3.4.3 混合动力汽车动力性与经济性仿真设计

混合动力汽车相比于传统动力汽车，增加了电机、蓄电池和多个控制器，电机提升了整车的动力性水平，而发动机则采用效率更高的混合动力专用发动机，经济性水平相比燃油汽车有较大提升。电机与变速器往往集成设计为电驱变速器。混合动力汽车布置示意图如图3-22所示。

1.混合动力汽车的动力性

混合动力汽车的动力源为发动机和电机，电机能量源于动力蓄电池，电机的特性为在零转速可输出最大转矩，且响应迅速，有效弥补了发动机响应较慢的缺点。发动机与电机双转矩叠加以满足驾驶需求，动力性明显提升。混合动力输出转矩如图3-23所示。

混合动力汽车动力性测试项目较多，国家测试标准主要涵盖最高车速、百公里加速、超车加速、最大爬坡度、坡道起步能力等。但考虑市场竞争及用户实际需求，各整车公司在国家标准基础上提出了更高的要求，针对不同动力蓄电池电量、不同驾驶模式进行动力性开发和测试。表3-11为某混合动力车型的动力性测试流程。

2.混合动力汽车的经济性

混合动力汽车引入了动力蓄电池和电机系统，可实现电机助力与制动能量回收功能。混合动力的节能路径主要在于削峰填谷和能量回收，一方面利用电机辅助调节，使发动机工作在相对高效的工况，从而降低油耗；另一方面将本来会耗散掉的动能通过电机转化为电能，储存入动力蓄电池，实现制动能量和滑行能量的回收。我国混合动力乘用车采用的循环工况与燃油汽车一致，包括欧洲NEDC循环、WLTP循环；自2021年起，油耗与排放统一采用WLTC循环工况。

混动车型电系统对发动机的作用主要表现为调节工作点，通过电机对发动机工作点进行调节，避免发动机在低效区工作，可有效降低油耗。另一方面，在驾驶人需求功率较小，整车制动时，电机参与工作，发动机可停机，在车辆滑行和部分制动工况中，可通过电机将车辆动能转化为电能。实测数据表明，该项技术在NEDC工况可节油1L/100km，常规动力发动机工作点与混合动力发动机工作点对比如图3-24所示，其中，图3-24a为常规动力发动机工作点，图3-24b为混合动力发动机工作点。

以HEV车型为例，基于“小熊油耗”的大数据对比分析（表3-12），HEV模式实际用户节油率为25%~40%。

而PHEV车型兼具HEV和EV车型的特征，其运行特征如图3-25所示，运行分为电量下降（CD）与电量维持（CS）两个阶段，测试区分CD和CS状态，对应的经济性核心指标为续驶里程与油耗，在开发中要针对电耗与油耗分别进行针对性开发。在纯电动模式下的主要开发目标是使电机工作点尽可能分布在高效率区域的同时，实现最大限度的能量回收。而在HEV模式下，核心问题是混动能量管理策略，在电机与发动机之间实现最优油耗。