汽車混合動力系統的優化及性能分析

劉文峰

摘 要：隨著經濟和科技水平的快速發展，為了有效降低汽車燃油消耗量和尾氣排放，滿足雙積分政策的要求，越來越多的汽車廠商進行推廣和研發混合動力汽車。混合動力汽車利用電池給電機提供動力來源，并通過電機來調節發動機的工作點，可以有效降低油耗和排放，進一步提高整車動力性和經濟性。同時，混合動力汽車利用電機制動，借助新增零部件，可以進行有效的能量回收和能量管理，不同的混合動力系統構型方案可以實現不同的扭矩分配功能。

關鍵詞：汽車;混合動力;優化設計

0 引言

雙電機混合動力系統目前已取得了一定進展，且當前市場上也出現了一些應用車型，因雙電機混合動力系統的驅動動力源有多個，故需要在不同駕駛需求工況條件下，控制多個動力源發揮各自的作用。

1 混合動力電動汽車概述

1.1 混合動力汽車的優勢分析

首先，傳統車輛在實際運行時，由于只有一個以燃油為主的發動機作為動力源支持車輛運行，而發動機本身的功率輸出與車速、扭矩有著直接的關系，這就決定了發動機工況一直處于時刻變化的狀態中，盡管能夠在變速器的幫助下進行調節，但在大量工況下，傳統單一動力系統的發動機功率一直處于較低的狀態，同時在遇到剎車制動等工況時，發動機還會出現很多無效輸出，因此導致大量能源被白白損耗。而對基于混合動力系統的汽車而言，由于汽車存在兩種不同的動力源（電能能源與燃油能源），能夠在良好的混合動力控制技術下，促使不同動力源都能夠在各自最高效工作區間內進行工作，就是所謂的“解耦”，從而可以提升能源利用率。其次，混合動力系統能夠通過控制發動機怠速啟停，降低系統在怠速時產生的無效輸出，同時混合動力汽車還能夠通過進行制動能量回收，降低無謂能源損耗，起到良好的節能效果。最后，混合動力汽車除了具備節能效果外，還能夠有效提升車輛駕乘體驗，混合動力系統能夠通過發動機輸出與發電機輸出相配合，為車輛啟動提供充足的能源支持，提升車輛起步加速感，同時混合汽車中的動力分流構型的EVT混合動力變速箱還能夠輸出傳統CVT難以企及的扭矩，能夠提供持續不間斷的動力輸出，不會出現換擋動力中斷問題，極大地提升了駕駛者的駕駛體驗。

2 混合動力技術在應用中的問題

2.1 混合動力系統控制參數難度大

混合動力機車的前驅裝置更多的是高壓蓄能器，借助智能傳感器，能夠直接對車輛進行智能操控，例如對脈沖信號頻率加以控制，保證其驅動系統能穩定高效運行。因為混合動力系統帶有多動力輸入源和動目標控制系統的成分，因此其制動能量回收、匹配動力系統以及協同控制流程都相對繁雜，在整個研發階段，必須全面分析各種工作條件下汽車所對應的燃油性能和動力性能等特征，同時把握汽車零部件的壽命、成本等多方面因素。此外，混合動力系統的控制參數控制較為困難，轉速結合式的動力耦合裝置也會因為其本身可觀因素的局限，不能在生產階段加以運用。這就說明改善混合動力系統的控制性能是當前混合動力技術研究的關鍵所在。

2.2 充電電池組的系統性能差

油、電混合動力汽車的運行，本身對電池系統提出了相對嚴格的要求，理想情況下，該系統的運行要滿足下列要求——存儲量可觀、其功率較高、充電效率極高、續航性能佳、使用壽命較長;但事實上，國內許多混合動力汽車都存在電池成本過高、使用壽命不長、蓄電水平低等不足之處，因此混合動力汽車電池不能在行車過程中發揮其應有的作用。

2.3 車輛成本較高

目前我國汽車行業內，新能源汽車價格明顯高于燃油汽車，這更多的是因為混合動力裝置過于龐大，而混合動力技術先進性不足，導致研發、制造的成本過高。所以，在此后的長期發展過程中，新能源汽車的研發必須將低成本混合動力汽車作為追求成本。

3 混合動力汽車如何進行更為有效的發展

3.1 模式切換控制

從整個系統的燃油經濟性上來講，在不同的工況下，采用合適的模式控制，使得發動機運行在最小有效燃油消耗率曲線上，通過三種模式之間的合理切換，可提高從發動機到驅動軸之間的能量傳輸效率。在起步和低速行駛時，采用純電動模式，以避免發動機在低負載工況下運行增加油耗。在中速行駛時，采用純電動和混合動力模式為主適時切換，使發動機效率和電池充放電之間達成平衡。在高速行駛時，采用純電動模式和發動機直驅模式為主適時切換，能量的傳輸更加直接及效率更高。

3.2 有效地促進成本降低

盡管混合動力汽車得到了充分的發展，但由于現階段大部分這類汽車安裝了較為簡便的動力系統以及裝置，并安裝了電池，這使混合動力汽車的制造成本加大，進而對其普及造成了一定的影響。為使混合動力汽車得到充分的普及，就必須解決其成本過高的問題。為使成本有效地降低，可從電力設備與電池的成本為切入點，使混合動力汽車的成本得到有效的控制，進而使消費者接受混合動力汽車。

3.3 混合動力裝載機車的參數

對于混合動力裝載機車而言，一般采用的是液壓動力混合方式，在實際混合動力技術應用上，做好對其參數控制非常重要，一般需要在智能傳感器的幫助下，有效控制車輛發動機運轉，保障發動機功率輸出與實際工況相符，降低能源損耗，實現開關量模擬，同時，在具體實踐過程中，還需要技術人員注重提高對傳感器控制重視程度，實現脈沖信號頻率合理調節，從而促使車輛運行能夠處于一個更加穩定的狀態。此外，在實際進行控制過程中，還需要加強對離合器控制分析，通過采用液壓控制方式，促使混合動力裝載機在車輛工程領域中的作用價值得以充分的彰顯。

4 結語

綜上所述，相對于傳統單一的動力，這種混合動力有著更好的節能減排效果，并且還能夠有效提升車輛運行性能，有效推動了車輛工程領域的建設發展。基于此，有必要在對車輛工程中的混合動力技術進行討論分析，從而使混合動力技術發揮出更大的價值，實現更好的節能降耗效果。

參考文獻：

[1]李鶯鶯，孟廣良，李學忠.混合動力技術在工程機械上的應用——信息技術在工程機械上的應用綜述之三[J].工程機械，2009（09）：8-9，43-48.

[2]李建鋒.車輛工程領域中混合動力技術的應用現狀分析[J].建筑工程技術與設計，2017（28）：146.