混合動力汽車結(jié)構(gòu)與原理初探

河南職業(yè)技術(shù)學(xué)院 陳建 王德龍

前言

近年來，我國一直面臨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾問題。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車數(shù)量迅速增多，帶來了一定便利的同時(shí)，也給環(huán)境保護(hù)帶來了麻煩。汽車主要燃料是石油，大量的汽車運(yùn)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(yīng)社會的發(fā)展?；旌蟿恿ζ囀墙橛趦?nèi)燃機(jī)汽車和電動汽車之間的，同時(shí)具有內(nèi)燃機(jī)和電動動力的車型，既解決了內(nèi)燃機(jī)損耗燃料和排放污染物的問題，又解決了純電動車?yán)锍潭毯统杀靖叩膯栴}。因此混合動力汽車將會長時(shí)間的存在，并向新能源動力汽車過渡。

1 混合動力汽車的發(fā)展

內(nèi)燃機(jī)作為汽車的動力已經(jīng)經(jīng)過了很長時(shí)間的發(fā)展，有著非常成熟的技術(shù)，基本上解決了汽車運(yùn)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(jīng)濟(jì)發(fā)展對生態(tài)保護(hù)的要求越來越高，內(nèi)燃機(jī)已不再適應(yīng)社會的發(fā)展。內(nèi)燃機(jī)汽車會燃燒大量石油，產(chǎn)生廢氣，極大地破壞了生態(tài)環(huán)境。于是，各個(gè)國家開始尋找最有利的資源來作為汽車的主要?jiǎng)恿?。電動汽車無污染、耗費(fèi)資源少，成為各國競相追逐的熱點(diǎn)。但是，電動汽車需要蓄電池，致使成本過高，而且當(dāng)前的技術(shù)不能保證足夠的里程供電，所以電動汽車的普及仍需要進(jìn)一步的改進(jìn)?；旌蟿恿ζ嚰瘍?nèi)燃機(jī)和電動能源為一體，可以在二者之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，有效解決了電動汽車所存在的問題?；旌蟿恿ζ嚪犀F(xiàn)代社會發(fā)展的要求，將會在很長一段時(shí)間存在著。在我國人均資源短缺、環(huán)境污染嚴(yán)重的情況下，對混合動力汽車進(jìn)行研究有著非常重要的實(shí)際意義。

2 串聯(lián)式混合動力汽車結(jié)構(gòu)與原理

串聯(lián)式混合動力汽車主要是由電池的電能驅(qū)動車輛，由內(nèi)燃機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，把產(chǎn)生的電能傳送到電池中，由蓄電池存電。串聯(lián)式混合動力汽車由電能控制，當(dāng)電能過低時(shí)，由內(nèi)燃機(jī)提供動力，同時(shí)將蓄電池的電能充滿，在遇到特殊路段需要較大能量時(shí)，如上坡，也會自動轉(zhuǎn)換到以內(nèi)燃機(jī)提供動力為主，以便最大限度地節(jié)省能量。

串聯(lián)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(diào)整蓄電池的電量，最大限度地發(fā)揮內(nèi)燃機(jī)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(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的，并且能夠充分發(fā)揮電動機(jī)的作用，提高資源的利用率。但是，由于發(fā)電機(jī)把電能向電池傳輸時(shí)會導(dǎo)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(lián)式混合動力汽車結(jié)構(gòu)與原理

并聯(lián)式混合動力汽車有內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)兩套驅(qū)動系統(tǒng)，既可以采取單獨(dú)使用的方式，也可以二者同時(shí)使用，通過不同的離合器來驅(qū)動車輛。電動機(jī)主要是在需要較大功率時(shí)使用，作為內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)充動力。在功率要求較低時(shí)也可以關(guān)閉發(fā)電機(jī)，由電動機(jī)提供能量，但這需要較大功率的發(fā)電機(jī)和較大容量的蓄電池。內(nèi)燃機(jī)還可以向電池輸送電能，保證有足夠電能驅(qū)動汽車。

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

4 混聯(lián)式混合動力汽車結(jié)構(gòu)與原理

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

5 結(jié)論

綜上所述，本文對串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理進(jìn)行了分析，并介紹了三者的優(yōu)缺點(diǎn)。隨著社會對生態(tài)環(huán)境的要求越來越高，汽車行業(yè)必須對動力系統(tǒng)進(jìn)行改造，設(shè)計(jì)出節(jié)約資源、廢氣排放量較少的動力系統(tǒng)，為環(huán)境保護(hù)作出貢獻(xiàn)。就我國當(dāng)前的能源狀況和技術(shù)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?；炻?lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)合了二者的優(yōu)勢，在汽車行業(yè)有著廣泛的應(yīng)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(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)的合理轉(zhuǎn)換。

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