混合动力汽车如何省油（混合动力汽车为什么省油）

一、 混动汽车为什么会省油

混动车辆省油的原因主要有2个，一是可以回收车辆减速时的能量，二是能够通过混动系统调节发动机的运行工况点。传统燃油汽车是通过变速箱来调节发动机的工况点，如图1所示，一旦变速箱的速比选定，那么发动机转速也就通过变速箱与车速之间建立了固定的关系，能够调整的只有油门开度，油门开度又与发动机扭矩有既定的关系，所以传统车一旦开发完成，其燃油经济性也就基本锁定。图1的横坐标是发动机转速，纵坐标是发动机扭矩，图中的数值220、225、230……代表燃油消耗率（比油耗，单位g/kWh），数值越大越费油。传统燃油车由于变速箱和发动机特性限制，很难在所有工况都使发动机在经济区域工作（图1中的浅蓝色区域是该发动机经济区域）。

图1 传统燃油车发动机工作点示意图

这些年，各个企业在发动机燃油经济性研发工作上主要有两个方向，一是使比油耗的数值越来越小，二是使比油耗数值小的区域尽可能大。变速箱在燃油经济性上的主要方向则是增加档位和提高传动效率，通过增加档位可以使发动机尽可能的工作在高效区内。所以抛开传动效率不谈，CVT可以通过无极变速总是使发动机工作在高效区附近。但CVT能够很好的调节发动机转速，但却很难同时协调好发动机转扭矩。因为很多时候，车辆并不需要那么大的驱动力，发动机只能工作在中低负荷区域（图2中虚线示意范围），所以还是很难使发动机所有时刻都工作在经济区域内。混合动力就是来解决这个问题的。

图2 传统燃油车发动机大多工作在中小负荷区域

双电机混动系统可以通过电机来调节发动机的工作区域。像图3所示，电机可以像杠杆一样撬动发动机，把发动机的转速和扭矩撬动在油耗最低的区域内，这样一来，发动机绝大多数工况都工作在最省油的区域，混动车辆自然就会省油。

图3 混合动力系统节油原理

发动机工作在省油的区域对油耗有利，但有时候这些区域所发出的能量会大于驱动车辆所需的能量，所以像低速行驶这样驱动能量需求小时，发动机多余的能量就会充进电池，而在急加速或发动机停机时，电池再把能量放出来。由于需要使发动机尽可能工作在最佳油耗区，而这一区域的发动机转速和扭矩又不算小，所以很多混动车辆在低速或静止时，能明显感受到发动机工作噪音比较大，且声音沉闷。这就导致一些混动车辆不得不因为NVH问题，在低车速时牺牲油耗来满足驾乘感受。

二、 本田混动技术分析

很多人把本田的混动变速箱称之为ECVT，但本田的混动变速箱并不是ECVT，而是一种串并联架构，本田混动变速箱只有一个档位，这个档位所能改变的就是串联或是并联，并不能改变速比，所以它并不能像丰田ECVT那样改变速比。进入并联工况后，发动机和变速箱之间只有固定的一个速比；进入串联工况后，发动机负责发电，驱动电机负责驱动，两者之间没有机械连接，此时和增程式差不多。

表1 本田混动系统中小符合下串联/并联切换车速

串联模式下，发动机带动发电机进行发电，这时其机械架构和增程式一样，所以本田混动在城市道路下，可以理解为一台不用插电充电的增程式。并联模式下，变速箱内的离合器闭合，发动机和车轮有了机械连接，此时发动机可以直接驱动车辆。在70~130km/h之间闭合这个离合器，是因为这时可以通过固定的速比使发动机工作在经济转速范围内，但发动机转速调节好了，还得调节发动机的扭矩工作范围，所以进入并联直驱工况后，驱动电机还需要发挥效力，通过调节驱动电机的扭矩大小来使发动机工作在经济区域内。发动机驱动力不足时驱动电机补充，发动机驱动力过大时驱动电机吸收能量发电，使多余的能量存进电池。此时，原先在串联模式下用来发电的发电机完全退出工作（0扭矩输出），只有发动机和驱动电机配合工作。由于在130km/h以上，发动机驱动力不足，变速箱只有一个档，也没办法降档，发动机功率不足，所以当车速较高时，会分开离合器，再进入串联模式，发动机提高转速专心发电，驱动车辆的任务再次完全交给驱动电机来完成。另外在70~130km/h时，车辆大多会采用并联模式，发动机直驱。但如果在进入并联直驱后，驾驶员踩大油门急加速，这时由于当前速比下发动机功率不足，会在这时退出直驱，再次进入串联模式，发动机去往高转速进行高功率发电，驱动车辆任务交由驱动电机负责。本田混动还有一个特点，如图4所示，在70km/h以下时，虽然处于串联模式，但发动机转速是随着油门开度动态变化的。这在传统燃油车上很好理解，在混动车上可以理解为功率跟随，但在实际量产的车上想做到这样功率跟随的效果是很难的。发动机转速动态的跟随变化很有可能会使发动机脱离经济转速，进而影响燃油经济性。那么这么做的原因大概有两种，一是考虑NVH的驾驶感受这样做，还有一种可能就是发动机的经济区域非常大。

图4 本田混动低车速工作状态

从网上流传的本田发动机万有特性曲线来看（图5），雅阁发动机的经济转速范围确实覆盖比较大，1400~3000rpm范围都能获得210g/kWh的油耗，220g/kWh范围更大。这样的发动机性能，也就使得本田在选择发动机工作转速时，可以更加从容。

图5 网上流传的本田发动机万有特性曲线

制约混动系统是否省油的因素很多，主要是发动机比油耗、电机电控效率、变速箱效率。电机电控和变速箱效率对油耗的贡献率随着这几年的发展，越来越趋近于极限了。反倒是发动机，冷却EGR和高滚流比降油耗方面，也许还可以继续深挖一下。

来源： 动力哥 汽车动力总成