增程式電動(dòng)車的結(jié)構(gòu)原理及實(shí)際工況分析

芮辰晅

摘要：近些年來國(guó)民的環(huán)保意識(shí)正在不斷地增強(qiáng)，環(huán)境污染的問題也引起了人們高度的關(guān)注。汽車行業(yè)是能源消耗比較大的一個(gè)行業(yè)，對(duì)于空氣環(huán)境的污染也相對(duì)較大。為了能夠更好地實(shí)現(xiàn)汽車行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，目前電動(dòng)汽車業(yè)的發(fā)展不斷地?cái)U(kuò)大。但是純電動(dòng)汽車其實(shí)存在著很多技術(shù)性的問題，這樣使得純電動(dòng)汽車并沒有得到有效的推廣，取而代之的增程式調(diào)動(dòng)汽車得到了有效的發(fā)展。本文針對(duì)增程式電動(dòng)汽車的具體結(jié)構(gòu)原理還有實(shí)際的工況進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞：增程式電動(dòng)車;結(jié)構(gòu)原理;實(shí)際工況

0 ?引言

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，目前汽車的數(shù)量和規(guī)模都在逐漸的增加。這也給世界的環(huán)境造成了一定的威脅。汽車本身就是一個(gè)能源消耗比較大的產(chǎn)品，因此傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)型汽車根本不能夠滿足相關(guān)的排放法規(guī)的要求。為了能夠有效地解決這一問題我們也開發(fā)了電動(dòng)汽車。但是純電動(dòng)汽車應(yīng)用的是電池，相對(duì)成本較高費(fèi)用過于昂貴，因此并沒有得到有效的推廣。但是一些歐美發(fā)達(dá)國(guó)家積極地開發(fā)研制了增程式電動(dòng)汽車，這一電動(dòng)汽車類型為汽車業(yè)發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用，本文針對(duì)增程式電動(dòng)車結(jié)構(gòu)原理進(jìn)行分析，對(duì)實(shí)際的工況展開調(diào)查研究。

1 ?增程式電動(dòng)車結(jié)構(gòu)原理

增程式電動(dòng)車在進(jìn)行工作的時(shí)候，如果車內(nèi)安裝的可充電性儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠提供電能，那么它就會(huì)按照純電動(dòng)汽車的工作模式進(jìn)行工作和運(yùn)行。但是一旦汽車出現(xiàn)了電能無法及時(shí)的供給情況時(shí)也會(huì)采取附加性能量裝置進(jìn)行輔助運(yùn)行。這樣的電動(dòng)汽車行駛也是目前汽車發(fā)展的一個(gè)主要的方向。這一電動(dòng)汽車運(yùn)作的形式能夠有效地解決純電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程短的問題。增程式電動(dòng)車包含有傳統(tǒng)的動(dòng)力電池組，同時(shí)也有發(fā)電機(jī)組，這里的發(fā)電機(jī)組其實(shí)就是我們所說的增程器。增程器中涉及到了發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)還有變頻器以及相關(guān)的控制系統(tǒng)構(gòu)成，這些設(shè)備能夠有效地通過傳統(tǒng)燃油來進(jìn)行發(fā)電，同時(shí)也可以借助電池來完成發(fā)點(diǎn)。所以增程式電動(dòng)車主要包含了大容量的蓄電池還有發(fā)電機(jī)、熱機(jī)等相關(guān)的系統(tǒng)。對(duì)于增程式電動(dòng)汽車而言它的工作原理還是相對(duì)比較簡(jiǎn)單的。在動(dòng)力電池的電量充足的情況下，電動(dòng)汽車會(huì)依靠純電模式進(jìn)行運(yùn)行，這時(shí)候汽車的全部動(dòng)力都是依靠電池，和一般純電動(dòng)汽車的原理一致，所以在這種情況下汽車基本是零油耗還有零排放的。但是如果電量不夠充足的情況下，會(huì)自動(dòng)的啟動(dòng)增程器，這樣就能夠給汽車提供額外的電能，從而增加續(xù)航里程。另外在汽車減速還有下坡的時(shí)候能夠?qū)Ξa(chǎn)生的能量做出一定的吸收，而電量充足后發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)再一次的停止運(yùn)作，借助電池完成車輛的驅(qū)動(dòng)。

2 ?增程式電動(dòng)汽車工作模式

在一般的情況下，增程式電動(dòng)汽車在使用的過程中，動(dòng)力電池存在的電量相對(duì)比較充足，這個(gè)時(shí)候驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)力的主要來源就是這個(gè)動(dòng)力電池。那么在這個(gè)期間行駛的時(shí)候，汽車行駛的相應(yīng)的特性和純電動(dòng)車都是基本一致的。但是增程式電動(dòng)車有一個(gè)電量下限的標(biāo)準(zhǔn)，如果電池內(nèi)電量數(shù)值低于這個(gè)下限的標(biāo)準(zhǔn)之后，增程模式就會(huì)自動(dòng)的開始工作，這樣一來也就實(shí)現(xiàn)了續(xù)航。所以說增程式電動(dòng)車涉及到的工作模式主要有三種，一個(gè)是純電動(dòng)模式，一個(gè)是混合動(dòng)力模式還有一個(gè)就是增程式工作模式。

2.1 純電動(dòng)模式

在純調(diào)動(dòng)模式下汽車主要是依靠外面安置的充電樁還有家里面普通的電源插座來進(jìn)行充電的。而且汽車使用的電量在一定的數(shù)值之內(nèi)的話，汽車行駛中都是在使用純電模式運(yùn)行，和一般的純電動(dòng)汽車的運(yùn)行模式是一致的。這一個(gè)模式還處于電量不斷消耗的階段，那么在這個(gè)階段需要根據(jù)動(dòng)力電池最佳的一個(gè)工作范圍設(shè)定一個(gè)相關(guān)的數(shù)值，從而判斷汽車工作或者是停止的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 混合動(dòng)力模式

在混合動(dòng)力模式下增程式電動(dòng)汽車需要根據(jù)車上所安裝的增程器來進(jìn)行電量的供給。動(dòng)力電池組這個(gè)時(shí)候起到的作用就是單純的能量的儲(chǔ)存。車輛在起步的時(shí)候，上坡加速的過程中還有汽車制動(dòng)中會(huì)對(duì)能力進(jìn)行回收，這時(shí)候需要依靠動(dòng)力電池組來完成。那么這時(shí)候汽車的工作模式和插電混合型動(dòng)力汽車的工作模式是一致的。

2.3 增程式工作模式

增程式工作模式是電量維持階段。當(dāng)電動(dòng)汽車在純電模式下運(yùn)行時(shí)，其中電量會(huì)逐漸的降低。那么當(dāng)達(dá)到了設(shè)定的數(shù)值之后，汽車想要再次運(yùn)行就不能夠在借助電池去進(jìn)行供電了。那么在這個(gè)時(shí)候就需要對(duì)增程器進(jìn)行啟動(dòng)。需要通過增程器來提供電能讓汽車能夠正常的運(yùn)行。剩余的電會(huì)給動(dòng)力電池進(jìn)行充電，當(dāng)充電達(dá)到了設(shè)定的數(shù)值后，電動(dòng)汽車再次進(jìn)行運(yùn)行的時(shí)候，就可以繼續(xù)使用純電動(dòng)的工作模式進(jìn)行運(yùn)行。

通過對(duì)以上增程式電動(dòng)汽車三個(gè)工作模式的分析我們可以看出，增程式電動(dòng)汽車和純電動(dòng)汽車還有串聯(lián)式混合調(diào)動(dòng)汽車之間存在著很大的區(qū)別。如果在能源緊缺或者是純電動(dòng)汽車的技術(shù)達(dá)到了一定的瓶頸的時(shí)候，這種增程式電動(dòng)汽車占據(jù)了絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

3 ?增程式電動(dòng)汽車實(shí)際工況分析

3.1 增程式電動(dòng)汽車城市工況分析

增程式電動(dòng)汽車目前成為了城市內(nèi)一個(gè)主要的交通工具，但是這一汽車形式也主要適用于在城市中運(yùn)行，不利于高速公路的工況。電動(dòng)汽車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)主要是低速的。它對(duì)于傳動(dòng)效率沒有損失。能夠有效地提高系統(tǒng)的效率。傳統(tǒng)汽車的低速城市工況下對(duì)于油的消耗相對(duì)較大，動(dòng)力上面浪費(fèi)和損失較大。對(duì)于這種傳統(tǒng)的汽車低速工況是發(fā)動(dòng)機(jī)上面的不足，但是高速工況則表現(xiàn)出了較好的效果。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率約束，并非插混的發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)可同時(shí)輸送動(dòng)力，加之插混車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)排量大、動(dòng)力強(qiáng)，因此插混車型適合城市工況和市郊高速工況。增程式電動(dòng)車成本較低，電池的載電量相對(duì)較小，這樣一來能夠彌補(bǔ)電池降成本太慢的一些問題，能夠有效地解決對(duì)于電池的絕對(duì)依賴。近些年來新能源汽車的發(fā)展速度相對(duì)比較的緩慢，其主要的原因就是在電池技術(shù)上面遇到了一定的瓶頸。而增程式電動(dòng)汽車能夠較好地解決這一問題。

3.2 增程式電動(dòng)汽車北方冬季工況分析

為了能夠進(jìn)一步的調(diào)查增程式電動(dòng)汽車在北方冬季工況情況我們進(jìn)行了一個(gè)相對(duì)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)選擇了一個(gè)比較好的天氣，選擇城市為北京。因?yàn)楸本┒斓奶鞖鈿鉁叵鄬?duì)較低，所以開車時(shí)需要開啟空調(diào)設(shè)備，為了能夠避免空調(diào)對(duì)于實(shí)驗(yàn)的影響，所以實(shí)驗(yàn)中空調(diào)控制在了22攝氏度。通過實(shí)驗(yàn)我們得出了這樣的一些結(jié)論。一方面我們選擇的一種模式就是道路擁堵比較嚴(yán)重的情況下，車輛需要頻繁的進(jìn)行制動(dòng)。車輛制動(dòng)能量的回收量是比較大的。通過實(shí)驗(yàn)我們也得出了一個(gè)結(jié)論，當(dāng)增程式電動(dòng)車在車輛擁堵的路段行駛時(shí)能量回收能力較強(qiáng)，所以能耗也相對(duì)較低。駕駛員在行駛中會(huì)發(fā)現(xiàn)除了比較緊急的情況外，車輛制動(dòng)中只需要抬起油門的踏板就能夠會(huì)快的實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。然后針對(duì)車輛行駛中速度比較平穩(wěn)的工況進(jìn)行了分析。在這個(gè)情況下車輛行駛的速度是相對(duì)較高的，這種情況下車輛會(huì)受到比較大的空氣的阻力。車輛制動(dòng)能量回收也是最少的，電池電量消耗會(huì)相對(duì)較大。這是對(duì)于電耗的分析。那么除了電耗還包括油耗。通過相關(guān)的實(shí)驗(yàn)我們也得出了這樣的幾個(gè)結(jié)論。增程式電動(dòng)汽車在進(jìn)行制動(dòng)加速的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生能量的回收，這樣就不會(huì)消耗太多的能量，回收的越多，那么消耗的能量也就越少。另外就是增程式電動(dòng)汽車在怠速行駛或者是停車的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)這個(gè)時(shí)候要處于停機(jī)狀態(tài)，這樣才能夠怠速節(jié)油。比如在路段比較擁擠的情況下，交通燈多車輛停的相對(duì)比較的頻繁，就會(huì)導(dǎo)致耗油過高。而增程式電動(dòng)車在緊急制動(dòng)或者是滑行制動(dòng)的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)也應(yīng)該處于停機(jī)的狀態(tài)，電動(dòng)機(jī)回收制動(dòng)的能量，這樣能夠起到節(jié)省油的效果。

通過最后的實(shí)驗(yàn)我們得出了這樣的結(jié)論，增程式電動(dòng)汽車在高速公路上電池耗量是最大的，但是在城市中電池耗量最小，在城市擁堵路段中油的耗量是最大的，但是在高速路段油耗量最小。另外就是油耗還有電耗在各種不同的模式下還是存在著較大的差異的。其中空氣的阻力還有加速度和減速都會(huì)直接影響到電耗的差異，車輛制動(dòng)回收能量的情況和發(fā)動(dòng)機(jī)怠速不停機(jī)，制動(dòng)不停機(jī)這些情況會(huì)影響到油耗的差異。

4 ?結(jié)束語

總之，伴隨著能源和環(huán)境問題逐漸的突出，新能源汽車尤其是增程式電動(dòng)汽車的開發(fā)研制得到了全球的高度關(guān)注。各個(gè)汽車公司也都開始租賃這種增程式電動(dòng)汽車來進(jìn)行運(yùn)行。目前我國(guó)關(guān)于增程式汽車檢測(cè)包括了車輛油耗特點(diǎn)、排放性能、空氣動(dòng)力學(xué)性能等等方面的內(nèi)容。但是對(duì)于增程式電動(dòng)汽車相關(guān)的研究和檢測(cè)還需要進(jìn)一步的推行。要能夠制定出合理有效的方案，找到其中存在的問題，針對(duì)性的對(duì)增程式汽車存在的問題進(jìn)行調(diào)整和改進(jìn)，提高增程式電動(dòng)汽車的利用率和功能，有效的解決目前油耗和電耗方面的問題，從而解決目前能源和環(huán)境問題，更好的提高增程式電動(dòng)汽車的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]王笑樂，干頻，陳凌珊，程偉，孫逸神.增程式電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)多工作點(diǎn)控制策略[J].江南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015，14（1）.

[2]牛繼高，李根，李晨旭，李彬.增程式微型電動(dòng)汽車整車參數(shù)匹配及校驗(yàn)[J].中原工學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，27（4）.

[3]樓狄明，張子駿，徐寧，趙成志，仲益梅.增程式電動(dòng)汽車虛擬測(cè)試系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用[J].汽車技術(shù)，2019（5）.