混合動力汽車機電電子的現狀與發(fā)展趨勢探析

魏富德 王歡歡

摘要：現如今，隨著人們生活水平的提升，汽車早已成為人們外出時最重要的交通工具。不過，近些年來，隨著人們環(huán)保意識的增強，人們意識到，汽車排放的尾氣等對空氣造成污染，而且，汽車所采用的燃料是石油，這種不可再生資源日漸枯竭，在這種背景下，誕生了排放低的混合動力汽車。本文首先介紹了混合動力汽車的主要工作原理，又介紹了混合動力汽車機電電子系統(tǒng)的發(fā)展歷史與當下的情況，接著論述了混合動力汽車的現狀與將來的發(fā)展動向，旨在為汽車行業(yè)的發(fā)展提供參考。

Abstract： Nowadays， with the improvement of people's living standards， cars have long become the most important means of transportation when people go out. However， in recent years， as people’s awareness of environmental protection has increased， people have realized that exhaust emissions from automobiles cause air pollution， and that the fuel used by automobiles is petroleum， and this non-renewable resource is gradually depleted. In this context Next， low-emission hybrid vehicles were born. This article first introduces the main working principles of hybrid electric vehicles， then introduces the development history and current situation of the electromechanical and electronic systems of hybrid electric vehicles， and then discusses the current situation and future development trends of hybrid electric vehicles， aiming to contribute to the development of the automotive industry. for reference.

關鍵詞：混合動力汽車;機電電子;現狀;發(fā)展趨勢

Key words： hybrid electric vehicle;electromechanical and electronic;status quo;development trend

中圖分類號：U464? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）10-0182-02

1? 混合動力汽車的主要工作原理

所謂混合動力，一般情況下，指的是油與電相混合的動力，換言之，即把一些燃料，如柴油、汽油等和電能混在一起產生的動力。我們在日常生活中所見到的混合動力汽車，所采用的驅動力主要來自于電動機與發(fā)動機。

從目前的情況來看，混合動力汽車主要包括三種，第一種是串聯(lián)式，第二種是并聯(lián)式，第三種是混聯(lián)式。不過，究其本質，這幾種混合動力汽車都是由幾大部分組成的，第一部分是控制系統(tǒng)，第二部分是驅動系統(tǒng)，第三部分是輔助動力系統(tǒng)，第四部分是動力電池組。

以并聯(lián)式的混合動力汽車為例，這種汽車既可以靠電動機和發(fā)動機一同提供動力，也可以單獨依靠電動機或者發(fā)動機提供動力，至于到底采用哪一種，要根據具體的情況而定。例如，汽車在往上爬坡時，需要較強的動力，此時電動機與發(fā)動機一起為汽車提供相應的動力。汽車在處于巡航模式的時候，可以只靠電動機或者是只靠發(fā)動機提供動力，維持一定的速度。而且，被當成動力輸出的電動機可被視同于發(fā)電機，直接為電池組充電。這種情況下，排量比較小的發(fā)動機就可以為汽車提供排量比較大的發(fā)動機才能夠提供的動力。如此一來，在確保汽車性能的基礎上極大地提高了效率，從而達到節(jié)約能源、減少排放的主要目的。

2? 混合動力汽車機電電子系統(tǒng)的概況

機電電子是混合動力汽車中非常重要的一部分，正是通過機電電子系統(tǒng)，混合動力才能夠成為現實。

2.1 混合動力汽車機電電子系統(tǒng)的發(fā)展史

在國外，混合動力汽車很早就已經出現并有一定的發(fā)展了。早在20世紀90年代，國外的很多有名的汽車公司就在混合動力汽車方面投入了巨額資金，開始對其進行深入地研究。與此同時，還對機械技術與電子技術進行了系統(tǒng)地研究，把現代電子技術、控制技術等有機地融合在一起，發(fā)展至今，已經有了一定的規(guī)模。期間，在對汽車機電進行研發(fā)的過程中，將電子技術應用其中，取得了一定的效果。即借助于電子技術，把傳統(tǒng)的燃油動力進行了改良，研發(fā)出混合動力車這種能夠充分展現電子技術優(yōu)勢的交通工具[1]。

在我國國內，早在“十五”期間，就對混合動力汽車進行了專題研究，當時主要是我國的著名汽車企業(yè)，如長安汽車與一汽等對此進行研究。這些汽車公司早已走出了研制階段，步入量產階段，而且呈現為一定的規(guī)模。

2.2 混動汽車機電電子系統(tǒng)的現狀

對于混合動力汽車而言，其最重要的技術就是機電電子系統(tǒng)。對于該系統(tǒng)而言，其中最主要的是控制系統(tǒng)，涉及三大部分，第一部分是電池管理系統(tǒng)（BMS），第二部分是驅動電機控制器（HEV/EV）系統(tǒng)，第三部分是整車控制器。

第一，混合動力汽車借助于電池管理系統(tǒng)，可以產生智能化的工作方案。眾所周知，混合動力汽車擁有較多的電池，而且電池的容量也比較大，所以，電池管理系統(tǒng)在混合動力汽車中發(fā)揮著非常重要的作用。電池管理系統(tǒng)所采用的電池控制器種類比較多，有微控制器MCU等，現已形成了產業(yè)化。第二，所謂驅動電機控制系統(tǒng)，是一種自動化系統(tǒng)，主要作用是負責驅動電機并對電機進行控制。該系統(tǒng)中不僅有電動機的高性能微控制器，還有不同種類的傳感器以及功率器件等等。現已形成了產業(yè)鏈。第三，對于混合動力汽車而言，其重點的部件就是整車控制器，它主要是對一些部件的信號進行采集，如制動踏板信號等，而且對網絡信息予以系統(tǒng)地管理、分析等，在進行了判斷之后，對于下層的不同部件控制器予以控制。整車控制器的功能繁多，比如對整車驅動予以控制、管理網絡等[2]。

3? 混合動力汽車的現狀

現如今，混合動力汽車深受人們的歡迎，而且國家也為混合動力汽車的發(fā)展提供了較好的政策。所以，當下的混合動力汽車的發(fā)展狀況不錯，而且有發(fā)展越來越佳的勢頭。

當下，燃油汽車與電動汽車的發(fā)展陷入了瓶頸。燃油汽車從誕生至今已有很長的時間，雖然在技術方面較為成熟，但由于其排放的氣體會污染環(huán)境，且所采用的石油資源具有無法再生的特點，所以人們對其發(fā)展一致不看好;而電動汽車目前尚且無法解決電池的問題，所以面臨著一定的發(fā)展方面的問題。而混合動力汽車汲取了燃油汽車的優(yōu)勢與電動汽車的優(yōu)勢，而且符合節(jié)能減排的要求，所以也來越受到消費者的喜愛[3]。

從目前的混合動力汽車的發(fā)展情況來看，它不但環(huán)保，而且擁有較為先進的技術。國外在混合動力汽車方面的發(fā)展較為先進，而我國在混合動力汽車方面所進行的研究起步較晚，在技術方面尚有提高的空間，與國外發(fā)達國家尚有一定的差距。

4? 混合動力汽車的發(fā)展趨勢分析

混合動力汽車所采用的是一種全新的技術，有著廣闊的發(fā)展空間。相較于燃料汽車或者是電動汽車，混合動力汽車具有極大的優(yōu)勢，而且擁有的發(fā)展前景極佳。

混合動力汽車最主要的發(fā)展優(yōu)勢是具有節(jié)能環(huán)保的性能。現如今，隨著人類活動對環(huán)境的肆意破壞，環(huán)境問題成為最重要的問題，人們的環(huán)保意識越來越強，而混合動力汽車比燃料汽車的尾氣排放量低，污染也相對較低，所以深受各國的重視，無論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，都投入一定的資金對混合動力汽車所采用的相關技術進行研究，并安排科研水平較高的科研人士從事相關研究工作，極大地促進了混合動力汽車相關技術的提升，混合動力汽車的性能也因此有了極大地提高，隨之而來的，是制造混合動力汽車所需投入的成本的持續(xù)降低[4]。

在這些綜合因素的影響下，混合動力汽車被越來越多的人所認可。相信隨著混合動力汽車相關技術的持續(xù)發(fā)展，這種類型的汽車會成將來的一大趨勢。

不過，由于種種原因，混合動力汽車在很多技術方面尚未突破，尚有提升的空間，有一些非常重要的技術尚未得到妥善解決。特別是在控制技術、電池技術等諸多方面，仍需要進一步的研究。因此，混合動力汽車要從以下方面入手逐步提升。

4.1 持續(xù)提升控制技術

要更好地發(fā)展混合動力汽車，就要從控制技術入手，持續(xù)提升其控制技術。因為對于混合動力汽車而言，控制技術可以稱得上是重中之重。要從其能源管理入手，對其能源予以控制，如此一來，方可更好地挖掘混合動力汽車的潛力，使其潛能得到更好地發(fā)揮。與此同時，還能有效調整混合動力汽車的動力系統(tǒng)，使動力系統(tǒng)的協(xié)調能力得以提升。

再者，在研發(fā)混合動力汽車時，最至關重要的一步即根據混合動力汽車的類型運用相應的控制系統(tǒng)，即對于不同類型的混合動力汽車，選用不同種類的控制系統(tǒng)，因為對于混合動力汽車的研制而言，控制技術發(fā)揮著關鍵的作用，該技術的提升能夠顯著提升混合動力汽車的研發(fā)水平，從而更好地控制混合動力汽車，使其運行情況處于最佳狀態(tài)。

4.2 持續(xù)提升電池技術

在混合動力汽車中，電池也是非常關鍵的一部分。混合動力汽車需要電動機提供動力，所以對電池有一定的要求。混合動力汽車的運行與電池的質量有密切的關系，電池的質量越高，混合動力汽車運行的越好;反之，混合動力汽車運行的越差。在混合動力汽車運行的過程中，電池在放電、充電的階段不斷循環(huán)，而且這種循環(huán)是非周期性。由此可見電池的品質對混合動力汽車的巨大影響。

能夠充分滿足混合動力汽車需求的電池要有較高的性能、有較長的使用壽命，還要有較低的成本，此外，要擁有能夠達到高能量的密度，還要具備高功率。唯有如此，方可提升混合動力汽車的整體性能，確保混合動力汽車的使用。因此，要對電池技術進行進一步研究。

4.3 使生產成本有效降低

目前，混合動力汽車所應用的有些技術尚處于研究之中，尚未步入成熟的階段，所以依舊需要投入許多資金進行相關研究，這么一來，就會導致混合動力汽車的成本提高，其售價自然水漲船高。雖然當下隨著研發(fā)技術的提升，其成本有了一定程度的降低，在相對于有些類型的汽車而言，依舊相對較高。

對于購買汽車的群體而言，價格依舊是決定其是否購買混合動力汽車的原因之一。要激發(fā)人們的購買意愿，就要采取各種措施，不僅要有效降低混合動力汽車在研發(fā)方面的成本，還要有效降低混合動力汽車在生產方面的成本。當下，無論是在混合動力汽車的研發(fā)階段還是在混合動力汽車的出售階段，國家都有相應的支持，都有相應的補貼，不過，對于整個混合動力汽車行業(yè)發(fā)展而言，仍有一定的差距。因此，為了更好地促進混合動力汽車的購買率和使用率，國家應當增加扶持力度，為混合動力汽車的發(fā)展提供更多的幫助。從本質上來說，混合動力汽車的研發(fā)技術和生產技術只有達到一定的水準，其生產成本才能有效地降低，進而使其擁有更加廣闊的市場，獲得更好地發(fā)展。

5? 結語

綜上所述，現如今，人們越發(fā)注重環(huán)保節(jié)能，而混合動力汽車與人們的環(huán)保理念相符，且越來越受到人們的歡迎。目前，純電動汽車的跨水平發(fā)展尚需一定的時日，在此期間，提升混合動力汽車的機電電子技術，促進混合動力汽車的發(fā)展，是最佳選擇。此外，我國應當順應這一必然趨勢，在混合動力汽車行業(yè)投入更多的人力和物力，促使混合動力汽車相關技術的快速迭代和發(fā)展，不斷提升混合動力汽車的控制技術和電池技術，有效降低混合動力汽車的生產成本，促使混合動力汽車行業(yè)更好更快地發(fā)展。

參考文獻：

[1]鄶金業(yè).混合動力汽車機電電子發(fā)展現狀及發(fā)展趨勢[J].科技風，2019（02）：142.

[2]張磊.混合動力汽車機電電子發(fā)展現狀及發(fā)展方向[J].電子技術與軟件工程，2019（01）：237.

[3]王小峰，于志民.中國新能源汽車的發(fā)展現狀及趨勢[J].科技導報，2016，34（17）：13-18.

[4]黃賢廣，林逸，何洪文，魏躍遠.混合動力汽車機電動力耦合系統(tǒng)現狀及發(fā)展趨勢[J].上海汽車，2006（07）：2-5.