第一章 发动机控制系统新技术与新配置

第一节 空气混合动力汽车技术

1-1 空气混合动力汽车的结构是怎样的？

空气混合动力（Hybrid Air）汽车（图1-1）是一种通过汽油发动机与液压系统等多种技术组合提供动力的新能源汽车。在2010年，穆卡德姆和安德雷·亚尔斯开始了名为空气混合动力的研究项目，他们认为借助压缩空气在汽车上的应用也可以实现节能减排，而且更加环保。最初采用汽车发动机与商用飞机的液压系统连接，来检验其理论的可行性。

这套空气混合动力系统主要包括3部分，即汽油发动机动力总成、液压泵/液压马达和压缩空气系统（图1-2）。其中液压泵、液压马达与变速器是整合在一起的。

压缩空气系统则包括高压储气罐和低压储气罐，里面装的是活性稳定的氮气。高压储气罐布置在车身底部的中央通道位置，而低压储气罐则布置在行李箱区域。

由图1-3的结构图可以看到，压缩空气能量的释放，是利用液压油推动液压机构（液压泵和液压马达），进而将动力传递到驱动桥的。而制动能量的回收，也是通过液压机构，用液压油来压缩空气存储能量的。

图1-1 空气混合动力汽车

图1-2 空气混合动力系统的结构1

图1-3 空气混合动力系统的结构2

1-2 空气混合动力系统有哪几种行驶驱动模式？

空气混合动力系统与油电混合动力系统类似，包括4种行驶驱动模式（图1-4）：空气驱动模式、混合驱动模式、发动机驱动模式和制动能量回收。其中，发动机驱动模式主要用于高速定速巡航（这也是发动机最经济的工作区间）；纯空气驱动主要用于城市道路（车速不超过70km/h）；而需要加速或爬坡时，两者同时介入工作。最后就是制动能量回收，这与电机回收电能存储于电池有所差别，它是以压缩气体的形式储存于储气罐中的。

图1-4 空气混合动力系统4种行驶驱动模式

1-3 空气混合动力与传统油电混合动力有什么不同？

了解了这套空气混合动力系统的结构和工作原理，会发现其实它与传统的油电混合动力系统节省油耗的理念是一致的，同样是在纯压缩空气驱动下实现零排放，不同的是压缩空气系统与液压马达代替了动力电池与电动机，这也使得它们又有不一样的地方。

从动力单元结构布局（图1-5）上看，空气混合动力系统在体积和重量上更有优势，毕竟压缩空气系统的布局更紧凑，尺寸也更小。

空气混动系统更加环保。空气混合动力系统的采用的是压缩氮气（图1-6），容易回收利用，无污染。而传统的动力电池（如镍氢、锂电池等）回收处理成本高，容易造成污染。

图1-5 空气混合动力系统动力单元结构布局

图1-6 空气混合动力系统的采用的是压缩氮气

与普通油电混合动力一样，它在纯压缩空气工作模式下可以实现零排放，而且最高车速可达70km/h，基本覆盖了市区的大部分行驶路况。空气混合动力系统制造成本相对于传统的油电混合动力要低很多。据相关资料，城市驾驶，可以提升45%的燃油经济性，综合路况的燃油经济性也能提升35%。

关于这套空气混合动力系统的技术细节厂商还没公布，例如，在纯空气驱动模式下的续航里程目前还不得而知。但是，由于空气压缩系统结构相对简单，使用的“原料”是氮气，制造技术与成本相对较低。而关于空气驱动与汽油机的配合工作能否做到像现在电动机与汽油机衔接得那么平顺，也是未来值得关注的问题。