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在滿足常規(guī)車輛測試指標(biāo)的前提下，混合動力汽車能更好地體現(xiàn)節(jié)能減排的優(yōu)勢。根據(jù)動力總成結(jié)構(gòu)特點和布置方式的不同，介紹了混合動力汽車(HEV)串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式3種類型的工作原理，比較分析了混合動力汽車4種常用的整車性能評價測試方法及試驗內(nèi)容。從整車和部件的角度出發(fā)，列舉了混合動力汽車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的性能評價測試指標(biāo)。指出混合動力汽車在整車和關(guān)鍵零部件測試時，應(yīng)先滿足常規(guī)性能要求，然后對排放和燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行評價。

1、混合動力電動汽車的分類

混合動力汽車的動力總成主要包括發(fā)動機、發(fā)電機、電動機／發(fā)電機、蓄電池(電容)以及變速器等。按動力總成配置和部件的組合方式不同，HEV可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式以及混聯(lián)式3種類型。傳統(tǒng)內(nèi)燃機動力總成和純電動力總成之間的各種組合構(gòu)造如下圖：

1.1、串聯(lián)式HEV

串聯(lián)式HEV的發(fā)動機僅僅用于驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，產(chǎn)生的電能供給電動機，由電動機提供動力滿足汽車行駛要求。蓄電池(或電容)實際上起著平衡發(fā)動機輸出功率和電動機輸入功率的作用，當(dāng)發(fā)電機的發(fā)電功率大于電動機所需的輸入功率時，控制器控制發(fā)電機將額外功率向蓄電池充電；當(dāng)發(fā)電機發(fā)出的功率低于電動機所需的功率時，蓄電池則向電動機提供額外的電能，結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示。

1.2、并聯(lián)式HEV

并聯(lián)式HEV可由發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動或者各自單獨驅(qū)動行駛。當(dāng)電動機只是作為輔助驅(qū)動系統(tǒng)時，其輸出功率可以較小，主要由發(fā)動機提供需求功率。與串聯(lián)式結(jié)構(gòu)相比，發(fā)動機通過機械傳動機構(gòu)直接驅(qū)動汽車，其能量的利用率相對較高，結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示

1.3、混聯(lián)式HEV

混聯(lián)式HEV綜合了串聯(lián)式與并聯(lián)式的結(jié)構(gòu)特點，如圖所示，其發(fā)動機發(fā)出的功率一部分通過機械傳動輸送給驅(qū)動輪，保持較高的能量利用率；另一部分則驅(qū)動發(fā)電機進(jìn)行發(fā)電。發(fā)電機發(fā)出的電能則由控制策略根據(jù)汽車行駛功率的需求控制電能輸送給電動機或蓄電池，電動機產(chǎn)生的驅(qū)動力矩通過動力合成裝置傳送給驅(qū)動輪。在汽車低速行駛時，驅(qū)動系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當(dāng)汽車高速穩(wěn)定行駛時，則以并聯(lián)工作方式為主。這種結(jié)構(gòu)能較好地實現(xiàn)汽車的各項性能需求，發(fā)動機的工作不受汽車行駛狀況的影響，總是在最高效率狀態(tài)下工作，實現(xiàn)了低排放及超低油耗的目的，達(dá)到較好的環(huán)保和節(jié)能效果，但此類汽車的控制技術(shù)較為復(fù)雜，控制系統(tǒng)設(shè)計與制造要求較高，傳動系布置也較為困難。

2、評價測試方法

2.1、道路測試法

道路測試法是基于整車的測試方法，通過在實際道路進(jìn)行實車測試來評價混合動力汽車性能的優(yōu)劣。道路測試分為安全性測試、噪聲測試、動力性測試、能耗和排放測試(車載測試)，這些測試均需要在專用試驗場地上按規(guī)定的試驗方法完成。道路測試方法比較簡單、直觀，試驗結(jié)果可以很快地評價整車性能的優(yōu)劣，為試驗樣車的參數(shù)標(biāo)定、控制策略優(yōu)化以及新樣車的開發(fā)提供可靠的試驗依據(jù)，但是受溫度和風(fēng)速等外界干擾因素影響較大，道路測試方法的可控性和重復(fù)性較差。

2.2、底盤測功機測試法

底盤測功機試驗也是從整車角度出發(fā)的測試方法，它首先通過負(fù)荷設(shè)定來精確模擬汽車在實際道路上的行駛阻力，從而實現(xiàn)其道路行駛阻力在底盤測功機上的再現(xiàn)，這也是底盤測功機試驗的關(guān)鍵，將直接影響汽車的動力性和能耗排放等性能的研究。在此基礎(chǔ)之上，參考標(biāo)準(zhǔn)試驗程序進(jìn)行汽車性能的測試評價，混合動力汽車在底盤測功機上的排放試驗。與道路測試法相比，底盤測功機試驗?zāi)軌蚩刂剖覂?nèi)環(huán)境等可變因素，可以精確模擬多種典型行駛狀況，試驗結(jié)果重復(fù)性好，但是試驗需要昂貴的試驗設(shè)備，這對處于研發(fā)階段的企業(yè)來說成本較高。

2.3、臺架測試

臺架測試是把發(fā)動機、電動機／發(fā)電機、蓄電池及變速器等總成部件按照混合動力總成布置方案安裝在發(fā)動機臺架上，利用CAN總線把臺架測試控制系統(tǒng)與整車多能源控制器和各總成部件ECU連接起來，實時測量混合動力總成的各項參數(shù)，控制動力總成的運行狀態(tài)，并借助相關(guān)測試設(shè)備(如油耗儀、排放分析儀及電功率計等)完成動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、排放及噪聲等整車性能測試試驗。并聯(lián)式動力總成臺架能耗排放試驗示意圖，例圖所示。

臺架試驗受外界自然環(huán)境的限制較少，并可以使各零部件的布置不受整車總布置的限制。此外，臺架測試還可以利用不同總成部件的模塊化設(shè)計進(jìn)行高效率的安裝和調(diào)試，不僅減少了開發(fā)成本，而且大大縮短了混合動力總成的研發(fā)周期。

2.4、整車模擬法

整車模擬法是在臺架測試系統(tǒng)基礎(chǔ)之上，利用硬件在環(huán)仿真法(HIL)轉(zhuǎn)換測試循環(huán)來對汽車整車性能進(jìn)行評估的方法。HIL模擬的示意圖，如圖所示。

該方法首先把整車速度測試循環(huán)轉(zhuǎn)化為發(fā)動機轉(zhuǎn)速測試循環(huán)，并建立電動機／發(fā)電機、發(fā)動機、蓄電池或超級電容等部分的數(shù)字信號處理(DSP)模型。根據(jù)各總成部件控制系統(tǒng)的控制信號，DSP模型模擬出汽車各總成部件的運行狀態(tài)。在得出發(fā)動機的轉(zhuǎn)速一轉(zhuǎn)矩關(guān)系之后，利用發(fā)動機的效率MAP圖來計算HEV在測試循環(huán)下的燃油經(jīng)濟(jì)性，并依據(jù)轉(zhuǎn)換的發(fā)動機測試循環(huán)在臺架上進(jìn)行發(fā)動機試驗，可測量得出HEV在測試循環(huán)下的排放特性。整車模擬法是傳統(tǒng)臺架測試方法的改進(jìn)，解決了發(fā)動機測試工況與整車行駛工況脫離的問題，測量精度較高。缺點是在采用HIL模擬中缺乏混合動力各總成部件的標(biāo)準(zhǔn)模型，通用性較差。

3、HEV測試指標(biāo)

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的試驗程序進(jìn)行試驗，并確定不同的測試指標(biāo)來對HEV進(jìn)行性能評價。

3.1、整車測試指標(biāo)

與傳統(tǒng)汽車類似，HEV整車評價的測試指標(biāo)主要包括安全性、噪聲、動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性等。

(1) 安全性測試指標(biāo)主要從汽車結(jié)構(gòu)和功能安全要求及故障維護(hù)等方面進(jìn)行不同項目的檢驗，相應(yīng)的評價指標(biāo)在GB／T19751—2005標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行了詳細(xì)的規(guī)定。

(2) 噪聲測試同傳統(tǒng)汽車一樣，參照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定方法進(jìn)行，主要包括加速噪聲、車內(nèi)噪聲、汽車定置噪聲、勻速行駛噪聲、輪胎噪聲及發(fā)動機噪聲等，車輛各種噪聲是否達(dá)標(biāo)，相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)中都有限值要求。

(3) 動力測試指標(biāo)參照GB／T19752混合動力電動汽車動力性能試驗方法進(jìn)行，測試指標(biāo)包括：混合動力模式下的最高車速、0～100km／h或0～50km／h的加速時間、30min的最高車速、爬坡車速、坡道起步能力以及最大爬坡車速；純電動模式下的最高車速、0～50km／h的加速時間、爬坡車速及坡道起步能力。

(4) 能量消耗量測試主要包括燃油消耗和電能量消耗的測試，在測試中獲得的蓄電池的電能量消耗量要轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的油耗量，換算關(guān)系為：1L柴油大約等于3．02kW·h電量；對于混合動力汽車能耗值的大小，國家標(biāo)準(zhǔn)中沒有明確規(guī)定，只是作為汽車定型的參考。

(5) 排放測試主要指的是對常規(guī)污染物(CO，CO，，TCH，NOx和顆粒物PM)的測量。目前，對于HEV的尾氣污染物排放限值沒有明確規(guī)定，輕型混合動力汽車參照了傳統(tǒng)輕型汽車的排放限值，而重型混合動力汽車的排放標(biāo)準(zhǔn)還沒有出臺，仍處于探索研究階段。

3.2、I-IEV的部件評價指標(biāo)

除了混合動力整車測試外，還需進(jìn)行動力總成部件的測試，主要包括電池系統(tǒng)評價、電機及其控制器的評價、發(fā)動機性能評價等。

（1) HEV電池系統(tǒng)的檢驗類型主要有出廠檢驗和型式檢驗，又根據(jù)蓄電池不同的類型(主要分為鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰電子蓄電池和鋅空氣蓄電池)進(jìn)行不同的評價測試項目(如外觀、質(zhì)量及放電容量等)

（2) 電機及其控制器的檢驗類型主要有常規(guī)檢驗和型式檢驗，不同檢驗類型又包括不同的評價測試項目，例如：常規(guī)檢驗進(jìn)行電機空載轉(zhuǎn)速、耐電壓、噪聲、控制器過載能力及電壓波動等項目，型式檢驗進(jìn)行溫度、濕度、溫升及最高工作轉(zhuǎn)速等檢驗項目。

（3) 發(fā)動機作為動力總成的主要部件，其性能的好壞在很大程度上影響了整車的評價性能，其評價測試指標(biāo)主要包括凈功率、最大功率、外特性、負(fù)荷特性、油耗、ESC或ETC下常規(guī)排放污染物的測量以及ELR煙度試驗等。在整車控制系統(tǒng)、電機控制系統(tǒng)、電池控制系統(tǒng)以及發(fā)動機控制系統(tǒng)的協(xié)同作用下，HEV各個部件高效運轉(zhuǎn)，能量得到最佳分配，發(fā)動機的工作狀態(tài)也得到優(yōu)化并始終工作在高效區(qū)域。與常規(guī)車輛相比，在不喪失動力性的條件下具有更好的排放效果和燃油經(jīng)濟(jì)性。因此，在對HEV進(jìn)行性能評價測試時，混合動力總成首先在安全性和動力性方面達(dá)到法規(guī)要求，同時各個部件也要分別達(dá)到各件測試標(biāo)準(zhǔn)，在此基礎(chǔ)之上再對其排放和燃油經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行評價，確定其在節(jié)能減排方面的優(yōu)劣。

4、結(jié)論

（1)和傳統(tǒng)汽車一樣，HEV整車測試和關(guān)鍵零部件測試都有相應(yīng)的技術(shù)要求，在其滿足常規(guī)性能要求

之后，再對其排放和燃油經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行評價，從而確定其在節(jié)能減排方面的優(yōu)劣；

（2）由于HEV具有獨特的技術(shù)特點和運行方式，需要區(qū)別于常規(guī)車輛的測試方法。目前，適用于HEv測試技術(shù)的試驗方法較多，國家相關(guān)測試標(biāo)準(zhǔn)還沒有明確規(guī)定采用那種測試方法，還需要通過大量試驗來做進(jìn)一步的研究。

（3）臺架測試設(shè)備盡可能使用高度集成化儀器；對所有測試單元之間的連線減少到最少，增強抗電磁干擾能力，確保系統(tǒng)精度；確保所有測量信號的同步性；現(xiàn)場連線簡化到最少，可高效便捷的完成相關(guān)測試任務(wù)。