(nèi)燃驅(qū)動中最高效率熱-機(jī)能量轉(zhuǎn)換路徑上的工況點（有一定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩變化范圍）。未必都位于發(fā)動機(jī)的最高效率區(qū)，而是那些接近最高效率區(qū)、若增加一次機(jī)→電→機(jī)轉(zhuǎn)換會得不償失的那些點其它低效率工況點聚類成兩個穩(wěn)態(tài)工況點②高效穩(wěn)態(tài)發(fā)電工況：最高效率點③停機(jī)2.回收慣性能量7發(fā)電機(jī)能量流（功率）車輪電機(jī)變速箱和動力耦合裝置電池,Ee油箱，Ef能量流（功率）內(nèi)燃機(jī)①②③高效并聯(lián)驅(qū)動工況高效穩(wěn)態(tài)發(fā)電工況停機(jī)工況①和工況②在雙電機(jī)/CVT等無極調(diào)速下可以歸并為一個聚類工況基本原則與節(jié)能原理節(jié)能與新能源各種路徑/措施的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性微混輕混深混插電式混合動力增程式EV純電動燃料電池油耗零排放3~5%10~15%30~35%60~90%70~95%關(guān)鍵技術(shù)發(fā)動機(jī)啟停技術(shù)BSG/ISG電機(jī)技術(shù)48V電池及電氣技術(shù)混合動力專用發(fā)動機(jī)技術(shù)傳動系機(jī)電耦合技術(shù)制動能量回收技術(shù)高效率、高性能的電機(jī)及電池技術(shù)增程器發(fā)動機(jī)技術(shù)高能量密度、高安全性和低成本動力電池成組技術(shù)整車能量管理控制技術(shù)燃料電池的功率密度、冷啟動、可靠性等性能提升技術(shù)降成本技術(shù)節(jié)油潛力HEV/PHEV的節(jié)能潛力混合動力系統(tǒng)構(gòu)型分析混合動力車輛是一種介于普通汽車和電動車輛之間的過渡型車輛，兼有兩者的一些優(yōu)點，如超低排放、高效率和續(xù)駛里程長，只是成本較采用傳統(tǒng)動力系統(tǒng)的車輛稍高。因此，混合動力是近期切實可行的一條車輛發(fā)展技術(shù)路線。混合動力汽車根據(jù)動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)可以分為串聯(lián)構(gòu)型(Series)、并聯(lián)構(gòu)型(Parallel)、混聯(lián)構(gòu)型(Combined,Series-Parallel,Power-split)幾種形式。不同構(gòu)型的混合動力系統(tǒng)各有其優(yōu)缺點，其方案的選擇取決于多種因素，例如：應(yīng)用環(huán)境、駕駛工況、成本考慮等。1.串聯(lián)構(gòu)型(SeriesHybrid)串聯(lián)構(gòu)型的特征是只有一個能量轉(zhuǎn)換裝置可以為車輛提供驅(qū)動力。在串聯(lián)式混合動力汽車中發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，或通過燃料電池發(fā)動機(jī)直接輸出電能系統(tǒng)能量以電能的形式進(jìn)行混合一般具有部件體積大，重量大的特點，多應(yīng)用于大型客車、貨車等商用車型中1.1串聯(lián)構(gòu)型特點串聯(lián)混合動力中發(fā)動機(jī)與車輛完全機(jī)械解耦，其運行工況不受汽車行駛工況的影響，可以始終控制在最佳的工作區(qū)穩(wěn)定運行。串聯(lián)式混合動力電動汽車適合于負(fù)載頻繁變化的市區(qū)工況，因為發(fā)動機(jī)可以不受道路情況影響保持高效率運行發(fā)電。而在負(fù)荷持續(xù)較高的高速路工況行駛時，往往因為要經(jīng)過機(jī)械能―電能―機(jī)械能多次能量轉(zhuǎn)換，與傳統(tǒng)車輛和并聯(lián)構(gòu)型相比，系統(tǒng)效率相對較低，不能體現(xiàn)出優(yōu)勢。采用串聯(lián)式結(jié)構(gòu)控制簡單，并可使汽車的排放降低。然而由于車輛所需的功率完全由電機(jī)提供，發(fā)動機(jī)功率需要完全由發(fā)電機(jī)吸收，必須采用功率大的發(fā)電機(jī)和電動機(jī)，使整車成本提高。1.2串聯(lián)構(gòu)型系統(tǒng)方程與自由度從能量平衡的角度看，車輛所需功率由電機(jī)提供，電機(jī)所需功率由電池和發(fā)電機(jī)共同提供。因此發(fā)電機(jī)輸出功率為自由變量，系統(tǒng)具有一個能量自由度。對于一個給定的發(fā)電機(jī)輸出功率，發(fā)動機(jī)可以自由選擇工作轉(zhuǎn)速，因此發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為自由變量，發(fā)動機(jī)具有一個機(jī)械自由度。1.3串聯(lián)構(gòu)型系統(tǒng)工作模式a)純電動驅(qū)動模式b)發(fā)動機(jī)/電機(jī)聯(lián)合工作模式（功率分配模式）c)制動能量回收模式d)停車充電模式2.并聯(lián)構(gòu)型(ParallelHybrid)并聯(lián)構(gòu)型的特點是有多個能量轉(zhuǎn)換裝置可以同時給車輛提供驅(qū)動力。根據(jù)混合點的位置不同，并聯(lián)構(gòu)型又可細(xì)分為離合器前混合型（構(gòu)型1）、離合器后混合型（構(gòu)型2）、變速箱后混合（構(gòu)型3）、雙離合器型（構(gòu)型4）和道路混合型(構(gòu)型5)其中構(gòu)型1結(jié)構(gòu)多用于微混合和輕度混合系統(tǒng)。構(gòu)型2，3，4和5多用于全混合系統(tǒng)。微混合動力中電機(jī)功率很小，通常只具備快速啟/停發(fā)動機(jī)和部分制動能量回收功能。輕度混合則在微混合的基礎(chǔ)上增加了電機(jī)助力和更強(qiáng)的制動回收能力。在全混合中電機(jī)功率已經(jīng)足夠大以實現(xiàn)單獨驅(qū)動車輛能力，從而使系統(tǒng)具備純電動能力。2.1并聯(lián)構(gòu)型特點并聯(lián)構(gòu)型系統(tǒng)中車輛驅(qū)動力通常主要由發(fā)動機(jī)提供，電機(jī)起到輔助作用。所要求的電機(jī)、發(fā)動機(jī)功率可以降低，電池容量可以減小，電池組重量也可以降低，使制造成本降低。根據(jù)離合器和混合點位置關(guān)系不同，并聯(lián)系統(tǒng)可以細(xì)分為幾種構(gòu)型。對于混合點前沒有離合器的構(gòu)型（構(gòu)型1），離合器位于混合點后，發(fā)動機(jī)不能獨立于電機(jī)脫開。發(fā)動機(jī)起系統(tǒng)主要動力源的作用，電機(jī)只起輔助作用，一般沒有純電動狀態(tài)，系統(tǒng)通常為微混合或輕度混合動力系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)和混合點之間存在離合器的構(gòu)型（構(gòu)型2，3，4），發(fā)動機(jī)可以通過離合器分離實現(xiàn)與傳動系脫離，車輛由電機(jī)獨立驅(qū)動。因此，此類構(gòu)型通常也需要功率較大的電機(jī)，系統(tǒng)多為深混合動力系統(tǒng)。對于混合點后有離合器的系統(tǒng)（構(gòu)型1，4），可以通過發(fā)動機(jī)和車輛傳動系脫開，采用電機(jī)實現(xiàn)發(fā)動機(jī)迅速起動功能。2.2并聯(lián)構(gòu)型系統(tǒng)方程與自由度從能量平衡的角度看，車輛所需功率由電機(jī)和發(fā)動機(jī)共同提供。因此電機(jī)輸出功率(或發(fā)動機(jī)輸出功率)為自由變量，系統(tǒng)具有一個能量自由度。由于機(jī)械連接的限制，發(fā)動機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)速均由車速決定，系統(tǒng)不具有機(jī)械自由度。系統(tǒng)自由度體現(xiàn)在了扭矩變量的自由上，發(fā)動機(jī)和電機(jī)的輸出扭矩疊加后共同驅(qū)動車輛。2.3并聯(lián)構(gòu)型系統(tǒng)工作模式a)發(fā)動機(jī)快速啟動/停止模式b)純電動模式c)聯(lián)合工作模式d)制動能量回收模式2.3并聯(lián)構(gòu)型系統(tǒng)工作模式3.混聯(lián)構(gòu)型(CombinedHybrid)混聯(lián)式構(gòu)型是串聯(lián)構(gòu)型與并聯(lián)構(gòu)型的綜合。系統(tǒng)的主要特征為：1.至少包含兩個電機(jī)；2.系統(tǒng)能量混合方式同時具備并聯(lián)混合和串聯(lián)混合特征。3.1混聯(lián)構(gòu)型特點混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)兼具串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點，具有更全面的混合動力工作模式，系統(tǒng)能量分配靈活度更高，能更好的適應(yīng)車輛復(fù)雜的行駛工況。對于頻繁行駛/停車和蠕行的城市工況，系統(tǒng)可以通過關(guān)閉發(fā)動機(jī)，通過電機(jī)以純電動方式行駛，充分利用了串聯(lián)混和動力的優(yōu)勢。對于持續(xù)中高負(fù)荷的高速路工況，發(fā)動機(jī)為車輛行駛提供主要能量，具有并聯(lián)構(gòu)型特征和優(yōu)勢。多數(shù)混聯(lián)構(gòu)型（構(gòu)型1，構(gòu)型3-1）都利用了行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行能量分配，在實現(xiàn)了能量分配的同時，還實現(xiàn)了車輛的變速器功能，替代了傳統(tǒng)車輛的手動或自動變速器。然而，混聯(lián)構(gòu)型往往系統(tǒng)比較復(fù)雜，需要動力分配裝置（行星齒輪）和多個電機(jī)，使得系統(tǒng)成本和復(fù)雜度大大提高。3.2混聯(lián)構(gòu)型系統(tǒng)方程與自由度從能量平衡的角度看，車輛所需功率由電機(jī)和發(fā)動機(jī)共同提供。因此電機(jī)輸出功率(或發(fā)動機(jī)輸出功率)為自由變量，系統(tǒng)具有一個能量自由度。由于行星齒輪機(jī)構(gòu)的特點，在實現(xiàn)了能量分配的同時提供了一個轉(zhuǎn)速自由度，使得發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速為自由變量，與車輛行駛工況解耦。3.3混聯(lián)構(gòu)型工作模式a)純電動模式b)聯(lián)合工作模式3.3混聯(lián)構(gòu)型工作模式c)制動能量回收模式3.3混聯(lián)構(gòu)型工作模式d)停車充電模式3.3混聯(lián)構(gòu)型工作模式

主流整車產(chǎn)品構(gòu)型方案小結(jié)構(gòu)型分類功率解耦構(gòu)型

（PowerSplit）單電機(jī)構(gòu)型

（P2）四驅(qū)電橋構(gòu)型本田雙電機(jī)

i-MMD構(gòu)型圖主電機(jī)功率60~147kW30~80kW30~100kW124kW副電機(jī)功率42~134kW-10~30kW105kW混動功能具備全部混動功能具備除串聯(lián)以外的全部混動功能具備全部混動功能具備全部混動功能技術(shù)特點(+)通過電機(jī)調(diào)速實現(xiàn)e-CVT功能，市區(qū)節(jié)油效果好；

(-)需匹配兩個大功率電機(jī)；

(-)高速時的功率分流導(dǎo)致一部分的效率損失。(+)單電機(jī)，結(jié)構(gòu)緊湊，易于模塊化；

(+)可借用傳統(tǒng)變速器資源，只需做少量適應(yīng)性改進(jìn)；

(-)起機(jī)控制復(fù)雜、前驅(qū)車型布置難度大。(+)四輪驅(qū)動，提高了車輛駕駛性，適合SUV車型；

(+)PHEV化容易；

(-)適合于SUV車型，小型車布置困難。(+)變速器結(jié)構(gòu)簡單緊湊；

(+)系統(tǒng)效率高；

(+)系統(tǒng)較為創(chuàng)新、集成度高；

(-)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已受專利保護(hù)。OEM豐田、福特大眾、日產(chǎn)、寶馬等標(biāo)致、沃爾沃、大眾等本田應(yīng)用情況已應(yīng)用于豐田全系列混動車型中、PriusPHEV途銳、奧迪A6、寶馬3/5/7系等HEV；GolfPHEV標(biāo)致3008HEV、沃爾沃V60PHEV、寶馬i8PHEV等本田雅閣PHEV混合動力系統(tǒng)構(gòu)型總體分析背景，節(jié)能原理，基本構(gòu)型及其自由度分析

HEV-并聯(lián)，串并聯(lián)，功率分流PHEV混合動力系統(tǒng)仿真與測試分析中國HEV/PHEV典型構(gòu)型與技術(shù)路徑選擇內(nèi)容提要HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–并聯(lián)P1系統(tǒng)：單電機(jī)與發(fā)動機(jī)直接連接轉(zhuǎn)鼓試驗臺油耗測試對比不同車輛的油耗結(jié)果（NEDC工況）車型整備質(zhì)量（kg）第二階段油耗限值（L/100km）實測油耗（L/100km）實測/限值（%）CivicHybrid12609.14.8453.2Civic汽油車12609.17.0877.8參比車113409.88.6087.8參比車213219.89.2894.7思域普通汽油車的油耗顯著低于2輛參比車型，思域混合動力車的油耗顯著低于思域汽油車，只有我國第二階段油耗限值的53％轉(zhuǎn)鼓試驗臺油耗測試對比不同車輛的油耗結(jié)果（北京BJ工況）按北京（BJ）工況測試結(jié)果也說明：思域混合動力車有顯著的節(jié)油效果。車型整備質(zhì)量（kg）實測油耗（L/100km）相對油耗（％）思域（普通）12608.25100思域（混合）12604.6456參比車113409.25112參比車2132110.18123轉(zhuǎn)鼓試驗臺油耗測試對比對NEDC工況測試結(jié)果進(jìn)一步分析表明：市區(qū)工況(ECE)部分節(jié)油效果高達(dá)48％，與北京工況的節(jié)油效果（44％）相近，市郊工況（EUDC）部分節(jié)油13％。轉(zhuǎn)鼓試驗臺油耗測試對比節(jié)油效果隨測試工況的平均車速的降低、加減速次數(shù)的升高而變得明顯。由于日本工況是熱機(jī)后測量，HEV的優(yōu)勢不能充分發(fā)揮。2.P1andP2HEV(VW,BMW)/P1和P2混合動力P2DaimlerP2HybridP2系統(tǒng)：電機(jī)與變速器直接連接可利用現(xiàn)有變速器，只需作適用性改造；易于模塊化；一般用于后驅(qū)縱置；前驅(qū)橫置難度大。HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–并聯(lián)歐洲廠商P2系統(tǒng)HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–并聯(lián)P2系統(tǒng)的技術(shù)難點：動態(tài)控制HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–并聯(lián)P3系統(tǒng)：基于DCT的單電機(jī)后置系統(tǒng)HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–并聯(lián)串并聯(lián)：本田雙電機(jī)深混系統(tǒng)構(gòu)型HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–串并聯(lián)雙電機(jī)混聯(lián)直驅(qū)動力系統(tǒng)39結(jié)構(gòu)看似簡單，實際上加工非常復(fù)雜。發(fā)動機(jī)到橋減速比大，防止高速行駛時發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速過高，電動機(jī)到橋減速比大，防止啟動加速度小，采用油冷高速電機(jī)，油壓控制的濕式離合器，一共五條軸線，加工難度很大。HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–串并聯(lián)40本田/豐田深度混合動力系統(tǒng)雙電機(jī)系統(tǒng)調(diào)壓柔性輸出技術(shù)（難點：電力電子集成技術(shù)）HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–串并聯(lián)系統(tǒng)介紹—2.0LAtkinson循環(huán)發(fā)動機(jī)AtkinsonCooledEGR41系統(tǒng)介紹—2.0LAtkinson循環(huán)發(fā)動機(jī)VTEC+EVTC：動力凸輪和經(jīng)濟(jì)性凸輪（OutputcamandFEcam）經(jīng)濟(jì)性凸輪的進(jìn)氣門開啟時間延長（wideduration）。通過進(jìn)氣門晚關(guān)，將進(jìn)氣沖程吸入的氣體在壓縮沖程又排出去一部分，造成膨脹比大于壓縮比的Atkinson循環(huán)的效果FEcam:正常駕駛工況Outputcam:啟動工況和大轉(zhuǎn)矩工況42系統(tǒng)介紹—2.0LAtkinson循環(huán)發(fā)動機(jī)節(jié)能效果：238g/kWh→214g/kWh，10%better43典型混聯(lián)式插電式混合動力系統(tǒng)分析動力分流技術(shù)方案對比結(jié)構(gòu)單行星排3軸傳動三（雙）行星排5軸、4個離合器復(fù)合行星排4軸傳動、2個制動器控制兩個自由度控制模式2freedom兩個自由度控制模式、4個固定傳動比控制2freedom&4fixedgearratio三個自由度控制模式、1個固定速比3Freedoms&1fixedgearratioPriusIII/普里斯三代4-axiessystem/4軸系統(tǒng)GM2mode/通用雙模HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–功率分流電功率分流系統(tǒng)中，發(fā)動機(jī)的功率通過兩個功率流輸出到車輪。途徑1是電功率流，發(fā)動機(jī)的部分功率轉(zhuǎn)為電功率再轉(zhuǎn)換為機(jī)械功率進(jìn)行傳遞（串聯(lián)）。途徑2機(jī)械功率流，即發(fā)動機(jī)部分功率通過行星齒輪和兩個電機(jī)的速比調(diào)節(jié)，再輸出用于驅(qū)動車輪（并聯(lián)）。因此功率分流系統(tǒng)也稱為串-并聯(lián)系統(tǒng)；電功率流（串聯(lián)）機(jī)械功率流（并聯(lián)）機(jī)電耦合裝置-功率分流型E-CVT原理HEV/PHEV構(gòu)型技術(shù)–功率分流速比杠桿（轉(zhuǎn)矩杠桿）47大速比i1小速比i2機(jī)械變速箱是一端固定的杠桿關(guān)系在某速比下，輸入和輸出的轉(zhuǎn)速關(guān)系始終處于一個杠桿上，轉(zhuǎn)矩關(guān)系也處于一個杠桿上速比不同時，在要求相同輸出的情況下，輸入會有更大幅度的變化輸入輸出轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)矩T輸入端齒數(shù)輸出端齒數(shù)速比杠桿車型途觀GTI6變速箱LMTKZS倒檔72-17-2271-18-23149-1347-14248-2348-23345-3447-32442-4345-41539-4041-37635-4338-41速比i1速比i2速比i3速比i4速比i5速比i6GTI6除非超速檔，其它各檔位下，輸入軸的轉(zhuǎn)速變化范圍總是大于輸出軸輸入輸出例：大眾GTI6各驅(qū)動檔的速比杠桿單行星排（SCR）49輸入輸出SunCarrierRing1ancnRns

a為齒圈與太陽輪的齒數(shù)比（取值1.3-4）；ns、nR

和nC分別為太陽輪、齒圈和行星架的轉(zhuǎn)速ns、nR

和nC中，任意兩個確定，則第三個也就確定。即這是一個兩輸入一輸出的關(guān)系。輸入3個會過“定位”，只輸入1個，則另兩個狀態(tài)不確定。轉(zhuǎn)速支點排列順序為SCRncnRns齒輪變速單行星排SCRSCR雙排50a為第一組行星排齒圈與太陽輪的齒數(shù)比（取值1.3-4）；b為第二組行星排齒圈與太陽輪的齒數(shù)比S1C1R1R2C2S2ncnRnsS2C2R2S1C1R1S1C1-R2S2R1-C21ab從Prius到Volt-混聯(lián)的構(gòu)型問題51吉利ESD52GL-ESD

“ESD”—EnergySplitDevice既能像Prius的PSD那樣實現(xiàn)混合動力系統(tǒng)的功率分流吉利ESD構(gòu)型方式并聯(lián)式串/并聯(lián)式（串聯(lián)為主）功率分流式典型構(gòu)型歐洲廠商P2、P2+BSG、

本田i-DCD（P2）、

比亞迪P3本田i-MMD、上汽ISG+P2豐田THS、通用沃蘭特、集成方式將驅(qū)動電機(jī)、離合器等部件與變速器輸入軸、輸出軸或DCT奇數(shù)（偶數(shù)）軸集成。將驅(qū)動電機(jī)、發(fā)電機(jī)、離合器等部件與變速器集成將驅(qū)動電機(jī)、發(fā)電機(jī)、離合器等部件與1個或2個行星排集成。典型結(jié)構(gòu)變速型式AT、DCT、AMT、CVT1檔減速器、2檔DCT等e-CVT技術(shù)特點優(yōu)點：對傳統(tǒng)變速器改動較少；

缺點：對于P2構(gòu)型具有行車起機(jī)控制困難、尺寸布置難的問題；PHEV化在一定程度受限（但不絕對）。優(yōu)點：全新開發(fā)，結(jié)構(gòu)緊湊；

缺點：全新開發(fā)，在量較少時成本較高。優(yōu)點：全新開發(fā)，結(jié)構(gòu)緊湊，實現(xiàn)電子無級調(diào)速，發(fā)動機(jī)工作點效率高；

缺點：全新開發(fā)，在量較少時成本較高；控制復(fù)雜。應(yīng)用廠家大眾、日產(chǎn)、本田、比亞迪等本田、上汽等豐田、福特、GM等HEV典型構(gòu)型方案對比混合動力系統(tǒng)構(gòu)型總體分析背景，節(jié)能原理，基本構(gòu)型及其自由度分析HEV-并聯(lián)，串并聯(lián)，功率分流

PHEV混合動力系統(tǒng)仿真與測試分析中國HEV/PHEV典型構(gòu)型與技術(shù)路徑選擇內(nèi)容提要插電式電動汽車是全球公認(rèn)的新能源汽車（介于純電動與混合動力之間）

插電式混合動力概述0基于混合動力的插電式（部分負(fù)荷純電動）接近純電動的插電式（增程式）常規(guī)混合動力（無外接充電）純電動混聯(lián)式增程電動汽車（沃蘭特）純電動（增程器選裝）100%純電動純電動的純度純電動里程100%燃油車從純電動到插電式從混合到插電式可通過插電進(jìn)行充電的混合動力電動汽車PHEVAERPHEV（全電型插電式）電量下降階段（CD），在全車速-全負(fù)荷范圍內(nèi)，不啟動發(fā)動機(jī)，電機(jī)單獨驅(qū)動即可滿足車輛動力性需求的電動汽車BlendPHEV（混合型插電式）電量下降階段（CD），在車速高，負(fù)荷大的工況，自動啟動發(fā)動機(jī)來保證整車動力性需求的電動汽車電量維持階段（CS）動力性不下降全性能增程型REEV代表車型：FiskerKarma（串聯(lián)構(gòu)型）GMVolt（混聯(lián)構(gòu)型）電量維持階段（CS）動力性下降城市增程型REEV主要采用串聯(lián)構(gòu)型。代表車型：AudiA1e-tron插電式電動車的技術(shù)分類廣義的PHEV指可通過插電進(jìn)行充電的混合動力汽車；屬于純電驅(qū)動電動汽車的一種類型PHEV包含兩種類型：AERPHEV和BlendPHEV；可以稱為全電型PHEV和混合型PHEV增程式電動汽車是一類特殊的PHEV，即全電型PHEV；它又可分為城市型和全性能型REEVBlendPHEV即通常所說的PHEV；

插電式混合動力概述全電型插電式混合型插電式基于中國城市污染控制要求應(yīng)更多發(fā)展全電型插電式混合動力BlendPHEVAERPHEV=REEV距離(km)油耗(L/100km)電量下降階段油耗FCCDSOC電量維持階段油耗FCCS電量下降階段CD電量維持階段CSRCD電池SOC電池SOC全電型插電式是全電運行（全電行駛里程，油耗為零）混合型插電式是混合電動（電量下降里程，有油耗）全電型插電式是混合動力混合型插電式也是混合動力

插電式混合動力概述純電驅(qū)動汽車的“純度”與機(jī)電耦合結(jié)構(gòu)的關(guān)系純電驅(qū)動汽車的“純度”PHEV/REEV典型混合動力構(gòu)型方案

前輪電機(jī)驅(qū)動功率111馬力（82千瓦）；電池純電動里程110公里；40千瓦增程器可以增加1000公里續(xù)駛里程；三缸發(fā)動機(jī)60馬力（45千瓦）+40千瓦發(fā)電機(jī)組成增程器；

VolvoC30純電動串聯(lián)增程器

VolvoC30純電動并聯(lián)增程器（四驅(qū)）前輪電機(jī)驅(qū)動功率111馬力（82千瓦）；電池純電動里程75公里；40千瓦增程器可以增加1000公里續(xù)駛里程；三缸增壓發(fā)動機(jī)190馬力(140kW)+6速AT驅(qū)動后輪，同時帶動40千瓦發(fā)電機(jī)；0-100公里/小時小于6秒；前輪電機(jī)驅(qū)動功率111馬力（82千瓦）；電池純電動里程50公里；40千瓦增程器可以增加1000公里續(xù)駛里程；三缸增壓發(fā)動機(jī)190馬力(140kW)+2速AT驅(qū)動前輪，同時帶動40千瓦發(fā)電機(jī)；VolvoC30純電動并聯(lián)增程器（前驅(qū)）PHEV/REEV典型混合動力構(gòu)型方案混合動力系統(tǒng)構(gòu)型總體分析混合動力系統(tǒng)仿真與測試分析典型HEV動力系統(tǒng)分析HEV客車仿真分析PHEV仿真與試驗分析–Hondai-MMD,GMVolt中國HEV/PHEV典型構(gòu)型與技術(shù)路徑選擇內(nèi)容提要高電壓線動力電池協(xié)調(diào)制動系統(tǒng)(ENG后方)ENG電動空調(diào)高電壓部件冷卻風(fēng)扇動力電池控制單元14V電池逆變器電池冷卻管雙電機(jī)嵌入T/A典型混合動力系統(tǒng)典型混合動力系統(tǒng)動力分配機(jī)構(gòu)發(fā)動機(jī)電動力車輪減速

齒輪驅(qū)動軸電池發(fā)電機(jī)電機(jī)機(jī)械動力豐田混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)典型混合動力總成系統(tǒng)圖混合動力的發(fā)動機(jī)原理米勒循環(huán)發(fā)動機(jī)電動氣門WOT線Engine轉(zhuǎn)速扭矩發(fā)動機(jī)的經(jīng)濟(jì)性效率高效率低最佳效率線燃油消耗率(g/kWh)體現(xiàn)了發(fā)動機(jī)的工作效率。將發(fā)動機(jī)各個高效區(qū)域連接，可以得到最佳效率線。燃油消耗率是指單位能量(kWh)取得時所需要的燃料質(zhì)量(g)，這個值越小表明發(fā)動機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性越高。Engine轉(zhuǎn)速扭矩效率高效率低最佳效率線發(fā)動機(jī)高效運轉(zhuǎn)#1等輸出線(雙曲線)在各要求功率線和最佳效率線的交叉點工作時發(fā)動機(jī)最理想。輸出(W)=轉(zhuǎn)速(rad/s)×扭矩(Nm)Ne1Te1Engine轉(zhuǎn)速扭矩效率高效率低最佳效率線在最低效率區(qū)發(fā)動機(jī)停止在最低效率區(qū)發(fā)動機(jī)停止，車輛依靠電機(jī)驅(qū)動。發(fā)動機(jī)高效運轉(zhuǎn)#2如果將Carrier軸固定，Sun軸上的轉(zhuǎn)速是1時，可根據(jù)幾何關(guān)系計算出Ring軸上的轉(zhuǎn)速是ρZs轉(zhuǎn)速為1轉(zhuǎn)速為ρSunRingCarrier機(jī)電耦合裝置-行星齒輪的轉(zhuǎn)速杠桿模型RingGearSunGearZrρ=Zs/ZrNr/Ns=

ρZsZr1ρ100N27.8N27.8N72.2N72.2N機(jī)電耦合裝置-行星齒輪的轉(zhuǎn)速杠桿模型GeneratorEngineSunCarrierRingMotor行星齒輪的3個軸（RingGear、Carrier、SunGear）的轉(zhuǎn)速關(guān)系成下式關(guān)系，可用如左側(cè)的共線圖所示。Nc=

×Ns+

×Nr（1+ρ）ρ（1+ρ）1ENGRingGear（Motor)SunGear(Generator)PlanetGear(Engine)PinionGearGeneratorMotor輸出Nc：PlanetGear轉(zhuǎn)速Nr：RingGear轉(zhuǎn)速Ns：SunGear轉(zhuǎn)速ρ：SunGear到RingGear變速比→只要決定其中2個軸的轉(zhuǎn)速，另一個軸的轉(zhuǎn)速就被決定。速比根據(jù)行星齒輪的減速比決定。轉(zhuǎn)速0轉(zhuǎn)速杠桿原理機(jī)電耦合裝置-行星齒輪各軸的轉(zhuǎn)速關(guān)系行星齒輪的3個軸（RingGear、Carrier、SunGear）上的扭矩平衡，從Carrier到RingGear軸、SunGear軸的傳輸扭矩關(guān)系為：Tr=

×Tc（1+ρ）1Tc：PlanetGear扭矩Tr：RingGear扭矩Ts：SunGear扭矩ρ：Sun和Ring的變速比機(jī)電耦合裝置：行星齒輪各軸的扭矩關(guān)系GeneratorEngineSunCarrierRingMotor（車輪）Ts=

×Tc（1+ρ）ρ可以認(rèn)為Carrier軸的Engine扭矩被Sun軸和Ring軸按照上述比率分割。Carrier軸上的Engine扭矩通過SunGear軸以Carrier軸作為支點將扭矩傳輸?shù)絉ing軸?！绻鸖unGear沒有扭矩發(fā)生，Engine扭矩將不能傳輸?shù)絉ing軸（車輪）。純電動能量流示意圖低負(fù)荷行走:純電驅(qū)動純電驅(qū)動時，能量由電池輸出，經(jīng)電機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動整車；純電動桿杠示意圖發(fā)動機(jī)啟動過程能量流示意圖低負(fù)荷→中負(fù)荷行走：發(fā)動機(jī)啟動發(fā)動機(jī)啟動過程中，需要克服發(fā)動機(jī)阻力；發(fā)動機(jī)啟動過程中，Generator工作狀態(tài)由發(fā)電變?yōu)轵?qū)動。如上圖狀態(tài)1時，Generator不工作，狀態(tài)2時，Generator處于發(fā)電狀態(tài)，狀態(tài)3時，Generator處于驅(qū)動狀態(tài)；發(fā)動機(jī)啟動過程中，Motor一直處于驅(qū)動狀態(tài)發(fā)動機(jī)啟動過程杠桿示意圖發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動能量流示意圖中負(fù)荷行走：發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動（電池不提供能量）發(fā)動機(jī)驅(qū)動過程中，電池不提供能量；發(fā)動機(jī)驅(qū)動過程中，功率分流系統(tǒng)可能處于功率直接傳遞，功率分流和功率循環(huán)三種狀態(tài)；功率直接傳遞時，能量直接由機(jī)械輸出；功率分流時，發(fā)動機(jī)輸出的部分能量由Generator轉(zhuǎn)為電能，再由Motor轉(zhuǎn)為機(jī)械能；功率循環(huán)時，發(fā)動機(jī)輸出的部分能量由Motor轉(zhuǎn)為電能，再由Generator轉(zhuǎn)為機(jī)械能發(fā)動機(jī)單獨驅(qū)動桿杠示意圖GeneratorEnginePlanetaryGearMotorBatteryConverter發(fā)動機(jī)驅(qū)動+電機(jī)驅(qū)動能量流示意圖發(fā)動機(jī)驅(qū)動+電機(jī)驅(qū)動狀態(tài)時，電池輸出部分能量，通過電機(jī)轉(zhuǎn)為機(jī)械能，驅(qū)動整車；發(fā)動機(jī)驅(qū)動+電機(jī)驅(qū)動桿杠示意圖中高負(fù)荷行走:發(fā)動機(jī)驅(qū)動+電機(jī)驅(qū)動（電池提供能量）制動能量回收，能量通過Motor轉(zhuǎn)為電能，向電池充電；制動能量回收能量流示意圖制動能量回收杠桿示意圖低車速減速：驅(qū)動電機(jī)變發(fā)電機(jī)回收制動能量工作模式分區(qū)圖混合動力系統(tǒng)前向仿真模型PriusPowerSplitArchitecture:

PlanetarygearChassis&bodyIncludealltheconstrains混合動力轎車工作過程動態(tài)仿真E-CVT調(diào)速電機(jī)對發(fā)動機(jī)工作點的調(diào)節(jié)過程：發(fā)動機(jī)目標(biāo)功率30千瓦混合動力工作過程動態(tài)仿真enginepowerdemandisfixedat30kWenginestartatpointAandendsatpointB(bestfuelefficiencypoint)enginetransitionprocessstartsfromAtoBABTwofiguresbelowarefromAtoB混合動力工作過程動態(tài)仿真E-CVT調(diào)速電機(jī)對發(fā)動機(jī)工作點的調(diào)節(jié)過程：發(fā)動機(jī)目標(biāo)功率30千瓦UDDS工況循環(huán)下的仿真結(jié)果混合動力轎車工作過程動態(tài)仿真混合動力節(jié)能效果小結(jié)傳統(tǒng)車油耗0發(fā)動機(jī)最佳工作點控制&單元效率提高貢獻(xiàn)約21%減速時的能量回收（電機(jī)發(fā)電需求減少）貢獻(xiàn)約12%能量損失(60%)(發(fā)動機(jī)效率）怠速油耗（15%）減速時能量油耗（5%）車輛行走必須的能量（20%）（車輛+電消耗品）怠速停機(jī)&減速時FuelCut貢獻(xiàn)約17%強(qiáng)混HEV經(jīng)濟(jì)性能提高50%日本10-15Mode混合動力轎車工作過程動態(tài)仿真混合動力系統(tǒng)構(gòu)型總體分析混合動力系統(tǒng)仿真與測試分析典型HEV動力系統(tǒng)分析HEV客車仿真分析PHEV仿真與試驗分析–Hondai-MMD,GMVolt中國HEV/PHEV典型構(gòu)型與技術(shù)路徑選擇內(nèi)容提要仿真方法仿真模型為前向式，采用MatlabSimulink建立，各個部件的模型均采用實測部件的MAP建模。上圖為串聯(lián)混合動力的前向仿真模型信息流圖。包括一個駕駛員模型，該模型給出加速踏板位置和制動命令信號用于車輛跟蹤給定的車速信號，仿真信息沿功率的傳遞方向從發(fā)動機(jī)、電機(jī)、變速箱到車輪?；旌蟿恿ο到y(tǒng)模型中的蓄電池模型采用Rint模型。串聯(lián)混合動力系統(tǒng)模型已經(jīng)過實物臺架試驗的驗證，仿真結(jié)果與臺架實測結(jié)果相差5%以內(nèi)，因此，認(rèn)為其他模型的仿真結(jié)果也是可信的。道路工況由于道路工況和整車性能指標(biāo)會對整車部件的選擇產(chǎn)生重要的影響，所以在進(jìn)行適合于城區(qū)道路公交車輛的開發(fā)時，首先需要考慮城市道路工況的特殊性。本節(jié)選用幾種較典型的工況進(jìn)行比較分析。從較為擁堵MANHATTAN（曼哈頓）道路工況到比較順暢的快速工況。其中中國公交車典型工況是中國汽車技術(shù)中心根據(jù)大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，并結(jié)合國外法規(guī)制定的，反映了中國當(dāng)前實際公交車工作情況的循環(huán)工況。

本節(jié)仿真只針對柴油機(jī)串聯(lián)混合動力客車、柴油機(jī)并聯(lián)混合動力構(gòu)型3客車、傳統(tǒng)柴油動力手動檔客車及AT檔客車。由于缺乏發(fā)動機(jī)的排放數(shù)據(jù)，本節(jié)只比較經(jīng)濟(jì)性能。動力系統(tǒng)的仿真比較右三圖分別為當(dāng)輔件功率?。?kW，傳統(tǒng)為4kW）、輔件功率中（10kW，傳統(tǒng)9kW）、輔件功率大（15kW，傳統(tǒng)14kW）的情況下，不同構(gòu)型的客車在3種不同工況下的油耗比較。從中可見傳統(tǒng)AT車的油耗最高。混合動力在中國公交城區(qū)工況下效果比較好，當(dāng)輔件功率小的時候經(jīng)濟(jì)性最好，比傳統(tǒng)AT車好24%左右，但隨著輔件功率增大以后效果變差，當(dāng)輔件功率為15kW時，節(jié)油只有16%左右。串聯(lián)式混合動力車在MANHATTAN工況下經(jīng)濟(jì)性比并聯(lián)式稍好，在中國公交城區(qū)工況下經(jīng)濟(jì)性與并聯(lián)式相當(dāng)，在中國公交城郊快速工況下經(jīng)濟(jì)性比并聯(lián)式稍差。仿真發(fā)現(xiàn)：混合動力系統(tǒng)只有在中國公交城區(qū)工況下油耗才明顯比傳統(tǒng)手動檔車低，在其他工況下混合動力經(jīng)濟(jì)性與傳統(tǒng)手動檔相差不大。下面通過能量流來分析原因。MANHATTAN路況傳統(tǒng)柴油機(jī)動力系統(tǒng)能流圖MANHATTAN路況串聯(lián)混合動力能流圖中國公交工況串聯(lián)混合動力能流圖城郊快速路況城區(qū)工況MANHATTAN路況并聯(lián)混合動力的能流圖中國公交并聯(lián)混合動力的能流圖城區(qū)工況城郊快速路況中國公交路況傳統(tǒng)柴油機(jī)動力系統(tǒng)能流圖城區(qū)工況城郊快速路況能流圖分析我們從兩方面來分析以上的能流圖，首先從制動回饋方面來分析。在MANHATTAN、中國公交城區(qū)、中國公交城郊快速路況下，理論可以利用的制動回饋能量分別為72%、52%、40%左右。MANHATTAN工況下理論上回饋的能量最為可觀。采用以上構(gòu)型的串聯(lián)混合動力在MANHATTAN、中國公交城區(qū)、中國公交城郊快速路況下制動回饋的利用率分別為80%、83%、77%左右。并聯(lián)混合動力在MANHATTAN、中國公交城區(qū)、中國公交城郊快速路況下制動回饋的利用率分別為41%、53%、44%左右?？梢姶?lián)式混合動力實際利用的回饋能量是并聯(lián)混合動力的兩倍左右。能流圖分析其次從部件損失方面來分析。串聯(lián)混合動力系統(tǒng)柴油機(jī)效率為32%左右，并聯(lián)混合動力系統(tǒng)柴油機(jī)效率為29%左右，傳統(tǒng)柴油機(jī)動力客車柴油機(jī)效率為28%左右。串聯(lián)混合動力發(fā)電機(jī)及整流器效率為91%左右。不同工況下電池的效率有比較大的差別（因為充放電的強(qiáng)度不同引起的）。在MANHATTAN路況下電池效率最低。電機(jī)效率與路況關(guān)系也比較密切，串聯(lián)式混合動力在MANHATTAN路況下電機(jī)總效率低于80%，在中國公交城區(qū)工況和城郊工況下驅(qū)動效率達(dá)84%。采用的并聯(lián)式混合動力的電機(jī)效率較低，低于80%。MANHATTAN路況構(gòu)型項目串聯(lián)混合動力并聯(lián)混合動力傳統(tǒng)（手動檔）燃油能量+422.34%+433.75%+478.94%理論可以利用的回饋能量(+71.58%)(+72.14%)0制動回饋回收的能量+57.38%+29.64%0發(fā)動機(jī)損耗-287.08%-305.22%-344.06%發(fā)電機(jī)及整流器損耗-11.51%00電池?fù)p耗-14.78%-6.19%0電機(jī)發(fā)電損耗-12.4%-9.88%0電機(jī)驅(qū)動損耗-26.23%-5.8%0離合器及變速器損耗0-8.01%-9.52%輔件耗能-27.73%-28.29%-25.36%車輛驅(qū)動的能量-100%-100%-100%如果車輛完全相同（車重一樣、輔件功率一樣），在MANHATTAN路況下，串聯(lián)混合動力構(gòu)型的能量傳遞效率最好（比傳統(tǒng)手動檔車改善11.6%），其次為并聯(lián)（比傳統(tǒng)手動檔改善9.2%）。但考慮輔件功率和車重后（混合動力比傳統(tǒng)車重、輔件消耗大），混合動力的節(jié)油效果不明顯，甚至不節(jié)油。中國公交城區(qū)路況如果車輛完全相同（車重一樣、輔件功率一樣），在中國城區(qū)路況下，串聯(lián)混合動力構(gòu)型的能量傳遞效率與并聯(lián)的相當(dāng)，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)手動檔高15%左右。但考慮輔件功率和車重后（混合動力比傳統(tǒng)車重、輔件消耗大），混合動力的節(jié)油效果不到10%。構(gòu)型項目串聯(lián)混合動力并聯(lián)混合動力傳統(tǒng)（手動檔）燃油能量+413.43%+414.84%+488.23%理論可以利用的回饋能量（+52.31%）（+53.09%）0制動回饋回收的能量+43.60%+28.59%0發(fā)動機(jī)損耗-281.27%-293.23%-354.33%發(fā)電機(jī)及整流器損耗-11.13%00電池?fù)p耗-8.96%-4.04%0電機(jī)發(fā)電損耗-8.41%-7.47%0電機(jī)驅(qū)動損耗-19.34%-4.77%0離合器及變速器損耗0-4.53%-8.25%輔件耗能-27.94%-29.39%-25.65%車輛驅(qū)動的能量-100%-100%-100%中國公交城郊快速路況如果車輛完全相同（車重一樣、輔件功率一樣），在中國公交城郊快速路況下，并聯(lián)混合動力構(gòu)型的能量傳遞效率稍好，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)手動檔高8%左右。但考慮輔件功率和車重后（混合動力比傳統(tǒng)車重、輔件消耗大），混合動力的節(jié)油效果不明顯，甚至不節(jié)油。構(gòu)型項目串聯(lián)混合動力并聯(lián)混合動力傳統(tǒng)（手動檔）燃油能量+408.65%405.28%441.94%理論可以利用的回饋能量（+39.57%）（+40.67%）0制動回饋回收的能量+30.63%+17.87%0發(fā)動機(jī)損耗-275.98%-280.82%-316.48%發(fā)電機(jī)及整流器損耗-10.97%00電池?fù)p耗-6.51%-3.69%0電機(jī)發(fā)電損耗-6.68%-3.93%0電機(jī)驅(qū)動損耗-18.54%-4.77%0離合器及變速器損耗0-6.84%-7.22%輔件耗能-20.6%-21.29%-18.24%車輛驅(qū)動的能量-100%-100%-100%混合動力的經(jīng)濟(jì)性潛力分析根據(jù)以上初步分析，不同路況、不同部件效率對系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性影響很大，因此合理設(shè)計、匹配混合動力相當(dāng)重要。下面通過仿真方法對混合動力的經(jīng)濟(jì)性潛力進(jìn)行分析。1.串聯(lián)混合動力系統(tǒng)匹配仿真分析及經(jīng)濟(jì)性潛力影響串聯(lián)混合動力經(jīng)濟(jì)性的因素有：制動回饋利用率、電機(jī)效率、儲能裝置效率、發(fā)電機(jī)效率、發(fā)動機(jī)負(fù)荷率、輔件功率、車重等。以下分別進(jìn)行分析。提高發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率右圖為在MANHATTAN工況下，發(fā)動機(jī)效率與發(fā)動機(jī)平均功率的關(guān)系圖。當(dāng)發(fā)動機(jī)平均功率從25kW（輔件功率5kW），提高到29kW（輔件功率10kW），發(fā)動機(jī)效率提高1.5%左右。但再增大發(fā)動機(jī)的平均功率，對效率的影響不大。在其他路況下，提高發(fā)動機(jī)的平均功率（發(fā)動機(jī)平均功率在22kW~41kW之間），發(fā)動機(jī)的效率改善不多，在0.5%左右。提高發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率有兩種方法：（1）采用小發(fā)動機(jī)來提高發(fā)動機(jī)負(fù)荷率；（2）從系統(tǒng)控制的角度限制APU的最小輸出功率，考慮怠速停機(jī)等等。總的看來系統(tǒng)通過提高發(fā)動機(jī)負(fù)荷率對效率改善不多，因為柴油機(jī)的效率在很寬范圍內(nèi)變化不大。減少輔件功率右三圖分別為MANHATTAN、中國公交城區(qū)和中國公交城郊路況下，輔件功率與油耗關(guān)系?？梢姡贛ANHATTAN、中國公交城區(qū)和中國公交城郊快速路況下，每增加1kW的輔件功耗，油耗分別增加2.47L/100km 1.52L/100km 1.09L/100km相當(dāng)于總油耗的3~5%左右。因此系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該注意降低每個輔件的功耗。減重在MANHATTAN、中國公交城區(qū)和中國公交城郊路況下，車重與油耗關(guān)系分別如右三圖所?？梢姡贛ANHATTAN、中國公交城區(qū)和中國公交城郊快速路況下，每增加1000kg的車重對應(yīng)的油耗分別增加 3.16L/100km 1.77L/100km 1.68L/100km相當(dāng)于總油耗的4~6%左右。因此系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)該注意降低車重。降低車重方法除了優(yōu)化部件外，采用高電壓制，也是減小部件尺寸的有效方法之一。改善發(fā)電機(jī)效率由于本系統(tǒng)采用的發(fā)電機(jī)效率已達(dá)91%，因此目前進(jìn)一步改善的余地不大。采用高效儲能裝置儲能裝置效率不但影響能量損耗，影響散熱風(fēng)扇功耗，而且也影響制動回饋的利用。因為在回饋過程中，制動強(qiáng)度高時，總線電壓超過儲能裝置允許的限值時，電機(jī)將自動保護(hù)，不再進(jìn)行回饋。如右圖所示，當(dāng)制動回饋功率在80kW以下，制動能量基本能夠吸收，但當(dāng)制動回饋功率大于80kW后由于電機(jī)的限壓保護(hù)，制動的能量不能完全利用。因此采用效率高的儲能裝置（如超級電容）將獲得更好的經(jīng)濟(jì)性。本文仿真用的超級電容的參數(shù)如右表所示。為了配合超級電容，系統(tǒng)需要一些改造，電機(jī)的工作電壓范圍調(diào)整為250~480VDC。型號MaxwellBMOD0165

P048模塊額定電壓（伏特V）46.5容量（法拉F）165內(nèi)阻（歐姆Ω）7.1×10-3模塊重量（kg）14.2串聯(lián)模塊數(shù)10并聯(lián)數(shù)3采用高效儲能裝置采用超級電容后，在MANHATTAN、中國公交城區(qū)和中國公交城郊快速路況下大約可以節(jié)省28%、17%、14%左右的驅(qū)動能量，同時散熱功耗可以降低0.2kW左右。在MANHATTAN路況下，采用超級電容的系統(tǒng)比采用鎳氫電池的系統(tǒng)節(jié)油10L/100km左右；在中國公交城區(qū)路況節(jié)油3.13L/100km左右；在中國公交城郊快速路況下節(jié)油3.3L/100km?？梢娫趽矶轮苿宇l繁的MANHATTAN路況下節(jié)油比較明顯。在中國公交城區(qū)和城郊路況下，節(jié)油相當(dāng)。MANHATTAN路況下，輔件功率為5kW時，制動回饋的利用率可以達(dá)到100%，儲能裝置效率達(dá)到98%。但是由于發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率有所降低，引起發(fā)動機(jī)平均效率有所降低（此時可以通過控制方法來提高發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率，因為采用超級電容后，APU能量通過儲能裝置轉(zhuǎn)換后損失不大）。采用高效電機(jī)輔件功率（kW）MANHATTAN中國公交城區(qū)路況中國公交城郊快速路況539.4830.6127.791051.1438.4433.041562.2946.1237.43由于電機(jī)的平均效率不高（最高平均效率只有84%左右），電機(jī)的驅(qū)動與制動的能量損失達(dá)到驅(qū)動能量的20~40%左右。因此提高電機(jī)系統(tǒng)的效率是改善經(jīng)濟(jì)性最有效的方法之一。提高電機(jī)的效率方法有很多，采用永磁電機(jī)是一種好的方法。本節(jié)仿真采用的數(shù)據(jù)引自Advisor的永磁電機(jī)PM100，并按比例進(jìn)行修正。仿真結(jié)果如右表。在MANHATTAN路況下，采用永磁電機(jī)的系統(tǒng)較采用交流感應(yīng)電機(jī)的系統(tǒng)節(jié)油9L/100km左右；在中國公交城區(qū)工況下節(jié)油3.6L/100km；在中國公交城郊快速工況下節(jié)油3.3L/100km。輔件功率為5kW時，在MANHATTAN路況下的能流圖如右圖所示。采用永磁電機(jī)后，電機(jī)效率提高到將近90%。串聯(lián)式混合動力經(jīng)濟(jì)性潛力采用以上的措施后，串聯(lián)混合動力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性大大提高。與傳統(tǒng)柴油機(jī)（手動、AT）的經(jīng)濟(jì)性比較見右圖(附件功率分別為5kW、10kW和15kW)。系統(tǒng)經(jīng)過改善后，在MANHATTAN路況下，輔件功率較小時，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高44%和31%；輔件功率中等時，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高37%和27%；輔件功率高時，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高33%和25%。在中國公交城區(qū)路況下，輔件功率較小時，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高37%和23%；輔件功率中等時，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高31%和20%；輔件功率高時，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高28%和18%。在中國公交城郊快速路況下，輔件功率較小時，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高28%和15%；輔件功率中等時，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高24%和12%；輔件功率高時，經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高23%和13%。2.并聯(lián)混合動力系統(tǒng)匹配仿真分析及經(jīng)濟(jì)性潛力與串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一樣，提高發(fā)動機(jī)的負(fù)荷率、車輛減重、降低輔件功耗也是提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的途徑。本節(jié)主要從采用高效儲能裝置、高效電機(jī)及選擇電機(jī)大小的角度來分析并聯(lián)式混合動力的經(jīng)濟(jì)性。采用高效儲能裝置采用超級電容后，預(yù)計可以從制動回饋及儲能裝置的損失中節(jié)省10%以上的驅(qū)動能量。仿真結(jié)果顯示，采用超級電容后，油耗相對于原系統(tǒng)有較大的改善。在MANHATTAN路況下節(jié)油7~10L/100km左右；在中國公交城區(qū)路況節(jié)油2L/100km左右；在中國公交城郊快速路況下節(jié)油3L/100km左右?？梢娫贛ANHATTAN路況下節(jié)油比較明顯。在中國公交城區(qū)和城郊路況下，節(jié)油相當(dāng)。MANHATTAN路況下，輔件功率為5kW的能流圖如右圖，可見制動回饋的利用率由29.64%提高到38.15%，儲能裝置效率達(dá)到96%。采用高效電機(jī)采用永磁電機(jī)是一種好的方法。本節(jié)仿真采用的數(shù)據(jù)同樣引自Advisor的永磁電機(jī)PM100，并按比例適當(dāng)修改。仿真結(jié)果見右。在MANHATTAN路況下，采用永磁電機(jī)的系統(tǒng)較采用交流感應(yīng)電機(jī)的系統(tǒng)節(jié)油4L/100km左右；在中國公交城區(qū)工況下節(jié)油2.5L/100km；在中國公交城郊快速工況下節(jié)油1L/100km。輔件功率為5kW時，在MANHATTAN路況下的能流圖如右圖所示。可見采用永磁電機(jī)后，電機(jī)效率提高到87%左右。但因為采用的電機(jī)比較小，節(jié)油效果沒有串聯(lián)式高。道路工況輔件功率（kW）MANHATTAN中國公交城區(qū)路況中國公交城郊快速路況547.8633.528.761060.8942.1134.311572.7250.0139.43合理選擇電機(jī)道路工況輔件功率（kW）MANHATTAN中國公交城區(qū)路況中國公交城郊快速路況541.5931.5127.441054.740.1433.011566.5648.0938.11并聯(lián)式混合動力由于采用小的電機(jī)，制動回饋能量的利用率低。因此在MANHATTAN及中國公交城區(qū)路況下，經(jīng)濟(jì)性明顯比串聯(lián)式低。首先分析制動能量的分布以及采用不同大小的電機(jī)對制動能量利用率的影響。在MANHATTAN路況下，選用50kW電機(jī)時，制動能量的利用率為60%左右，如果選用的電機(jī)功率增加到100kW，制動能量的利用率可以達(dá)到90%以上，但是隨后增加電機(jī)功率，制動能量的利用率的增加不大。選擇100kW的電機(jī)，仿真結(jié)果如右表所示?？梢娫贛ANHATTAN路況下，采用100kW永磁電機(jī)的系統(tǒng)油耗比采用60kW永磁電機(jī)的系統(tǒng)節(jié)油6.1L/100km；在中國公交城區(qū)路況下節(jié)油2L/100km；在中國公交城郊快速路況下節(jié)油1.4L/100km。輔件功率為5kW時，在MANHATTAN路況下的能流圖如圖6-64示?？梢娭苿幽芰康睦寐蕪?5%增加到85%左右。并聯(lián)混合動力潛力采用以上的措施后，系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性大大提高。與傳統(tǒng)柴油機(jī)（手動、AT）的經(jīng)濟(jì)性比較如右圖可見系統(tǒng)經(jīng)過改善后，在MANHATTAN路況下，輔件功率較小時（5kW，冬天），經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高41%和29%；輔件功率中等時（10kW），經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高33%和22%；輔件功率高時（15kW，夏天），經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高29%和20%。系統(tǒng)經(jīng)過改善后，在中國公交城區(qū)路況下，輔件功率較小時（5kW，冬天），經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高35%和21%；輔件功率中等時（10kW），經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高28%和16%；輔件功率高時（15kW，夏天），經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高25%和15%。系統(tǒng)經(jīng)過改善后，在中國公交城郊快速路況下，輔件功率較小時（5kW，冬天），經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高29%和16%；輔件功率中等時（10kW），經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高24%和13%；輔件功率高時（15kW，夏天），經(jīng)濟(jì)性較傳統(tǒng)（AT）和傳統(tǒng)（手動檔）車分別提高22%和13%。串聯(lián)、并聯(lián)混合動力性能比較將串聯(lián)、并聯(lián)及傳統(tǒng)動力系統(tǒng)（手動、AT）放到一塊進(jìn)行比較。可見在這3種路況下，串聯(lián)式、并聯(lián)式混合動力經(jīng)濟(jì)性均比傳統(tǒng)車均有明顯改善，在擁堵的MANHATTAN路況下經(jīng)濟(jì)性改善最為明顯，比傳統(tǒng)AT車改善達(dá)40%，比傳統(tǒng)手動檔車改善30%。在MANHATTAN、中國公交城區(qū)路況下，由于采用的電機(jī)較大，回收的能量較多，串聯(lián)混合動力經(jīng)濟(jì)性比并聯(lián)混合動力稍好。在中國公交城郊快速路況下，串聯(lián)式與并聯(lián)式經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)。從成本和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度方面比較，串聯(lián)混合動力結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)無級變速，但成本較高（需要30個模塊超級電容、150kW永磁電機(jī)）。并聯(lián)混合動力成本較低（需要10個模塊超級電容，100kW永磁電機(jī)），但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不容易實現(xiàn)無級調(diào)速?；炻?lián)式混合動力具有串聯(lián)和并聯(lián)的優(yōu)點，因此采用大電機(jī)的混聯(lián)式混合動力經(jīng)濟(jì)性潛力會更好。串聯(lián)、并聯(lián)混合動力性能比較輔件功率?。?kW，傳統(tǒng)構(gòu)型的為4kW）油耗比較圖輔件功率中（10kW，傳統(tǒng)構(gòu)型的為9kW）油耗比較圖輔件功率大（15kW，傳統(tǒng)構(gòu)型的為14kW）油耗比較圖混合動力系統(tǒng)構(gòu)型總體分析混合動力系統(tǒng)仿真與測試分析典型HEV動力系統(tǒng)分析HEV客車仿真分析PHEV仿真與試驗分析–Hondai-MMD,GMVolt中國HEV/PHEV典型構(gòu)型與技術(shù)路徑選擇內(nèi)容提要

i-MMD系統(tǒng)的能量管理策略示意圖典型混聯(lián)式插電式混合動力系統(tǒng)分析CD階段：電量下降階段CS階段：電量維持階段國外典型插電式混合動力測試分析CS階段①純電動模式工作點明顯減少，主要在70km/h以下且整車輸出功率小于20kW的區(qū)域內(nèi)；②并聯(lián)驅(qū)動模式出現(xiàn)在車速70km/h以上，整車功率在40kW以下的區(qū)域內(nèi)，工作點比CD模式下的分布更廣。這是由于在CS模式下，動力電池的電量較低，因此通過啟動發(fā)動機(jī)，對動力電池進(jìn)行充電導(dǎo)致；③串聯(lián)驅(qū)動模式工作點分布范圍最廣。動力系統(tǒng)控制策略—在每一個模式下提高燃油經(jīng)濟(jì)性主要是提高Hybridmode和EngineDrivemode發(fā)動機(jī)的效率Hybridmode：典型的串聯(lián)式混合動力控制思路，發(fā)動機(jī)和車輪機(jī)械解耦，讓發(fā)動機(jī)工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)性的一條線上。驅(qū)動電機(jī)的需求功率由電池彌補(bǔ)。Enginedrivemode：發(fā)動機(jī)驅(qū)動的同時，發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)參與調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的工作點，使其工作在最佳燃油經(jīng)濟(jì)性曲線119典型混聯(lián)式插電式混合動力系統(tǒng)分析典型混聯(lián)式插電式混合動力系統(tǒng)分析120動力系統(tǒng)控制策略—在每一個模式下提高燃油經(jīng)濟(jì)性在CS階段切換模式EVmode和Hybridmode/Enginedrivemode的切換Hybridmode和Enginedrivemode的切換動力系統(tǒng)控制策略—通過切換模式提高燃油經(jīng)濟(jì)性EVmode和Hybridmode/Enginedrivemode的切換考慮能夠提升的燃油經(jīng)濟(jì)性（fueleconomyenhancementeffect）intermittenthybridmode和hybridmodeonly相比，在低速/低負(fù)荷工況，最多能提升50%；在高速/高負(fù)荷工況，能效反而下降Hybridmode和Enginedrivemode的切換

考慮需求轉(zhuǎn)矩和對應(yīng)的效率從巡航速度緩慢加速，enginedrivemode效率更高，比hybridmode最多提升12%；激烈駕駛時，hybridmode效率更高典型混聯(lián)式插電式混合動力系統(tǒng)分析動態(tài)轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制：串聯(lián)與并聯(lián)模式的切換從串聯(lián)進(jìn)入并聯(lián)的過程包括兩部分：首先對離合器兩端轉(zhuǎn)速進(jìn)行動態(tài)協(xié)調(diào)控制，然后對車輛轉(zhuǎn)矩進(jìn)行動態(tài)協(xié)調(diào)控制。如圖，發(fā)電機(jī)首先控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低（34s至36s），在轉(zhuǎn)速快速下降過程中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩會快速升高，此時通過控制發(fā)電機(jī)將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩拉回至司機(jī)需求轉(zhuǎn)矩值（35s）。當(dāng)離合器兩端轉(zhuǎn)速相同時，離合器接合。此時控制兩電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)電轉(zhuǎn)矩同比逐漸減?。?6s至37s（將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩從發(fā)電變?yōu)轵?qū)動，值不變）），最后全部輸出轉(zhuǎn)矩來自發(fā)動機(jī)，完成模式切換過程。整個過程中，輸出軸轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩保持在一穩(wěn)定值，未出現(xiàn)劇烈波動或動力中斷問題。退出并聯(lián)進(jìn)入串聯(lián)的過程與上過程相反，首先同比逐漸增大兩電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與發(fā)電轉(zhuǎn)矩（將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩從驅(qū)動變?yōu)榘l(fā)電，值不變）使得整車輸出轉(zhuǎn)矩全部來自驅(qū)動電機(jī)，同時發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩全部通過發(fā)電機(jī)發(fā)電。然后將離合器斷開，最后根據(jù)工況對發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)進(jìn)行單獨控制。整個過程中的輸出軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩信號未出現(xiàn)劇烈波動或中斷。問題：為什么發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩比電機(jī)轉(zhuǎn)矩大？典型混聯(lián)式插電式混合動力系統(tǒng)分析典型混聯(lián)式插電式混合動力系統(tǒng)分析典型混聯(lián)式插電式混合動力系統(tǒng)分析效率（公里/升)精進(jìn)雙電機(jī)“負(fù)載分配”電驅(qū)動系統(tǒng)技術(shù)全球率先采用非對稱特性的雙電機(jī)直驅(qū)系統(tǒng)，實現(xiàn)3000Nm以上的超高轉(zhuǎn)矩及250kW以上的超高功率，打破“山區(qū)必須用變速器”的傳統(tǒng)設(shè)計規(guī)范；比單電機(jī)效率提高~4%。電機(jī)成本增加1萬元，但節(jié)約5%電池即3-4萬元；降低運營電耗5%，生命周期節(jié)約4-6萬元運營電費。134雙電機(jī)優(yōu)化效率曲線

i-MMD系統(tǒng)的能量管理策略示意圖典型混聯(lián)式插電式混合動力系統(tǒng)分析enginepowerdemandisfixedat30kWenginestartatpointAandendsatpointB(bestfuelefficiencypoint)enginetransitionprocessstartsfromAtoBABTwofiguresbelowarefromAtoB對比：豐田功率分流混合動力E-CVTE-CVT調(diào)速電機(jī)對發(fā)動機(jī)工作點的調(diào)節(jié)過程：發(fā)動機(jī)目標(biāo)功率30千瓦系統(tǒng)介紹—2.0LAtkinson循環(huán)發(fā)動機(jī)VTEC+EVTC：動力凸輪和經(jīng)濟(jì)性凸輪（OutputcamandFEcam）經(jīng)濟(jì)性凸輪的進(jìn)氣門開啟時間延長（wideduration）。通過進(jìn)氣門晚關(guān)，將進(jìn)氣沖程吸入的氣體在壓縮沖程又排出去一部分，造成膨脹比大于壓縮比的Atkinson循環(huán)的效果FEcam:正常駕駛工況Outputcam:啟動工況和大轉(zhuǎn)矩工況140系統(tǒng)介紹—2.0LAtkinson循環(huán)發(fā)動機(jī)節(jié)能效果：238g/kWh→214g/kWh，10%better141系統(tǒng)介紹—驅(qū)動電機(jī)低負(fù)荷區(qū)效率極高主要技術(shù)點：磁阻轉(zhuǎn)矩（reluctancetorque）高電壓高轉(zhuǎn)速類型永磁同步電機(jī)最大功率/kW124最大轉(zhuǎn)矩/Nm307最高轉(zhuǎn)速/rpm12584最大電壓/V700驅(qū)動電機(jī)效率MAP圖（包含逆變器的效率）142系統(tǒng)介紹—驅(qū)動電機(jī)磁阻轉(zhuǎn)矩（reluctancetorque）城市工況中低負(fù)荷的工作點比較多，需要降低電磁轉(zhuǎn)矩（magnettorque）增加磁阻轉(zhuǎn)矩（reluctancetorque）。因為在低轉(zhuǎn)矩工況下，磁通量波動（magneticfluxfluctuation）產(chǎn)生的鐵損（ironloss）不可忽視。143系統(tǒng)介紹—驅(qū)動電機(jī)高電壓實現(xiàn)驅(qū)動電機(jī)的小型化，同時保證了驅(qū)動電機(jī)的功率最大電壓700V高轉(zhuǎn)速為了保證電機(jī)在高轉(zhuǎn)速下結(jié)構(gòu)安全，設(shè)計了一些槽144系統(tǒng)介紹—電池電池單體：專門開發(fā)的單體，4.5倍容量，增加20%的能量密度電池包：frame&cover:aluminumplate:magnesium145系統(tǒng)介紹—動力控制單元PCUPCU：驅(qū)動電機(jī)和發(fā)電機(jī)的控制器146總結(jié)EVrange:13milesCDfueleconomy:115MPGeCSfueleconomy:46mpg147動態(tài)轉(zhuǎn)矩協(xié)調(diào)控制：串聯(lián)與并聯(lián)模式的切換從串聯(lián)進(jìn)入并聯(lián)的過程包括兩部分：首先對離合器兩端轉(zhuǎn)速進(jìn)行動態(tài)協(xié)調(diào)控制，然后對車輛轉(zhuǎn)矩進(jìn)行動態(tài)協(xié)調(diào)控制。如圖，發(fā)電機(jī)首先控制發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低（34s至36s），在轉(zhuǎn)速快速下降過程中，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩會快速升高，此時通過控制發(fā)電機(jī)將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩拉回至司機(jī)需求轉(zhuǎn)矩值（35s）。當(dāng)離合器兩端轉(zhuǎn)速相同時，離合器接合。此時控制兩電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和發(fā)電轉(zhuǎn)矩同比逐漸減?。?6s至37s（將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩從發(fā)電變?yōu)轵?qū)動，值不變）），最后全部輸出轉(zhuǎn)矩來自發(fā)動機(jī)，完成模式切換過程。整個過程中，輸出軸轉(zhuǎn)速與輸出轉(zhuǎn)矩保持在一穩(wěn)定值，未出現(xiàn)劇烈波動或動力中斷問題。退出并聯(lián)進(jìn)入串聯(lián)的過程與上過程相反，首先同比逐漸增大兩電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與發(fā)電轉(zhuǎn)矩（將發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩從驅(qū)動變?yōu)榘l(fā)電，值不變）使得整車輸出轉(zhuǎn)矩全部來自驅(qū)動電機(jī)，同時發(fā)動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩全部通過發(fā)電機(jī)發(fā)電。然后將離合器斷開，最后根據(jù)工況對發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)進(jìn)行單獨控制。整個過程中的輸出軸轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩信號未出現(xiàn)劇烈波動或中斷。問題：為什么發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩比電機(jī)轉(zhuǎn)矩大？混合動力系統(tǒng)構(gòu)型總體分析混合動力系統(tǒng)仿真與測試分析中國HEV/PHEV典型構(gòu)型與技術(shù)路徑選擇轎車客車內(nèi)容提要中國HEV/PHEV的技術(shù)路徑選擇日本以豐田為代表是深度混合的世界領(lǐng)先者，其插電式混合一般基于深混，純電里程短；歐洲跳過了深度混合動力直接從微混合和輕混合進(jìn)入插電式混合，且構(gòu)型一般采用P2；美國以通用為代表直接進(jìn)入插電混合，插電混合構(gòu)型復(fù)雜但純電里程長，受美國市場歡迎；中國已比亞迪為代表直接進(jìn)入插電式混合，構(gòu)型與控制較為簡單，純電里程長，適合國情。串-并-混構(gòu)型仿真結(jié)果PHEV/REEV對構(gòu)型的敏感程度低于HEV，同時，混聯(lián)構(gòu)型產(chǎn)業(yè)化難度大，

串聯(lián)式或者并聯(lián)式是PHEV乘用車的一種合理選擇。中國法規(guī)規(guī)定純電續(xù)行駛里程為50公里，純電行駛時不能開啟發(fā)動機(jī)，這一規(guī)定可以強(qiáng)化排放性能，同時也可以避免電池電量下降階段的發(fā)動機(jī)/電機(jī)頻繁切換，從而簡化控制。這一純電動里程也正好介于PHEV和REEV之間。PHEV平均油耗與純電續(xù)駛里程PHEV/REEV轎車:構(gòu)型比較與選擇中國插電式乘用車混合動力構(gòu)型與參數(shù)選擇

插電式混合動力轎車評估：典型車型中國插電/增程式電動汽車代表車型：比亞迪秦1.5Ti發(fā)動機(jī)6DT25雙離合變速器110KW電機(jī)純電動模式混合動力模式新PRIUS秦最高車速（km/h）180185百公里加速時間（S）9.86.9最大爬坡度（%）3840坡道起步能力（%）3435純電里程（公里）2070中國插電/增程式電動汽車代表車型：比亞迪秦

插電式混合動力轎車評估：典型車型155車型VOLT新PRIUSF3DM秦能耗電耗(kwh)油耗(L)電耗(kwh)油耗(L)電耗（(kwh)油耗(L)電耗(kwh)油耗(L)綜合工況(100km)182.4162.6162.7152.0整車經(jīng)濟(jì)性程對照表與市場上其它車型對比整車動力性對照表新PRIUSVOLTF3DM秦最高車速（km/h）180160150185百公里加速時間（S）9.8910.56.9最大爬坡度（%）38303040坡道起步能力（%）34303035

插電式混合動力轎車評估：典型車型插電式車型混合動力階段百公里油耗（L）比亞迪秦6.1榮威5507.6普銳斯4.3奧迪A66.2雅閣5.1混合動力階段油耗需進(jìn)一步降低混合動力模式下的整車平順性較差混合動力系統(tǒng)成本較高可靠性的市場驗證時間較短插電式混合動力乘用車國內(nèi)外比較國外國內(nèi)車噸重油耗：本田雙電機(jī)3升/100公里；功率分流3.5升/100公里；P2系統(tǒng)3.5升/100公里。

插電式混合動力轎車評估：典型車型從所調(diào)研PHEV的使用情況數(shù)據(jù)來看，對擁有自主充電樁的用戶約500個用戶，其使用習(xí)慣是盡可能多地充電，使車輛在純電動工況運行，可實現(xiàn)純電里程接近90%。PHEV用戶使用行為有充電條件01

插電式混合動力轎車評估：典型車型無充電條件02PHEV用戶使用行為業(yè)內(nèi)爭議最大的是PHEV不插電運行的情況，PHEV不充電運行主要問題包括以下幾種：

插電式混合動力轎車評估：典型車型上海監(jiān)控數(shù)據(jù)中心結(jié)果：平均4.1升/100公里PHEV油耗評判標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)建議：2014年：平均只有45.8%的里程為純電驅(qū)動2015年：充電位政策引導(dǎo)純電驅(qū)動里程比例上升到67.5%

原因：1）NEDC測試工況與實際路況有差異

2）25km充電間隔里程的合理性存疑建議：1）開展工況研究和出行特征分析

2）建立基于純電里程比例的評價方法加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)積極作用顯著：插電式混合動力轎車實際使用能耗大幅改善*引自中國電動汽車百人會研究結(jié)果插電式混合動力乘用車技術(shù)進(jìn)展基于上海使用數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析：插電式混合動力機(jī)電耦合技術(shù)取得突破：SUV四驅(qū)構(gòu)型（沒有串聯(lián)）

4WD保證了強(qiáng)勁動力性。百公里加速時間4.9s插電式混合動力乘用車技術(shù)進(jìn)展改進(jìn)型“三擎四驅(qū)雙模”動力系統(tǒng)前驅(qū)動力總成在比亞迪第二代混動總成的基礎(chǔ)上優(yōu)化，采用一臺1.5TI的渦輪增壓發(fā)動機(jī)、110kw永磁同步電機(jī)和DCT雙離合變速器組成；后動力總成采用110kw電機(jī)加單速比減速器結(jié)構(gòu)；動力電池采用高能量密度的三元電池方案。整車滿足多種驅(qū)動模式組合，達(dá)到純電模式行駛工況零排放、混合動力模式行駛工況動下降低燃油消耗率、四驅(qū)模式通過率高等優(yōu)點。增加串聯(lián)后驅(qū)（前混合動力總成可以脫開輸出軸）公司名稱三菱豐田通用比亞迪比亞迪代表車型歐藍(lán)德插電PRIUSVOLT秦本項目車型類別插電式混合動力插電式混合動力插電式混合動力插電式混合動力插電式混合動力動力構(gòu)成大發(fā)動機(jī)+大電池大發(fā)動機(jī)(阿特金森)+小電池中發(fā)動機(jī)+大電池大發(fā)動機(jī)(TI)+中電池大發(fā)動機(jī)+大電池發(fā)動機(jī)排量（L）2.01.81.41.51.5TI發(fā)動機(jī)最大功率(kw)87/450073/5200/110/5000110/4000-5000發(fā)動機(jī)最大扭矩(Nm)186/4500142/4000/235/1750-3500240/3500～4500驅(qū)動型式四驅(qū)(雙電機(jī)4WD系統(tǒng))前置前驅(qū)CVT前置前驅(qū)前置前驅(qū)DCT全時四驅(qū)電池類型鋰電池鋰電池鋰電池鐵電池三元電池電池容量(kwh)125.2161015電池額定電壓（V）300201.6380480518電池能量來源發(fā)動機(jī)和電網(wǎng)發(fā)動機(jī)和電網(wǎng)發(fā)動機(jī)和電網(wǎng)發(fā)動機(jī)和電網(wǎng)發(fā)動機(jī)和電網(wǎng)電機(jī)最大功率（kw）60*260120110110*2電機(jī)最大扭矩（Nm）前137后195207370200250*2最高轉(zhuǎn)速（rpm）/6000/1000012000整備質(zhì)量（Kg）1770-1820144517151700--百公里加速時間（s）7.511.48.35.94.9純電續(xù)駛里程（km）5520647078-97綜合工況油耗（L/100km）1.92.62.421.8、1.05比亞迪插電式混合動力與主流插電式混合動力性能對比串聯(lián)（廣汽、江淮）

后并聯(lián)

（比亞迪秦）雙電機(jī)串并聯(lián)（榮威、精進(jìn)電動）四驅(qū)電橋構(gòu)型（比亞迪、吉利）全電型PHEV機(jī)電耦合動力構(gòu)型可以更簡單日本豐田深度混合動力世界領(lǐng)先，其插電式混合一般基于輸入功率分流，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；歐洲跳過了深度混合動力直接進(jìn)入插電式混合，構(gòu)型采用離合器耦合并聯(lián)，控制復(fù)雜；適合中國企業(yè)使用的四種全電型插電式電動汽車機(jī)電耦合機(jī)構(gòu)雙離合變速器減速或變速

插電式混合動力轎車評估：典型混合動力結(jié)構(gòu)165榮威e550插電式混合動力機(jī)電耦合技術(shù)取得突