混合動力汽車結構與原理初探

河南職業技術學院 陳建 王德龍

前言

近年來，我國一直面臨著經濟發展與環境保護之間的矛盾問題。隨著經濟的發展，汽車數量迅速增多，帶來了一定便利的同時，也給環境保護帶來了麻煩。汽車主要燃料是石油，大量的汽車運行會造成資源損耗，排放廢氣，于是汽車動力需要通過改變來適應社會的發展。混合動力汽車是介于內燃機汽車和電動汽車之間的，同時具有內燃機和電動動力的車型，既解決了內燃機損耗燃料和排放污染物的問題，又解決了純電動車里程短和成本高的問題。因此混合動力汽車將會長時間的存在，并向新能源動力汽車過渡。

1 混合動力汽車的發展

內燃機作為汽車的動力已經經過了很長時間的發展，有著非常成熟的技術，基本上解決了汽車運行中的成本、速度等一些問題，使用起來相對比較方便。但是，隨著經濟發展對生態保護的要求越來越高，內燃機已不再適應社會的發展。內燃機汽車會燃燒大量石油，產生廢氣，極大地破壞了生態環境。于是，各個國家開始尋找最有利的資源來作為汽車的主要動力。電動汽車無污染、耗費資源少，成為各國競相追逐的熱點。但是，電動汽車需要蓄電池，致使成本過高，而且當前的技術不能保證足夠的里程供電，所以電動汽車的普及仍需要進一步的改進。混合動力汽車集內燃機和電動能源為一體，可以在二者之間進行轉換，有效解決了電動汽車所存在的問題。混合動力汽車符合現代社會發展的要求，將會在很長一段時間存在著。在我國人均資源短缺、環境污染嚴重的情況下，對混合動力汽車進行研究有著非常重要的實際意義。

2 串聯式混合動力汽車結構與原理

串聯式混合動力汽車主要是由電池的電能驅動車輛，由內燃機帶動發電機，把產生的電能傳送到電池中，由蓄電池存電。串聯式混合動力汽車由電能控制，當電能過低時，由內燃機提供動力，同時將蓄電池的電能充滿，在遇到特殊路段需要較大能量時，如上坡，也會自動轉換到以內燃機提供動力為主，以便最大限度地節省能量。

串聯式混合動力多用于奔跑于城市間的大客車（長距離行駛的小轎車中往往很少見），以及在城市頻繁起步、加速的情況下，可以更好地調整蓄電池的電量，最大限度地發揮內燃機的作用。這種動力汽車主要靠電池提供動力，所以可以減少污染物的排放，達到保護環境的目的，并且能夠充分發揮電動機的作用，提高資源的利用率。但是，由于發電機把電能向電池傳輸時會導致能量損失，這在一定程度上降低了汽車動力的效率。

3 并聯式混合動力汽車結構與原理

并聯式混合動力汽車有內燃機和電動機兩套驅動系統，既可以采取單獨使用的方式，也可以二者同時使用，通過不同的離合器來驅動車輛。電動機主要是在需要較大功率時使用，作為內燃機的補充動力。在功率要求較低時也可以關閉發電機，由電動機提供能量，但這需要較大功率的發電機和較大容量的蓄電池。內燃機還可以向電池輸送電能，保證有足夠電能驅動汽車。

并聯式混合動力汽車主要適用于汽車高速運行的情況，內燃機直接提供能量驅動汽車，減少了電能轉換過程中的浪費，提高了資源的利用率。但是，由于并聯式混合動力汽車主要是由內燃機提供能量，廢氣排放量多于串聯式混合動力汽車，而且受路況的影響比較大。

4 混聯式混合動力汽車結構與原理

混聯式混合動力汽車是對串聯式和并聯式混合動力的綜合使用，在高速行駛時，可以使用并聯式，在加速或者上坡時，再配合發電機，充分發揮混聯式混合動力汽車的優勢。在低速行駛時，可以采取串聯式，以發電機為主，減少廢氣排放量。混聯式是在并聯式混合動力的基礎之上又增加了一套發電機，它不僅可以直接提供能量驅動車輛，還可以同時向電池輸送能量，大大節約了資源。混聯式混合動力充分融合了并聯式和串聯式混合動力汽車的優點，降低了能源消耗，減少了廢氣排放量。混聯式結合了二者的特點，情況比較復雜，所以需要掌握好控制策略，以及發電機和內燃機的轉換，使二者發揮出最大的功效，以最大限度地節約資源、減少廢氣排放。目前許多汽車采取混聯式混合動力系統（如豐田），而且效用很好。

5 結論

綜上所述，本文對串聯式、并聯式和混聯式混合動力系統的結構和原理進行了分析，并介紹了三者的優缺點。隨著社會對生態環境的要求越來越高，汽車行業必須對動力系統進行改造，設計出節約資源、廢氣排放量較少的動力系統，為環境保護作出貢獻。就我國當前的能源狀況和技術水平來看，混合動力汽車將長期存在，因此對混合動力汽車的研究有著重大的意義。混聯式混合動力系統結合了二者的優勢，在汽車行業有著廣泛的應用。對于三者而言，無論哪一種都要注重把握控制策略，掌握好對內燃機和發電機的合理轉換。

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