混動汽車動力系統研究

張晴

摘 要：現在的新能源汽車主要有純電動汽車（EV）、混合動力汽車（PHEV）和燃料電池汽車（FCV）。如果一輛車的驅動系由兩個或兩個以上可以同時運轉的單個驅動系聯合組成，那么該車輛就被稱為混合動力汽車。驅動系統能夠保障車輛的行駛狀態，同時可以決定車輛的行駛功率?；旌蟿恿﹄妱悠嚨尿寗幽茉词莾煞N或多種儲能器以及能源或者轉換器，同時其中一種能夠提供電能，本文所說的混合動力汽車是指混合動力電動汽車。

關鍵詞：混合動力;結構特點;動力系統;工作模式;發展前景

1 混合動力汽車所面臨的問題

混合動力汽車技術隨著科技工藝的進步不斷發展完善。雖說已經達到一定高度，卻仍有一些迫切需要解決的問題。例如：動力分配裝置以及能量管理系統的完善;電池的高比能量及功率方面的研究;如何使混合動力系統的結構更加簡單;如何使車輛制造成本得以降低;如何使車輛更加易于維修和使用。另外，針對混合動力汽車我們還需要建立一個更加先進的驅動系統數學模型，從而對整個車輛系統進行全面的計算機仿真分析。

2 混合動力汽車動力系統關鍵技術

混合動力汽車不是一個單一個體，它是汽車、電力拖動以及自動控制和化學電源的集合，所以對于其動力系統關鍵技術的分析往往需要涉及到電池管理、驅動系統、電機控制系統等多個系統。

2.1 電池管理系統

混合動力汽車的電池在汽車工作時一直處于非周期性充放電的循環中，因此對電池的要求相對較高。一般要求電池具有較高的能量密度和較高的功率密度，從而使其滿足加速時所需的較大的峰值功率。電池的充放電以及其工作溫度對其壽命有著直接的影響，使用不當會使其壽命有所減短甚至直接造成損壞情況。研究開發高性能、低成本且長壽命的電池仍然是目前混合動力汽車發展中的研究重點。

2.2 電機以及電機控制系統

電機是混合動力汽車的重要組成部分之一，性能質量、尺寸效率都是影響其使用效果的主要因素。因此在選擇車輛所配備的電機時一般會選擇性能比較穩定、質量較輕、體積較小的，較小的質量和體積可以減小汽車形狀和車速的受限度。其次，還要求電機具有較寬范圍的轉速和較高的效率以及小量的電池輻射。目前混合動力汽車上使用的多為直流永磁型、開關磁阻以及交流異步和永磁無刷同步的電機。當車輛下坡行駛或者減速時，電機能夠工作并將制動的機械能轉化為電能，而后儲存在蓄電池里，以滿足汽車工作的動力需求。

2.3 驅動系統控制

串聯混合動力汽車的電力驅動為唯一驅動，發電機的運行控制比較簡單，只需要根據蓄電池的充電放電情況進行發電或停止的控制。并聯混合動力汽車的驅動則需要各個部分的配合，同時需要具體情況具體分析，根據需要進行動力系統的模式轉換。要維持混合動力系統總的動力輸出，實現動力的平穩和連續就需要對動力源和動力輸出進行協調控制。驅動系統的控制策略是能夠具體分析車輛的行駛情況、發動機及電機的轉矩特性和電池情況，從而決定其工作模式，確定發動機與電動機的合理工況點。目前，國內這一方面的研究還不夠深入，因此對這方面的探究還有待發展。

2.4 動力總成關鍵零部件技術

發動機、離合器、變速器以及動力耦合裝置等都屬于混合動力汽車的動力總成。它們各自的性能以及配合程度對汽車的總使用情況都有一定的影響。就發動機而言，其工況可以控制在一定范圍內，所以可以對其進行一定程度優化，主要是可以改進內燃機和熱機的型號選擇使用情況。而變速器是不可忽略的車輛傳動系統，目前可用的混合動力系統變速器主要為手動變速器、機械式自動變速器、行星齒輪自動變速器、電子式無極變速器、液力式自動變速器、帶傳動的無極變速器等。比較之下，機械變速器傳動效率較好，無極變速的優勢則為自動換擋操作簡單，易于控制。傳統液力式自動變速器易控制，卻受限于傳動效率低。動力耦合裝置結構較為復雜，同時也影響整車控制策略，是混合動力系統技術的一大難點，目前常采用轉矩結合、轉速結合和驅動力結合式。

2.5 測試和優化

測試對汽車的安全性保證來說是必要的，對汽車的測試需要做到全面細致。同時，混合動力汽車整車系統設計的科學技術較為繁雜，其性能及使用情況都受到頗多因素的制約，因此需要對其進行合理優化。在優化時需要結合各個方面，權衡利弊，進行動力性、經濟性以及環保性的最優組合。同時需要利用現有計算機技術，對所設計的系統進行合理仿真計算與參數優化，避免不必要的人財物力損耗，同時保證設計的科學合理性和可行性。

3 混合動力汽車的發展前景

在科技發展迅猛的時代，汽車行業的發展并沒有脫離時代的步伐?；旌蟿恿ζ囋诂F有技術的基礎上已經很大力度地提高了燃料的經濟性，同時也減小了排放量?；诳萍嫉倪M步、人們環保意識的增強、自然資源的匱乏以及電子技術的迅猛發展等情況，混合動力汽車將有較好的發展前景。汽車向電力型發展必然需要由機電混合型過渡而實現，因此混合動力作為一個不可忽視的技術，或許會引導燃料電池和內燃機的相互轉換，這將帶動混合動力汽車成為以后汽車工業的一大主流發展方向。對此，就需要集中一定的專業科研人才，進行相關的研究，從而保證其相關技術得以發展完善。就國外混合動力汽車的研發現狀而言，從20世紀90年代開始，日本、美國等國家就開始著手于混合動力汽車的研發，現已將其作為研發重點。目前世界上混合動力汽車已經超過了一百萬輛。較于國外我們國內的研發也不甘落后。我國“863”計劃中就專門列出了包括混合動力汽車在內的電動汽車專項。我們已確定了以混合電動汽車、純電動汽車、燃料電池汽車為“三縱”，以整車控制系統、電機驅動系統、動力蓄電池/燃料電池為“三橫”的研發布局，可以說我國的混合動力汽車在自主創新方面的成就也是值得贊嘆的。

4 結語

目前，在面對可持續發展的要求時，純電動汽車和燃料電池汽車技術還不夠成熟，同時難以實現工業化生產和使用。因此混合動力汽車的發展備受關注，即使由于各種條件限制，它還無法取代傳統內燃機汽車，但只要不斷對其進行完善，隨著機電技術以及相關控制技術和電化學應用的迅速發展，混合動力汽車將成為主流車型，進入大眾的生活。

參考文獻：

[1]孫哲浩，張彤.混合動力汽車動力系統和策略研究發展現狀[J].時代汽車，2018，000（008）：36-37.

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