淺談混合動力汽車要解決的關(guān)鍵技術(shù)

摘 要：隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展起來，能源短缺與環(huán)境問題日益凸顯，混合動力汽車作為一種新型節(jié)能環(huán)保汽車應(yīng)運(yùn)而生?；旌蟿恿ζ嚺c現(xiàn)在市面上出售的內(nèi)燃機(jī)汽車相比，它不單單在節(jié)油和環(huán)保上具有明顯的優(yōu)勢，而且其在動力性能和行駛里程方面也絲毫不遜色?；谝陨现T多優(yōu)點(diǎn)而日漸成為現(xiàn)今各大大型汽車公司研發(fā)的熱點(diǎn)。近幾年國內(nèi)外各大大型汽車公司在混合動力汽車方面的研究成果卓越，并且還提出了一系列其迫切需要攻克的技術(shù)難題。

關(guān)鍵詞：混合動力；發(fā)展?fàn)顩r；關(guān)鍵技術(shù)

1 混合動力電動汽車的基本構(gòu)成及其特點(diǎn)

所謂混合動力電動汽車，顧名思義是指在同一輛汽車上同時安裝兩個動力系統(tǒng)，即電力驅(qū)動系統(tǒng)和輔助動力單元的汽車，其中電力驅(qū)動系統(tǒng)是利用電動機(jī)為汽車提供驅(qū)動力，這是汽車驅(qū)動力的主要來源。而輔助動力單元是燃燒石油、天然氣這類化石燃料的原動機(jī)或由原動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)組，這為汽車的驅(qū)動提供輔助動力。這樣的組合在充分利用內(nèi)燃機(jī)汽車帶來的方便、快捷優(yōu)點(diǎn)，又可以發(fā)揮電動汽車節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，同時還可以避免他們各自作為動力系統(tǒng)所帶來的缺點(diǎn)。這樣一來就可以從根本上解決當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)汽車排放量高和油耗量大的的問題，而不用通過限行、搖號等治標(biāo)不治本的方法了。

2 混合動力電動汽車的基本構(gòu)成

根據(jù)混合動力電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)分為串聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)、并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)和混聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)3種類型。

2.1 串聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)

原動機(jī)通過在內(nèi)燃機(jī)中燃燒石油、天然氣等化石燃料經(jīng)過一些列化學(xué)反應(yīng)獲得原動力，發(fā)電機(jī)在將其動能轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)行發(fā)電，控制器將發(fā)電機(jī)帶來的電能輸送到蓄電池進(jìn)行電能的儲存，或用于電動機(jī)上將電能轉(zhuǎn)化為動能，在變速機(jī)構(gòu)下為汽車提供驅(qū)動力。原動機(jī)輸出動能和電動機(jī)發(fā)電需求電能通過電池進(jìn)行中轉(zhuǎn)。頻繁啟動、加速行駛和低速運(yùn)行對原動機(jī)工況有非常高的要求，其必須在最佳工況點(diǎn)附近持續(xù)運(yùn)作，以此來提供頻繁啟動所需穩(wěn)點(diǎn)的驅(qū)動力，串聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)才能到達(dá)這一要求。但是串聯(lián)式結(jié)構(gòu)的使用有一定缺陷，它會降低整個驅(qū)動系統(tǒng)的效率，因?yàn)榘l(fā)電機(jī)提供的電能與電動機(jī)提供的機(jī)械能在相互轉(zhuǎn)化過程中一定會有能量損失，故大客車常選用此系統(tǒng)。

2.2 并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng).

發(fā)動機(jī)與電動機(jī)分別向汽車提供驅(qū)動力，因?yàn)橹虚g沒有能量的轉(zhuǎn)換，所以不存在能量的損失，系統(tǒng)整體效率得以提高。但是并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)也有其不足，由于發(fā)動機(jī)直接與車輛的驅(qū)動輪連接，因而汽車具體行駛工況會隨著發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況的變化而改變。

2.3 混聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)

發(fā)動機(jī)的機(jī)械能一部分給驅(qū)動橋， 用于汽車啟動所需的驅(qū)動力；而另一部分則給發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能要么輸送給電動機(jī)用于轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。驅(qū)動系統(tǒng)在汽車低速行駛時，主要以串聯(lián)方式工作，使原動機(jī)穩(wěn)點(diǎn)在最佳工況點(diǎn)附近運(yùn)作；而在汽車高速行駛時， 則以并聯(lián)方式工作用以提高系統(tǒng)整體的效率。因此混聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)不僅利用了串聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)獲得了較大的驅(qū)動力，也利用了并聯(lián)式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的較高的系統(tǒng)效率，使原本單一工作的發(fā)電機(jī)、發(fā)動機(jī)、電動機(jī)等部件有更多靈活、多變的組合，從而使汽車在復(fù)雜的工況下仍能選擇出相對較優(yōu)的驅(qū)動系統(tǒng)，從而更好的完成運(yùn)行。

3 混合動力汽車的發(fā)展?fàn)顩r

3.1 國外發(fā)展?fàn)顩r

從1980年以來，國外各大品牌汽車公司開始把目光投向電動汽車和混合動力汽車，這為混合動力汽車的客觀發(fā)展提供了條件。進(jìn)入21 世紀(jì)后， 混合動力汽車更是迎來了發(fā)展的黃金時期，為了將混合動力汽車從實(shí)驗(yàn)室的研發(fā)階段迅速投入實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用階段，以獲得豐厚的利益，各國根據(jù)自己的品牌特點(diǎn)，推出了不同類型的產(chǎn)品。

1991年大眾公司首次推出了混合動力微型汽車，最高時速為131km/h，每百公里消耗1.4L汽油和13kW/h的電能，它的問世，立刻引來外界廣泛的關(guān)注，混合動力汽車的研發(fā)全面展開。

1997年，豐田公司推出了名為Prius的混聯(lián)式混合動力電動汽車，最高時速可達(dá)到140km/h，起行駛車程與普通汽車不相上下，憑借其優(yōu)良的性能，深受消費(fèi)者的喜愛。自上市來豐田Prius混合動力汽車全球已經(jīng)賣出了超過12萬輛，是至今為止銷量最好的。

3.2 國內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

混合動力系統(tǒng)汽車的研究在我國起步相對較晚，我國首輛混合動力客車于1999年問世。2001年底，為應(yīng)對日益惡劣的環(huán)境問題和國外混合動力汽車進(jìn)入國內(nèi)市場給我國傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)帶來的巨大沖擊和挑戰(zhàn)，我國啟動了電動汽車科技攻關(guān)項(xiàng)目，由國家投資讓高校、企業(yè)參與研發(fā)，攻克電動汽車的技術(shù)難題?；旌蟿恿ζ嚾缬旰蟠汗S般很快涌現(xiàn)出來，東風(fēng)電動車輛股份有限公司率先開發(fā)出混合動力轎車，隨后天津清源電動車輛有限公司開發(fā)出混合動力中型客車，其最大的亮點(diǎn)在改善燃油燃燒效率上，與傳統(tǒng)汽車相比其效率提高了15%以上，這是難以想象的；近來長安集團(tuán)也已開始了混合動力汽車的研發(fā)，其下的“羚羊”品牌的混合電動車由其獨(dú)立自主研發(fā)，沒有借助國外技術(shù)，這在國內(nèi)還是非常罕見的。據(jù)悉，長安公司的首款混合動力汽車將于2006年開始正式投入生產(chǎn)。奇瑞、華普等國內(nèi)其他汽車公司為了爭奪市場份額，目前也在緊張地進(jìn)行混合動力汽車的研究。

4 混合動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)

混合動力汽車要想投入實(shí)用生產(chǎn)階段，其面臨技術(shù)難題包括以下幾個方面：

4.1 混合動力單元技術(shù)

為了減少排放量、降低油耗量，需要使發(fā)動機(jī)始終處在低油耗區(qū)下工作，這就要求控制系統(tǒng)能夠根據(jù)運(yùn)行的工況適時開關(guān)。先進(jìn)的檢測系統(tǒng)用以適時檢測工況，成熟可靠的動力復(fù)合裝置用以調(diào)節(jié)驅(qū)動力的大小，這兩者的功率需要合理的分配才能最終達(dá)到控制的要求。

4.2 能量存儲技術(shù)

汽車在加速和爬坡時需要較大的驅(qū)動力，這就需要較高功率比的能量存儲裝置提供大功率，以此提供較大的驅(qū)動力。

4.3 能量的高效利用

充電能力是衡量一塊充點(diǎn)電池的重要指標(biāo)之一，快速的充電能力是一塊蓄電池必不可少的，良好的蓄電池能及時收回剎車時的動能?，F(xiàn)今的高功率電池往往能到達(dá)快速充電的要求，但是接受能力方面卻差強(qiáng)人意，以至于不能及時回收剎車時的動能，這個問題不解決，就不能高效的利用能量。

5 結(jié)束語

綜上，混合動力汽車與傳統(tǒng)型汽車相比，雖然仍有些許不足，但是其在節(jié)能和排放上顯然更勝一籌。就目前來說， 雖然混合動力汽車的價格比傳統(tǒng)汽車高，但是作者堅信隨著各國日趨嚴(yán)厲的立法環(huán)境，科技的不斷發(fā)展，混合動力汽車性能將會日益提高，其研發(fā)的成本也一定會不斷降低，市場份額在今后三四十年內(nèi)不斷攀升必然是一種趨勢。盡管從長遠(yuǎn)的角度看來，混合動力汽車只是一種過渡車型，但是不可否認(rèn)的是它仍然具有較好的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：雷賢菊（1965-05-29），女（漢族），四川省大竹縣人，畢業(yè)學(xué)校四川工業(yè)學(xué)院汽車工程系，工作單位：達(dá)州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系，副教授，主要從事工科類專業(yè)基礎(chǔ)課及汽車類專業(yè)課的教學(xué)工作。endprint