混合動(dòng)力汽車(chē)機(jī)電電子的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)探析

魏富德 王歡歡

摘要：現(xiàn)如今，隨著人們生活水平的提升，汽車(chē)早已成為人們外出時(shí)最重要的交通工具。不過(guò)，近些年來(lái)，隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，人們意識(shí)到，汽車(chē)排放的尾氣等對(duì)空氣造成污染，而且，汽車(chē)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(dòng)力汽車(chē)。本文首先介紹了混合動(dòng)力汽車(chē)的主要工作原理，又介紹了混合動(dòng)力汽車(chē)機(jī)電電子系統(tǒng)的發(fā)展歷史與當(dāng)下的情況，接著論述了混合動(dòng)力汽車(chē)的現(xiàn)狀與將來(lái)的發(fā)展動(dòng)向，旨在為汽車(chē)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(guān)鍵詞：混合動(dòng)力汽車(chē);機(jī)電電子;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì)

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

中圖分類(lèi)號(hào)：U464? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）10-0182-02

1? 混合動(dòng)力汽車(chē)的主要工作原理

所謂混合動(dòng)力，一般情況下，指的是油與電相混合的動(dòng)力，換言之，即把一些燃料，如柴油、汽油等和電能混在一起產(chǎn)生的動(dòng)力。我們?cè)谌粘Ｉ钪兴?jiàn)到的混合動(dòng)力汽車(chē)，所采用的驅(qū)動(dòng)力主要來(lái)自于電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)。

從目前的情況來(lái)看，混合動(dòng)力汽車(chē)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(guò)，究其本質(zhì)，這幾種混合動(dòng)力汽車(chē)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)，第三部分是輔助動(dòng)力系統(tǒng)，第四部分是動(dòng)力電池組。

以并聯(lián)式的混合動(dòng)力汽車(chē)為例，這種汽車(chē)既可以靠電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)一同提供動(dòng)力，也可以單獨(dú)依靠電動(dòng)機(jī)或者發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，至于到底采用哪一種，要根據(jù)具體的情況而定。例如，汽車(chē)在往上爬坡時(shí)，需要較強(qiáng)的動(dòng)力，此時(shí)電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)一起為汽車(chē)提供相應(yīng)的動(dòng)力。汽車(chē)在處于巡航模式的時(shí)候，可以只靠電動(dòng)機(jī)或者是只靠發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，維持一定的速度。而且，被當(dāng)成動(dòng)力輸出的電動(dòng)機(jī)可被視同于發(fā)電機(jī)，直接為電池組充電。這種情況下，排量比較小的發(fā)動(dòng)機(jī)就可以為汽車(chē)提供排量比較大的發(fā)動(dòng)機(jī)才能夠提供的動(dòng)力。如此一來(lái)，在確保汽車(chē)性能的基礎(chǔ)上極大地提高了效率，從而達(dá)到節(jié)約能源、減少排放的主要目的。

2? 混合動(dòng)力汽車(chē)機(jī)電電子系統(tǒng)的概況

機(jī)電電子是混合動(dòng)力汽車(chē)中非常重要的一部分，正是通過(guò)機(jī)電電子系統(tǒng)，混合動(dòng)力才能夠成為現(xiàn)實(shí)。

2.1 混合動(dòng)力汽車(chē)機(jī)電電子系統(tǒng)的發(fā)展史

在國(guó)外，混合動(dòng)力汽車(chē)很早就已經(jīng)出現(xiàn)并有一定的發(fā)展了。早在20世紀(jì)90年代，國(guó)外的很多有名的汽車(chē)公司就在混合動(dòng)力汽車(chē)方面投入了巨額資金，開(kāi)始對(duì)其進(jìn)行深入地研究。與此同時(shí)，還對(duì)機(jī)械技術(shù)與電子技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)地研究，把現(xiàn)代電子技術(shù)、控制技術(shù)等有機(jī)地融合在一起，發(fā)展至今，已經(jīng)有了一定的規(guī)模。期間，在對(duì)汽車(chē)機(jī)電進(jìn)行研發(fā)的過(guò)程中，將電子技術(shù)應(yīng)用其中，取得了一定的效果。即借助于電子技術(shù)，把傳統(tǒng)的燃油動(dòng)力進(jìn)行了改良，研發(fā)出混合動(dòng)力車(chē)這種能夠充分展現(xiàn)電子技術(shù)優(yōu)勢(shì)的交通工具[1]。

在我國(guó)國(guó)內(nèi)，早在“十五”期間，就對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)進(jìn)行了專(zhuān)題研究，當(dāng)時(shí)主要是我國(guó)的著名汽車(chē)企業(yè)，如長(zhǎng)安汽車(chē)與一汽等對(duì)此進(jìn)行研究。這些汽車(chē)公司早已走出了研制階段，步入量產(chǎn)階段，而且呈現(xiàn)為一定的規(guī)模。

2.2 混動(dòng)汽車(chē)機(jī)電電子系統(tǒng)的現(xiàn)狀

對(duì)于混合動(dòng)力汽車(chē)而言，其最重要的技術(shù)就是機(jī)電電子系統(tǒng)。對(duì)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(qū)動(dòng)電機(jī)控制器（HEV/EV）系統(tǒng)，第三部分是整車(chē)控制器。

第一，混合動(dòng)力汽車(chē)借助于電池管理系統(tǒng)，可以產(chǎn)生智能化的工作方案。眾所周知，混合動(dòng)力汽車(chē)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(dòng)力汽車(chē)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(lèi)比較多，有微控制器MCU等，現(xiàn)已形成了產(chǎn)業(yè)化。第二，所謂驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制系統(tǒng)，是一種自動(dòng)化系統(tǒng)，主要作用是負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)電機(jī)并對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。該系統(tǒng)中不僅有電動(dòng)機(jī)的高性能微控制器，還有不同種類(lèi)的傳感器以及功率器件等等?，F(xiàn)已形成了產(chǎn)業(yè)鏈。第三，對(duì)于混合動(dòng)力汽車(chē)而言，其重點(diǎn)的部件就是整車(chē)控制器，它主要是對(duì)一些部件的信號(hào)進(jìn)行采集，如制動(dòng)踏板信號(hào)等，而且對(duì)網(wǎng)絡(luò)信息予以系統(tǒng)地管理、分析等，在進(jìn)行了判斷之后，對(duì)于下層的不同部件控制器予以控制。整車(chē)控制器的功能繁多，比如對(duì)整車(chē)驅(qū)動(dòng)予以控制、管理網(wǎng)絡(luò)等[2]。

3? 混合動(dòng)力汽車(chē)的現(xiàn)狀

現(xiàn)如今，混合動(dòng)力汽車(chē)深受人們的歡迎，而且國(guó)家也為混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展提供了較好的政策。所以，當(dāng)下的混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展?fàn)顩r不錯(cuò)，而且有發(fā)展越來(lái)越佳的勢(shì)頭。

當(dāng)下，燃油汽車(chē)與電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展陷入了瓶頸。燃油汽車(chē)從誕生至今已有很長(zhǎng)的時(shí)間，雖然在技術(shù)方面較為成熟，但由于其排放的氣體會(huì)污染環(huán)境，且所采用的石油資源具有無(wú)法再生的特點(diǎn)，所以人們對(duì)其發(fā)展一致不看好;而電動(dòng)汽車(chē)目前尚且無(wú)法解決電池的問(wèn)題，所以面臨著一定的發(fā)展方面的問(wèn)題。而混合動(dòng)力汽車(chē)汲取了燃油汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)與電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)，而且符合節(jié)能減排的要求，所以也來(lái)越受到消費(fèi)者的喜愛(ài)[3]。

從目前的混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展情況來(lái)看，它不但環(huán)保，而且擁有較為先進(jìn)的技術(shù)。國(guó)外在混合動(dòng)力汽車(chē)方面的發(fā)展較為先進(jìn)，而我國(guó)在混合動(dòng)力汽車(chē)方面所進(jìn)行的研究起步較晚，在技術(shù)方面尚有提高的空間，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家尚有一定的差距。

4? 混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)分析

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

混合動(dòng)力汽車(chē)最主要的發(fā)展優(yōu)勢(shì)是具有節(jié)能環(huán)保的性能?，F(xiàn)如今，隨著人類(lèi)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的肆意破壞，環(huán)境問(wèn)題成為最重要的問(wèn)題，人們的環(huán)保意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，而混合動(dòng)力汽車(chē)比燃料汽車(chē)的尾氣排放量低，污染也相對(duì)較低，所以深受各國(guó)的重視，無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家還是發(fā)展中國(guó)家，都投入一定的資金對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)所采用的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，并安排科研水平較高的科研人士從事相關(guān)研究工作，極大地促進(jìn)了混合動(dòng)力汽車(chē)相關(guān)技術(shù)的提升，混合動(dòng)力汽車(chē)的性能也因此有了極大地提高，隨之而來(lái)的，是制造混合動(dòng)力汽車(chē)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(dòng)力汽車(chē)被越來(lái)越多的人所認(rèn)可。相信隨著混合動(dòng)力汽車(chē)相關(guān)技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，這種類(lèi)型的汽車(chē)會(huì)成將來(lái)的一大趨勢(shì)。

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

4.1 持續(xù)提升控制技術(shù)

要更好地發(fā)展混合動(dòng)力汽車(chē)，就要從控制技術(shù)入手，持續(xù)提升其控制技術(shù)。因?yàn)閷?duì)于混合動(dòng)力汽車(chē)而言，控制技術(shù)可以稱(chēng)得上是重中之重。要從其能源管理入手，對(duì)其能源予以控制，如此一來(lái)，方可更好地挖掘混合動(dòng)力汽車(chē)的潛力，使其潛能得到更好地發(fā)揮。與此同時(shí)，還能有效調(diào)整混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)，使動(dòng)力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)能力得以提升。

再者，在研發(fā)混合動(dòng)力汽車(chē)時(shí)，最至關(guān)重要的一步即根據(jù)混合動(dòng)力汽車(chē)的類(lèi)型運(yùn)用相應(yīng)的控制系統(tǒng)，即對(duì)于不同類(lèi)型的混合動(dòng)力汽車(chē)，選用不同種類(lèi)的控制系統(tǒng)，因?yàn)閷?duì)于混合動(dòng)力汽車(chē)的研制而言，控制技術(shù)發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，該技術(shù)的提升能夠顯著提升混合動(dòng)力汽車(chē)的研發(fā)水平，從而更好地控制混合動(dòng)力汽車(chē)，使其運(yùn)行情況處于最佳狀態(tài)。

4.2 持續(xù)提升電池技術(shù)

在混合動(dòng)力汽車(chē)中，電池也是非常關(guān)鍵的一部分?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)需要電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，所以對(duì)電池有一定的要求。混合動(dòng)力汽車(chē)的運(yùn)行與電池的質(zhì)量有密切的關(guān)系，電池的質(zhì)量越高，混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行的越好;反之，混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行的越差。在混合動(dòng)力汽車(chē)運(yùn)行的過(guò)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(jiàn)電池的品質(zhì)對(duì)混合動(dòng)力汽車(chē)的巨大影響。

能夠充分滿(mǎn)足混合動(dòng)力汽車(chē)需求的電池要有較高的性能、有較長(zhǎng)的使用壽命，還要有較低的成本，此外，要擁有能夠達(dá)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(dòng)力汽車(chē)的整體性能，確保混合動(dòng)力汽車(chē)的使用。因此，要對(duì)電池技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步研究。

4.3 使生產(chǎn)成本有效降低

目前，混合動(dòng)力汽車(chē)所應(yīng)用的有些技術(shù)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(jìn)行相關(guān)研究，這么一來(lái)，就會(huì)導(dǎo)致混合動(dòng)力汽車(chē)的成本提高，其售價(jià)自然水漲船高。雖然當(dāng)下隨著研發(fā)技術(shù)的提升，其成本有了一定程度的降低，在相對(duì)于有些類(lèi)型的汽車(chē)而言，依舊相對(duì)較高。

對(duì)于購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)的群體而言，價(jià)格依舊是決定其是否購(gòu)買(mǎi)混合動(dòng)力汽車(chē)的原因之一。要激發(fā)人們的購(gòu)買(mǎi)意愿，就要采取各種措施，不僅要有效降低混合動(dòng)力汽車(chē)在研發(fā)方面的成本，還要有效降低混合動(dòng)力汽車(chē)在生產(chǎn)方面的成本。當(dāng)下，無(wú)論是在混合動(dòng)力汽車(chē)的研發(fā)階段還是在混合動(dòng)力汽車(chē)的出售階段，國(guó)家都有相應(yīng)的支持，都有相應(yīng)的補(bǔ)貼，不過(guò)，對(duì)于整個(gè)混合動(dòng)力汽車(chē)行業(yè)發(fā)展而言，仍有一定的差距。因此，為了更好地促進(jìn)混合動(dòng)力汽車(chē)的購(gòu)買(mǎi)率和使用率，國(guó)家應(yīng)當(dāng)增加扶持力度，為混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展提供更多的幫助。從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，混合動(dòng)力汽車(chē)的研發(fā)技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)只有達(dá)到一定的水準(zhǔn)，其生產(chǎn)成本才能有效地降低，進(jìn)而使其擁有更加廣闊的市場(chǎng)，獲得更好地發(fā)展。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，現(xiàn)如今，人們?cè)桨l(fā)注重環(huán)保節(jié)能，而混合動(dòng)力汽車(chē)與人們的環(huán)保理念相符，且越來(lái)越受到人們的歡迎。目前，純電動(dòng)汽車(chē)的跨水平發(fā)展尚需一定的時(shí)日，在此期間，提升混合動(dòng)力汽車(chē)的機(jī)電電子技術(shù)，促進(jìn)混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展，是最佳選擇。此外，我國(guó)應(yīng)當(dāng)順應(yīng)這一必然趨勢(shì)，在混合動(dòng)力汽車(chē)行業(yè)投入更多的人力和物力，促使混合動(dòng)力汽車(chē)相關(guān)技術(shù)的快速迭代和發(fā)展，不斷提升混合動(dòng)力汽車(chē)的控制技術(shù)和電池技術(shù)，有效降低混合動(dòng)力汽車(chē)的生產(chǎn)成本，促使混合動(dòng)力汽車(chē)行業(yè)更好更快地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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