混合動力電動汽車的使用與維護(hù)策略分析

鄒世德

摘 要：混合動力電動汽車具備串聯(lián)式，并聯(lián)式和混聯(lián)式的電動汽車結(jié)構(gòu)，不同的結(jié)構(gòu)有不同的使用方法和維護(hù)策略。混合動力電動汽車由于其環(huán)保、排放量低等優(yōu)勢，被國家大力推廣使用。然而，就目前的情況而言，混合動力電動汽車的使用和維護(hù)策略依舊存在不足。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)立足實際情況，對混合動力電動汽車的使用和維護(hù)做好相關(guān)的設(shè)計和規(guī)劃，讓電動汽車能夠得到良好的使用和維護(hù)。

關(guān)鍵詞：混合動力;電動汽車;使用;維護(hù)

傳統(tǒng)的純電動汽車可以通過多樣化的能源轉(zhuǎn)變，類自身的負(fù)載和動能提供動力，最終實現(xiàn)資源尾氣的零排放。這種工作原理可以在很大程度上落實保護(hù)環(huán)境、節(jié)約資源的基本國策，但是卻不利于電動汽車的商品化推廣。隨著電動汽車的商品化，電動汽車較短的行駛距離、較低的電池密度以及較高的生產(chǎn)成本為電動汽車的推廣帶來了不少的阻礙?；诖朔N情況，技術(shù)人員對混合動力電動汽車進(jìn)行了開發(fā)?；旌蟿恿﹄妱悠嚥粌H能夠保持傳統(tǒng)電動汽車的低排放無污染特點，而且可以在此基礎(chǔ)上結(jié)合傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的高能量長處，讓電動類汽車能夠在全面落實保護(hù)環(huán)境基本國策的同時，更加方便人們的使用?？傮w上看，混合動力電動汽車是目前新能源汽車發(fā)展的重要趨勢。

1 混合動力電動汽車的概念

所謂混合動力電動汽車，即：主要依靠電力進(jìn)行驅(qū)動，車的內(nèi)部含有兩個動力源的電動汽車。該類電動汽車主要驅(qū)動力來源于內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)，其既具備環(huán)保無污染的特點，又具備以內(nèi)燃機(jī)為主要驅(qū)動力的傳統(tǒng)汽車的速度快、動力強(qiáng)、效率高的特點。混合動力電動汽車動力來源可以從多種方式得以體現(xiàn)，主要包括以下幾種：蓄電池，燃料電池、太陽能電池等?？傮w上看，混合動力電動汽車既有傳統(tǒng)汽車的優(yōu)勢，又有現(xiàn)代汽車的環(huán)保，是一類非常值得被開發(fā)的汽車產(chǎn)業(yè)。

2 混合動力電動汽車的類型

混合動力汽車的分類有多種，其中按驅(qū)動的聯(lián)結(jié)方式分為：串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式，主要介紹如下：

2.1 串聯(lián)式

串聯(lián)式混合動力電動汽車的能源主要通過電機(jī)驅(qū)動車輛，電機(jī)的電能由電池或發(fā)動機(jī)提供，發(fā)動機(jī)與車輪之間沒有機(jī)械連接，發(fā)動機(jī)只通過發(fā)電機(jī)給電池充電或直接將電能供應(yīng)給電機(jī)。這種連接方式能夠使發(fā)動機(jī)保持在穩(wěn)定、高效、低污染的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，將有害氣體的排放控制在最低范圍，同時結(jié)構(gòu)簡單。但是，此種結(jié)構(gòu)對驅(qū)動電機(jī)的功率要求較大。許多驅(qū)動電機(jī)無法滿足如此大的功率需求，會在行駛過程中出現(xiàn)熄火斷電的現(xiàn)象。而且要求電池組和發(fā)動機(jī)的功率接近或等于驅(qū)動電機(jī)功率，因此相應(yīng)的電池組、驅(qū)動電機(jī)、發(fā)動機(jī)的質(zhì)量和體積都會相應(yīng)較大，不適于中小型車輛。在能量傳遞和轉(zhuǎn)化的過程中，損失也較大。

2.2 并聯(lián)式

所謂并聯(lián)式混合汽車，即：能源能夠通過兩個動力設(shè)備，以并聯(lián)的方式進(jìn)行同時傳播。相較于串聯(lián)式的傳播方式而言，并聯(lián)的傳播方式能夠給電車帶來更多的動力，但是同時也存在著一些問題。我們可以從以下三類并聯(lián)式混合汽車來對其進(jìn)行分析：

發(fā)動機(jī)軸動力組合式電動汽車動力設(shè)備為發(fā)動機(jī)和電動機(jī)，二者的動力在發(fā)動機(jī)輸出軸上進(jìn)行組合，然后通過相關(guān)的變速系統(tǒng)來進(jìn)行能量的傳輸與改變。動力組合器動力組合式電動汽車的功率小于同類型、同級別的內(nèi)燃機(jī)汽車，但是由于電動/發(fā)電機(jī)一般要求可以獨立驅(qū)動車輛，因此電動/發(fā)電機(jī)的功率與發(fā)動機(jī)相近，電池組要比發(fā)動機(jī)軸組合式電動汽車的電池組大一些，質(zhì)量也更重一些。另外動力組合器一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高、維修不是很方便。驅(qū)動輪組合式電動汽車具備以下幾種設(shè)備：電動機(jī)或者發(fā)電機(jī)、發(fā)動機(jī)、驅(qū)動電機(jī)。發(fā)動機(jī)軸上的裝置可以各自驅(qū)動一組車輪。

2.3 混聯(lián)式

混聯(lián)式混合動力電動汽車綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)組成，主要由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動電機(jī)三大動力總成組成。發(fā)動機(jī)基本保持穩(wěn)運高效、節(jié)能的運轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)和電池供給驅(qū)動電動機(jī)電能以驅(qū)動電動汽車行駛。其優(yōu)點為：兼顧串聯(lián)和并聯(lián)兩者優(yōu)點，可靈活控制發(fā)動機(jī)和電機(jī)。其缺點為：第一、控制兩個電機(jī)和一臺發(fā)動機(jī)，還有不同的工作模式，控制難度大、成本高;第二、動力部件相對較多，成本要高于其他類型的混合動力，車的總重量較大。

3 混合動力電動汽車在使用時可能存在的問題

3.1 控制器故障

在實際應(yīng)用的過程中，由于周圍溫度、濕度、振動、粉塵、有毒有害氣體等使用環(huán)境的影響，會導(dǎo)致控制器的具體性能發(fā)生變化，比如：制動電路受到阻礙、控制電壓過低或者過高、急減速等問題出現(xiàn)。除此之外，由于各控制器之間僅僅通過一條總線來進(jìn)行信息的傳播，這容易導(dǎo)致延時情況的出現(xiàn)，進(jìn)而難于滿足瞬態(tài)協(xié)調(diào)控制的需要。此種情況非常容易導(dǎo)致動力中斷、換擋沖擊等問題的出現(xiàn)，十分不利于混合動力電動汽車的維護(hù)與使用。顯然以上的情況都是駕駛員不愿意看到的，會影響整車的駕駛平順性、動力性甚至是行車安全。再者，由于各控制器的控制信息無法全面實時共享，各子系統(tǒng)控制器采用各自的控制策略和算法，在混合動力系統(tǒng)控制策略開發(fā)時，通常無法實現(xiàn)真正的由上而下的頂層設(shè)計，各子系統(tǒng)的單獨開發(fā)、分開調(diào)試往往會延長設(shè)計周期，并且還會影響系統(tǒng)的動態(tài)性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。

3.2 動力電池故障

3.2.1 動力電池通訊故障

正常情況下，出于節(jié)約燃油、保護(hù)環(huán)境的考慮，混合動力車輛盡量通過電池為車輛行駛提供動力。電池與整車電控單元之間建立通訊連接，整車電控單元向電池發(fā)送控制指令，控制電池的充/放電功率，并接收電池發(fā)送的電池狀態(tài)。當(dāng)電池與整車電控單元之間發(fā)生通訊故障時，整車電控單元接收不到電池狀態(tài)，無法得知電池工作狀態(tài)時，現(xiàn)有技術(shù)中或者直接切斷車輛動力，或者啟動熱動力源直接驅(qū)動車輛行駛。

3.2.2 動力電池老化，性能下降

就目前的情況而言，動力電池存在因為使用不當(dāng)而導(dǎo)致電池老化速度加快，性能下降，壽命縮短的現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為以下兩點：

（1）電池的使用環(huán)境溫度過高，散熱條件差，導(dǎo)致電池內(nèi)部壓力和活力下降，進(jìn)而導(dǎo)致電池的模板老化速度加快，難以滿足相關(guān)行駛里程需要的動力[2]。

（2）電池的充電時間過長或者因為外部短路或者內(nèi)部短路而導(dǎo)致電流過猛，進(jìn)而導(dǎo)致的電壓超標(biāo)現(xiàn)象發(fā)生。

3.3 電動機(jī)故障

（1）由于電源未接通、逆變器控制原因、定子繞組故障（斷路、短路、接地和連接錯誤）和電源電壓太低而導(dǎo)致的電動機(jī)零負(fù)載時無法啟動現(xiàn)象。

（2）由于定子、轉(zhuǎn)子繞組斷路，繞組引出線始末端接錯或繞組內(nèi)部接反，電動機(jī)負(fù)載過大或被卡住，電源未能全部接通而導(dǎo)致的電動機(jī)通電后無法啟動。

（3）由于輸電線一相斷線或定子繞組一相斷路，造成走單相;過載;繞組匝數(shù)不對;通風(fēng)不良而導(dǎo)致的定子過熱現(xiàn)象。

（4）由于繞組受潮或被水淋濕;繞組絕緣粘滿粉塵;油垢引出線絕緣老化破裂和繞組絕緣老化而導(dǎo)致的絕緣電阻較低現(xiàn)象。

（5）由于軸承磨損，有故障;定子、轉(zhuǎn)子鐵芯松動;電壓不平衡;繞組有故障（如短路、接錯等）;軸承缺少潤滑脂;氣隙不均勻，定子、轉(zhuǎn)子相擦而導(dǎo)致的電動機(jī)運行有雜音問題。

（6）由于潤滑脂脂質(zhì)不好，含有雜質(zhì);潤滑脂含量過多或過少;軸承與軸和端蓋配合過松或過緊;軸承內(nèi)相擦;油封間隙配合太緊;電機(jī)兩側(cè)端蓋或軸承蓋未裝平;軸承有故障，磨損，有雜物等;軸承間隙過大或過小而導(dǎo)致的軸承發(fā)熱超標(biāo)問題。

（7）由于電源電壓不平衡和繞組有故障（匝間短路、某線圈組接反等）、繞組首端接錯而導(dǎo)致的電動機(jī)空載電流不平衡問題。

4 混合動力電動汽車的使用與維護(hù)方法

4.1 動力電池的使用與維護(hù)

混合動力騎車除了具備專門的低壓電池之外，還具備獨立的動力電池運動系統(tǒng)。該系統(tǒng)屬于一種高壓系統(tǒng)，內(nèi)部蘊含著多種高能存儲方式，因此在日常使用與維護(hù)時應(yīng)當(dāng)著重注意保養(yǎng)。其在使用和保養(yǎng)的過程中應(yīng)當(dāng)注意以下問題：

（1）電池在閑置不用時，應(yīng)當(dāng)盡量保證定期充電，盡量能夠每月充一次電，這樣能夠有效防止動力電池在存放期間由于虧電而造成電池主板老化，縮短電池壽命[3]。

（2）應(yīng)根據(jù)實際情況，定期檢查每個單個電池的電量，檢查各個單元之間的電能是否均衡，以此來避免由于各個電池之間電量不均衡而導(dǎo)致的電池整體性能下降現(xiàn)象發(fā)生。

（3）在車輛剛剛啟動、加速或者爬坡時，應(yīng)盡量避免一次性猛踩加速板的現(xiàn)象發(fā)生，以此來防止由于瞬間電流過大而導(dǎo)致的電池主板損壞現(xiàn)象發(fā)生。

（4）在車輛行駛的過程中，應(yīng)當(dāng)盡量避免頻繁的剎車和啟動現(xiàn)象，以此來增加電池壽命，保障電池電量儲存性能。

（5）如果電池在可持續(xù)里程內(nèi)突然出現(xiàn)了電量大幅度下降的情況，應(yīng)該及時對其進(jìn)行檢查修理。在使用過程中，一定要防止電池過度充電，過度放電的現(xiàn)象發(fā)生。

（6）動力電池系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在通風(fēng)條件好、散熱條件好的環(huán)境下工作。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)實際情況，及時檢查電池溫度系統(tǒng)傳感器，并每日檢查動力電池系統(tǒng)的電氣連接部件，以避免氧化，腐蝕，短路等，從而導(dǎo)致整個車輛系統(tǒng)無法供電的現(xiàn)象發(fā)生。

4.2 電動機(jī)的使用與維護(hù)

電動機(jī)的使用與維護(hù)對于混合動力電動汽車而言十分重要，其使用與維護(hù)的注意事項主要有以下幾點：

（1）行車前牢記檢查電機(jī)與電源或接地線之間的連接是否可靠，是否良好，以避免氧化腐蝕的現(xiàn)象發(fā)生。

（2）行車前牢記檢查電機(jī)是否正常運行。如果不正常，請專業(yè)人員檢查電機(jī)內(nèi)部，觀察軸承是否有彈性，潤滑是否正常等。

（3）定期檢查電機(jī)溫度傳感器和位置傳感器是否正常工作，定期檢查高壓控制器與電動機(jī)低壓控制器之間的接口是否與電動機(jī)和車輛控制器可靠連接，是否需要專業(yè)維護(hù)。

（4）定期采取降溫措施，為電動機(jī)工作提供適宜的環(huán)境，以此來延長電動機(jī)的使用壽命。

5 結(jié)束語

綜上所述，合理的使用和維護(hù)方式，對于延長混合動力電動汽車的壽命、節(jié)約相關(guān)的電動汽車建設(shè)資源而言非常重要?？傮w上看，混合動力電動汽車可以通過上述方式，進(jìn)行使用和維護(hù)，以此來達(dá)到延長自身使用壽命，全面落實節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境的基本國策的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]混合動力汽車的維護(hù)與保養(yǎng)[J].汽車工程師，2019（1）：59.

[2]梁梟.關(guān)于混合動力汽車的安全穩(wěn)定性[J].青春歲月，2017（6）：453-453.

[3]修玲玲.混合動力汽車概述及其維護(hù)與保養(yǎng)[J].遼寧省交通高等專科學(xué)校學(xué)報，2017，19（4）：15-17.