朱玉強(qiáng)（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ,廣州 510650）

淺議混合動(dòng)力汽車原理及發(fā)展前景

朱玉強(qiáng)
（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ,廣州 510650）

摘 要：隨著我國(guó)汽車保有量的持續(xù)攀升，不僅給能源帶來危機(jī)，同時(shí)也給環(huán)境帶來了巨大的危害。節(jié)能成為新世紀(jì)全球的主題，日益短缺的能源要求出現(xiàn)新的動(dòng)力技術(shù),汽車新能源發(fā)展任重道遠(yuǎn)，混合動(dòng)力可以比較好的解決燃油消耗問題和污染問題，在我國(guó)推廣新能源汽車的空間非常大，研發(fā)與提升我國(guó)新能源汽車技術(shù)有很大的必要性。本文詳細(xì)的闡述了汽車混合動(dòng)力技術(shù)原理及發(fā)展前景，以及混合動(dòng)力汽車面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車；原理；發(fā)展前景

0 引言

隨著政府對(duì)于混合動(dòng)力汽車的投入與開發(fā)的力度不斷加大，我國(guó)混合動(dòng)力汽車迎來了重要的發(fā)展機(jī)遇。2015年1月13日，科技部部長(zhǎng)萬鋼指出，科技部將按照部署，繼續(xù)推動(dòng)混合動(dòng)力汽車的基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵性技術(shù)等領(lǐng)域的研究，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，開發(fā)和使用混合動(dòng)力汽車已經(jīng)成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的必然方向。

1 混合動(dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)

混合動(dòng)力汽車是指采用傳統(tǒng)燃料，同時(shí)輔助動(dòng)力單元通常采用一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)組，混合動(dòng)力車輛的主流都是汽油混合動(dòng)力，與傳統(tǒng)燃油汽車相比較，混合動(dòng)力汽車在油耗、排放等方面有較大程度的改善?；旌蟿?dòng)力汽車的優(yōu)點(diǎn)：一是可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，減少蓄電池容量和體積的同時(shí)提高了汽車最高速度，提高電驅(qū)動(dòng)續(xù)駛里程，延長(zhǎng)了蓄電池的使用壽命，降低成本；二是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車集燃油發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能器件良好匹配和優(yōu)化控制，大大提升了續(xù)駛里程，可達(dá)到燃油汽車水平，十分方便地解決純電動(dòng)汽車遇到的難題；三是采用混合動(dòng)力后可以自由調(diào)整負(fù)荷少或者多時(shí)的功率輸出與能量控制，在車輛行駛的過程中可以十分方便地回收制動(dòng)時(shí)、下坡時(shí)、怠速時(shí)的能量。混合動(dòng)力車普遍具有低油耗、少污染的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也提高了能量的利用率。四是低排放，混合動(dòng)力汽車由于在運(yùn)行過程中所應(yīng)用的燃料與常規(guī)動(dòng)力有著很大的區(qū)別，所以具備低排放和零排放的相關(guān)要求。

2 混合動(dòng)力汽車原理

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)和常規(guī)動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)有著一定的區(qū)別，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助動(dòng)力系統(tǒng)和電池組等是混合動(dòng)力汽車的主要?jiǎng)恿?gòu)成。

2.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)工作原理

串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)是由內(nèi)燃機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，在這種情況下產(chǎn)生的電能通過控制單元經(jīng)過電機(jī)轉(zhuǎn)化為汽車所需要的動(dòng)能，最后完成驅(qū)動(dòng)汽車的任務(wù)。這種動(dòng)力系統(tǒng)的汽車在各大城市的公交上應(yīng)用比較多，也取得了很好的應(yīng)用效果，但是轎車上很少使用?，F(xiàn)將串聯(lián)式混合動(dòng)力的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)列舉如圖1：

工作原理：蓄電池組使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的工況，車輛開始行駛時(shí)，蓄電池組電量飽和，在這種情況下，汽車就不需要輔助動(dòng)力系統(tǒng)工作，從而達(dá)到正常行駛的目的；在當(dāng)電池電量低于60%時(shí)，汽車就要依靠輔助動(dòng)力系統(tǒng)完成行駛目的，在這個(gè)過程中，輔助動(dòng)力系統(tǒng)還可以給蓄電池組進(jìn)行充電，使蓄電池組再次能夠重新工作。如果車輛在行駛的過程中需求的動(dòng)力過大，蓄電池組和輔助動(dòng)力系統(tǒng)就可以同時(shí)工作，以便能夠提供充足的動(dòng)力；當(dāng)車輛能量需求較小時(shí)，輔助動(dòng)力系統(tǒng)就可以完成給蓄電池組進(jìn)行充電的任務(wù)。

2.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況，它有傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，兩個(gè)系統(tǒng)既可以各自單獨(dú)工作，也可以同時(shí)協(xié)調(diào)工作，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力可以直接用來驅(qū)動(dòng)車輛，沒有能量轉(zhuǎn)換，能量損失小。發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)或驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)采用“并聯(lián)”的方式組成并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。本田的Accord和Civic采用的是并聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。

并聯(lián)式混合動(dòng)力的結(jié)構(gòu)如圖2：發(fā)動(dòng)機(jī)、耦合器、變速器、電動(dòng)機(jī)、功率變速器以及蓄電池組成并聯(lián)式混合動(dòng)力動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。

工作原理：該系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)是并列連接到驅(qū)動(dòng)橋上的，汽車行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)可以分別獨(dú)立或共同向汽車驅(qū)動(dòng)輪提供動(dòng)力。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的后輪動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的前輪動(dòng)力進(jìn)行組合，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動(dòng)又可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)既可以作電動(dòng)機(jī)又可以作發(fā)電機(jī)，動(dòng)力性較好。

2.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)

混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)在起步和低速段采用純電動(dòng)和串聯(lián)模式，兼顧了串聯(lián)和并聯(lián)混合動(dòng)力兩種模式的優(yōu)點(diǎn)，混聯(lián)式動(dòng)力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)?；炻?lián)模式比串、并聯(lián)模式更加節(jié)油，采用混合驅(qū)動(dòng)模式，綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系，可以在急加速、爬陡坡等特種工況下，保證動(dòng)力性的同時(shí)兼顧系統(tǒng)效率。 混聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式為同軸直聯(lián)式，由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)-發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力混聯(lián)組成，是一種相對(duì)比較完善的動(dòng)力系統(tǒng)，具有很好的燃油經(jīng)濟(jì)性和較低的排放，加速性和平穩(wěn)性也很好。

混聯(lián)式混合動(dòng)力的結(jié)構(gòu)圖如圖3：

工作原理：1） 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能可通過機(jī)械裝置直接驅(qū)動(dòng)車輪；2）發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化成電能由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪；3）電池連接到發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間，可接受充電或提供輔助動(dòng)力。

3 混合動(dòng)力汽車發(fā)展前景

3.1 發(fā)展混合動(dòng)力汽車是國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需要

隨著石油資源會(huì)在不久的將來可能枯竭,各個(gè)國(guó)家對(duì)于傳統(tǒng)主要以石油為燃料的動(dòng)力汽車開始改進(jìn)，以求能夠更好地應(yīng)對(duì)石油枯竭的未來發(fā)展趨勢(shì)。另外,人們環(huán)保意識(shí)的提高，電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車將成為新世紀(jì)前幾十年汽車發(fā)展的主流，這種新形式的動(dòng)力汽車相對(duì)于傳統(tǒng)動(dòng)力汽車是一場(chǎng)新的汽車革命，研究與發(fā)揮好混合動(dòng)力汽車有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 發(fā)展混合動(dòng)力汽車是控制城市污染的需要

隨著社會(huì)的進(jìn)一步發(fā)展，混合動(dòng)力汽車越來越能夠體現(xiàn)出它的重要性。由于全球變暖、厄爾尼諾現(xiàn)象等大氣與環(huán)境問題，世界各國(guó)開始更多的關(guān)注大氣污染問題。其中，常規(guī)化石能源就是導(dǎo)致環(huán)境惡劣的主要因素之一。在這種背景下，世界各國(guó)紛紛制定了相關(guān)嚴(yán)格的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，改變了以往對(duì)于大氣污染的無視與忽視。由于國(guó)家對(duì)于大氣保護(hù)的相關(guān)法律法規(guī)的相關(guān)要求，人們對(duì)于清潔能源的呼吁等因素，今后，混合動(dòng)力汽車在今后的發(fā)展中有著廣闊的市場(chǎng)空間，也是人類可持續(xù)發(fā)展的需要,特別是開發(fā)用于城市交通和城市之間的混合動(dòng)力汽車在我國(guó)有著得天獨(dú)厚的發(fā)展條件和廣闊的應(yīng)用前景。

4 總結(jié)

隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的提高，混合動(dòng)力汽車技術(shù)，作為一種可持續(xù)、多樣化、可再生新能源時(shí)代的共性技術(shù)，為人們?cè)诩缺Ｗo(hù)環(huán)境的同時(shí)、又能夠享受到科學(xué)技術(shù)給人們帶來的幸福感，相信它的明天一定更有前途！

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作者簡(jiǎn)介：朱玉強(qiáng)（1979-），男，河南鄭州人，講師，碩士研究生，研究方向：汽車電子技術(shù)。