混合动力汽车技术分析及前景

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摘要:混合动力汽车，指一辆车的驱动系由多个可以同时运转的单个驱动系联合组成。驱动系统能够保障车辆的行驶状态，同时可以决定车辆的行驶功率。目前较为时兴的是混合动力电动汽车。由于能源危机和环保的双重压力，混合动力电动汽车应运而生，而且具有广阔的发展前景。

关键词:混合动力;汽车技术分析;发展前景

在汽车工业实现跨越式发展的今天，汽车尾气排放对环境的污染日益受到重视，原有的以汽、柴油为燃料的汽车的污染性逐渐被人们所认识，于是，人们开始研发混合动力电动汽车，并且取得了积极的成果。有着较好燃油经济及排放性能的混合动力汽车，担当了调节交通和环境以及石油短缺的主要角色，也被认为是当下汽车工业的一个主要发展方向。

1新能源和混合动力电动汽车发展的社会基础

石油的开采和运用，是人类继蒸汽机之后的一大飞跃。石油一度被称为工业的血液。随着工业的迅猛发展，石油需求量急增，而石油作为一种不能再生的资源，与煤炭一样，只会越采越少，固而出现了油荒。人们已经把手伸向了海洋，然而海上采油，既有较高的技术要求，也会带来海洋污染，而开采的成本高昂。于是人们把目光转向新能源的开发和混合动力汽车的研发。于是，随着蓄电池技术进步，出现了纯电动汽车(EV)，而且能连续运行500km以上。当然，电能耗光后，充电将费时费神，如何解决蓄电池的容量和快速充电问题，将是电动汽车面临的“瓶颈”问题求解。混合动力汽车(PHEV)则显示了显著的优越性。此外，燃料电池汽车(PCV)也显示了其优越性。中国作为世界上最大的汽车大国，每年以千万辆速度增长。而石油大部分依赖进口。因此，发展混合动力汽车势在必行。混合动力汽车在中国运用的历史已超过10年，其发展速度一直不尽人意，只是在电动摩托车方面发展迅猛，成了当之无愧的电动车王国。加大混合动力电动汽车的研发，在中国有着极其广阔的发展前景。因为中国有着数以亿计的汽车消费人群，这是混合动力电动汽车发展的社会基础。目前，中国在一线城市加大了对混合动力电动汽车的扶持力度。随着人们对混合动力电动汽车优越性的认识和扶持力度的加大，混合动力电动汽车的发展前景十分广阔。

2混合动力汽车结构特点分析

混合动力电动汽车的驱动能源是两种或多种储能器以及能源或者转换器，同时其中一种能够提供电源。即将传统的内燃机驱动及纯电动驱动方式结合，将电力驱动和辅助动力组合到同一辆车上。辅助动力单元一般会使用发动机或动力发动机。因此，发动机一直处于最佳工作点，从而使汽车减少排放并提高能源效率。同时，蓄电池可以得到发电机的持续充电，进一步减小了蓄电池的容量，提高了车速，加大续驶里程，延长蓄电池的使用寿命。混合动力系统根据动力源配置与组合方式不同，可以分为串联式、并联式和混联式。串联式混合动力系统有利于节能，并联式混合动力系统具有加速优势，而混联式则集中了串联式和并联式的优点，显示了极大的优越性。在汽车启动时，它的驱动依靠于蓄电池供电的电动机，发动机并不参与驱动。在低速行驶时由蓄电池驱动;在中速行驶过程中，使用发动机作为主动力源，一部分动力作用于车轮，还有一部分动力分配给发电机，由发电机转换为电能驱动电动机。油电混合的双动力系统，可以使发动机以最小的耗损驱动汽车行驶。全速行驶时刻则由蓄电池将电力供给到电动机来进行辅助动力的提供，从而提高了车辆的动力性能。丰田汽车是混合动力汽车的典范，它合理利用动力分配装置和能源管理技术，兼顾串联式和并联式的长处，显示了极大的优越性。混合动力汽车技术随着科技工艺的进步不断发展完善，却仍有一些迫切需要解决的问题。而这些问题的解决，将为混合动力汽车的发展插上腾飞的翅膀。混合动力汽车动力分配装置以及能量管理系统需进一步完善。电池的高比能量及功率的改进。混合动力系统的简单和优化。汽车制造成本的降低。车辆的维修使用的工艺改进等。有专家期待，混合动力汽车驱动系统数字模型的建立和改进等问题，都是困扰混合动力汽车发展的“瓶颈”，需要加大研发力度，予以突破。混合动力汽车关键技术是一个系统工程，它是汽车、电力拖动以及自动控制与化学电源的集合。其关键技术包括电池管理、电动机以及电机控制系统、驱动系统控制、动力总成关键零部件技术、测试和优化等子系统。混合动力汽车的电池在汽车工作时一直处于非周期性充放电的循环中，技术要求较高。一般要求电池具有较高的能量密度和较高的工业密度，从而使其满足加速时所需的较大的峰值功率。研发高性能、低成本、长寿命的电池是当务之急。

2.1电动机以及电机控制系统

电机是混合动力汽车的最重要的组成部分之一，性能质量、尺寸效率都是影响其使用效果的主要因素。目前混合动力汽车上使用的多为直流永磁型、开关磁阻以及交流异步和永磁无刷同步的电机。当车辆下坡行驶或者减速时，电机能够工作并将制动的机械能转换为电能，而后储存在蓄电池里，以满足汽车工作的动力需求。

2.2驱动系统控制技术

串联混合动力汽车的电力驱动为唯一驱动，发动机的运行控制比较简单，只需要根据蓄电池的充电放电情况进行发电或停止的控制。并联混合动力汽车的驱动则需要各个部分的配合，同时需要具体情况具体分析，根据需要进行动力系统的模式转换。要维持动力系统总的动力输出，实现力的平稳和连续就需要对动力源和动力输出进行协调控制。驱动系统的控制策略要求具体分析车辆的行驶情况、发动机及电机的转矩特性和电池情况，从而决定其工作模式，确定发动机与电动机的合理工况点。此项技术尚需研究完善。

2.3动力总成关键零部件技术

发动机、离合器、变速器以及动力耦合装置都属于混合动力汽车的动力总成。它们各自的性能以及配合程度对汽车的使用具有相当的影响。目前上述零部件虽然较为成熟，仍需研究改进。

2.4测试和优化系统

测试能保证汽车安全性，要求全面细致。对混合动力汽车整车系统设计的科学技术需要合理优化。以期在动力性、经济性、环保性诸方面最优组合。就总体而言，混合动力汽车的关键技术已经较为成熟，但仍有很大改进空间。随着设计和材料及工艺的进步，混合动力汽车的关键技术有望取得新的突破，为混合动力电动汽车的发展插上腾飞的翅膀。

3发展前景展望

混合动力汽车在现有技术的基础上，无论燃料的经济性，还是排放量的科学性都有了长足的进步。随著科技的进步、人们环保意识的增强、自然资源的匮乏以及电子技术、制造工艺的进步，混合动力汽车将有很广阔的发展前景。汽车电力型是发展新方向，混合动力型是一项不可忽视的过渡技术。燃料电池与内燃机的相互转换，将为后汽车工业注入新的活力。而相关技术的进步，需要集中一定的物力、财力和人力。就发展规模来说，目前全球已超过百万辆且发展迅猛，就国内市场而言前景十分广阔。我国“863”计划确定了“三纵三横”发展战略。“三纵”是指混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车;“三横”是指多能源动力总成控制系统、电机及其控制系统和电池及其管理系统。从而大大推进了我国混合动力电动汽车的发展。目前，在面对可持续发展的要求时，纯电动汽车和燃料电池汽车技术尚不够成熟，同时难以实现工业化生产和使用。因此混合动力汽车的发展备受关注。将来，随着机电技术以及相关控制技术和电化学应用的迅速发展，混合动力电动汽车将成为主流车型，进入大众生活，驰聘世界大地。

作者:陆勇 吴飚 单位:1. 德宏州技工学校 2. 云南省交通运输厅工程造价管理局