提升驾驶性能和燃料经济性

目前，汽车科学家和工程师面临两大危机：能源问题和污染问题。HEV概念是最好的“一石二鸟”的方法。它通过优化汽车的功率节省了液态燃料能源，同时也通过控制尾气排放而降低了污染。它也带来了M-M变速器的简化，并用“RBW”或“XBW”等实用的方法建造它。通常，HEV是由传统的汽油或柴油ICE和CH-E/E-CH蓄电池所提供动力驱动的。ICE也就是PES，而CH-E/E-CH蓄电池也就是SES，PES和SES为E-M/M-E电动机/发电机供给或吸收能量。ECE/ICE机械能用于驱动车轮，并产生用于驱动E-M电动机并同时给CH-E/E-CH蓄电池再充电的电能。HEV实现比传统的车辆多达50%的更好的燃料经济性。

图2-156 带4×2_B+2_E车轮排列的TTR HE DBW 4WD驱动机电一体化控制系统版本【Nissan′s YANYA；NISSAN 2002A】

ECE/ICE与E-M/M-E电动机/发电机的使用比例变化，视DBW AWD驱动机电一体化控制系统的HE变速器装置而定。对于一个串联式HE变速器装置，可利用其ECE/ICE来产生E-M电动机驱动从动轮所需的电能，ECE/ICE和E-M/M-E电动机/发电机做一个大致相同的工作量。

开发一个展示市场应用关键技术的串联式HEV平台，可能涉及如下三个最重要的主题：

• 基于ECE/ICE优化的串联式HE设计的智能能量管理和机电一体化控制技术。

• 用E-M差速器取代M-M差速器，可以改善DBW 4WD驱动的效率；用独立ABW 4WA悬架可使4WS SBW转向全方位感知运动方向的车轮机电一体化控制系统。

• 协调前向碰撞预警、障碍回避、走停（S&G）巡航控制和智能信息平台的智能机电一体化控制系统。

研发（R&D）工作的目标可能如下：

• 可以获得将液态燃料消耗减少30%～40%并将尾气排放减少50%～60%的串联式HEV技术的开发。

• 采用将启动加速度从0.3G（传统汽车的起动加速度）增加至0.6G，这样0～100km/h的加速时间可以减少15%，可以加强驾驶性能和爬坡能力。

串联式HEV运行模式如下：

• M-E发电机给CH-E/E-CH蓄电池充电。

• M-E发电机关掉。

• CH-E/E-CH蓄电池向E-M电动机或轮毂电动机供应电能。

• 由两个M-E发电机和CH-E/E-CH蓄电池驱动E-M电动机或轮毂E-M电动机。

• E-M电动机或轮毂电动机为CH-E/E-CH蓄电池收集可回收电能。

在E-M电动机用来提高一台ECE/ICE所提供驱动的一个并联式HE变速器装置中，HEV能够产生更好的起步（off-the-line）加速度。该装置把ECE/ICE作为主要PES应用，同时在快速加速、爬山和高速串行期间使用E-M电动机来提供帮助。因此，ECE/ICE要比E-M/M-E电动机/发电机用得多得多。在一个串联/并联式HE变速器装置中，一个动力分配装置分配ECE/ICE产生的机械能。从而，直接传递到从动轮和M-E发电机的机械能比是“无限”（ad infinitum）可调节的。鉴于E-M电动机可以对电能起作用（当电能产生时），因此一个串联/并联式HE变速器装置中的E-M电动机可以比一个并联式HE变速器装置中使用得更多。

TTR HE变速器装置把ECE/ICE用作主要PES，同时E-M/M-E电动-发电机分别驱动不同的从动轮轴。TTR动力传动系依靠道路或路面彼此连接，通常它们能共同和同时运转。

ECE/ICE和附属EES和EEB被认为是独立的装置。DBW AWD驱动机电一体化控制系统的ECE/ICE HE变速器装置具有如下四个特性：

• 机械能损耗衰减：没有驾驶人的干预，HE变速器装置避免ECE/ICE的怠速（怠速停车），从而减少了一般会被浪费的机械能。

• 机械能恢复和回收：在减速和制动期间通常会作为热能（热）浪费掉的机械能，被回收为电能，然后电能被用于驱动起动E-M电动机和驱动E-M电动机。(www.xing528.com)

• E-M电动机辅助：E-M电动机在快速加速期间帮助ECE/ICE进行驱动。

• 高能效运行机电一体化控制：通过在ECE/ICE的能量效率是极限值的运行环境下使E-M电动机来驱动HEV。HE变速器装置增加HEV的整体能效。

串联/并联式HE变速器装置具有所有这些特性，因此它能提供优秀的燃料效率和DBW AWD驱动性能。当代的HEV本质上依赖汽油或柴油，但HEV能够设计为运行在占主导地位的液态和气态燃料上，包括矿物燃料或一种可再生的替代燃料（如生物柴油或乙醇）。HEV必定要加入一个机械能装置、一个电能存储系统、一个驱动系统。各种组合和配置是灵活的。

动力装置可以是一台ECE/ICE乃至FC。储能系统可以是一个CH-E/E-CH蓄电池、超级电容器、超级电感器乃至超级飞轮。驱动可以完全来自E-M电动机，也可以来自E-M电动机和动力装置。

各种改动为HEV汽车带来比传统车辆更好的燃料经济性。

如果使用了一台ECE/ICE，则ECE/ICE的尺寸可以更小，质量可以更轻，因为它和E-M电动机一起承担了工作负荷。

可以优化ECE/ICE，使之在燃料经济性最大的速度范围内运转。HEV通常使用再生制动。再生制动通过将控制下的机械动能转换成电能并将电能导入蓄电池组而使车辆减慢，从而减少了减速时的能量浪费。

HEV带有动力混合的装置，因此它们要比AEV或传统的车辆更加复杂。

HEV需要的维修计划、部件成本和检修，要大于其他类别的汽车。不管是用液态还是气态燃料驱动HEV，在运输和续加燃料中均需要考虑需求。

对于CH-E/E-CH蓄电池，制造商正在高压电路中使用各种中断系统。这些中断系统切断车辆其余部分与蓄电池电压的联系。

但是，在蓄电池组中可能出现极端的电能水平。因此，当一辆ECE/ICE汽车中满油箱时应该进行仔细的考虑。

负责处理紧急事故的人员需要专门的培训，以便在发生事故的情况下，能应付暴露于高压系统的危害，以及应对可能的易燃、有毒或腐蚀性蓄电池化学物和/或燃料的泄漏。HEV性能可能比传统汽车好，因为它们的燃料效率是传统汽车的2～3倍，所以每千米的尾气排放大大地降低。各种尾气的排放是使用的特定燃料燃烧产生的副产品。

当前使用汽油的HEV，将温室气体的尾气排放减少了。在不远的将来，它们可以减少得更多。

在大多数情况下，HEV在四种不同的模式中获得更好的燃料经济性。第一，鉴于蓄电池组和E-M电动机的应用，HEV需要的ECE/ICE要比传统的车辆小得多，在ECE/ICE处于最低能量转换效率的时候（例如车速较低和走走停停的交通时），HEV能减少它们对ECE/ICE的依赖。第二，随着蓄电池可用，ECE/ICE可以停止在怠速状态，从而带来一个5%～10%的燃料经济性的提高。第三，HEV利用再生制动来保护随后在制动中浪费的大量能量。利用特大号的蓄电池组和E-M/M-E电动机/发电机，可以回收利用补充能量，但尺寸越大质量就越重。现有的HE变速器装置能回收大部分的制动机械动能，从而带来提高的燃料经济性益处。第四，大多数HEV使用补充的高效能量转换E-M-F泵，该泵关注在有用但非一个主要部件载荷的重大减少上。

总之，用某种方法支持的采用车载ECE/ICE的HEV，（如不是AEV中所用的CH-E/E-CH蓄电池AC-DC充电器），在城市内接受电力驱动，而在长时间运行时用不间断运行在最佳情况（即最低污染）下的ECE/ICE维持驱动。HEV可以使用直至蓄电池获得一个明显增加的能量/质量比。

通常，HEV配有一台ECE/ICE乃至FC，ECE/ICE或FC搭配一个电动机/发电机和一个蓄电池组。这些汽车并不完全依赖其ECE/ICE乃至FC来获得运动中需要的机械能。这是对一辆HEV最基本的定义，但是当注意到汽车制造商正在用各种各样的设计选项发展HEV的时候，对HEV的形象就变得模糊了。这些设计选项对随后的汽车特性有很大影响。

鉴于大多数HEV使用ECE/ICE，因此它们可以获得几个由ECE/ICE技术带来的创新。另外，HEV可以提供压缩天然气（CNG）、甲醇或氢ECE/ICE。

此外，HEV与传统的汽车有一些共性，如，车内装饰水平、宽敞、暖气和空调系统、立体声CD播放器和巡航机电一体化控制等。

早期的HEV都是较小的汽车，但大多数现代HEV是体型强壮的。对于为什么它们不能被推荐为所有汽车类别，则没有实际的动机。到目前为止，对HEV的优势存在分歧，其中包括：目前的HEV有大大增加的成本，并且结构复杂；如果节省了ECE/ICE，则加速度会降低；较大的质量；有关其长期可靠性的问题。其增加的成本可能使它们最终被汽车市场忽视掉。

而且，它们并没有完全超过传统ECE/ICE驱动的车辆。有些情况下传统的车辆能够获得相同的或要比HEV更好的续驶里程和/或尾气排放等级，从而暴露出HEV的优势是否值得的问题。不管怎样，在与智能多功能车和大型皮卡类似的更大的高油耗的汽车上，增加的续驶里程对比成本的相对优势可能会更大。

最后，有些人认为HEV会是实现从传统汽车到FC汽车的跳板。