采用混合動(dòng)力技術(shù)的新能源汽車應(yīng)用分析

摘要：混合動(dòng)力技術(shù)在新能源汽車中的應(yīng)用促進(jìn)了能耗的降低和污染物排放的減少，能有效緩解傳統(tǒng)燃油汽車尾氣排放的問題。分析了混合動(dòng)力新能源汽車的制動(dòng)能量回收技術(shù)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、動(dòng)力電池管理系統(tǒng)、電機(jī)電控技術(shù)及混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)。隨著混合動(dòng)力技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與完善，新能源汽車更加符合人們?nèi)粘３鲂屑肮I(yè)活動(dòng)的實(shí)際需求，應(yīng)繼續(xù)加大混合動(dòng)力技術(shù)的研發(fā)力度，深化其在新能源汽車的應(yīng)用，從而助力國家實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力技術(shù)；新能源汽車；應(yīng)用分析

0 前言

傳統(tǒng)汽車多依賴石油作為動(dòng)力來源，然而隨著全球石油能源危機(jī)的日益嚴(yán)峻，使得汽車制造企業(yè)加大了對(duì)技術(shù)創(chuàng)新和進(jìn)步的投資力度。新能源汽車降低了對(duì)石油資源的依賴，轉(zhuǎn)而采用電力等清潔、可再生的能源作為動(dòng)力源，從而在很大程度上提升了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的質(zhì)量和水平。在新能源汽車的發(fā)展過程中，以混合動(dòng)力技術(shù)為核心的動(dòng)力系統(tǒng)為新能源汽車行業(yè)帶來了創(chuàng)新性的發(fā)展機(jī)遇。通過采用混合動(dòng)力技術(shù)，新能源汽車在制造過程中顯著降低了對(duì)傳統(tǒng)燃油動(dòng)力的依賴，極大地提升了汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)水平，為行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了強(qiáng)勁動(dòng)力。

1 采用混合動(dòng)力技術(shù)的新能源汽車

混合動(dòng)力技術(shù)作為創(chuàng)新的汽車技術(shù)，集成了電機(jī)與副動(dòng)力裝置，通過二者的協(xié)同運(yùn)作，為汽車提供動(dòng)力輸出。與傳統(tǒng)僅依賴內(nèi)燃機(jī)的汽車不同，混合動(dòng)力新能源汽車不僅具備高效的動(dòng)力輸出，更具備電力的清潔節(jié)能特性，從而顯著提升汽車的運(yùn)行效能，減少了環(huán)境污染。當(dāng)前混合動(dòng)力技術(shù)主要聚焦于電力與傳統(tǒng)燃料能源的結(jié)合，在保障用戶用車需求的同時(shí)實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的目標(biāo)，極大地推動(dòng)了汽車能效的優(yōu)化，為民眾的正常出行提供了更加環(huán)保、高效的解決方案。在混合動(dòng)力技術(shù)的發(fā)展過程中，采用更為環(huán)保的生物能源作為動(dòng)力來源，能夠提升混合動(dòng)力新能源汽車的性能，并在節(jié)能減排方面發(fā)揮重要作用，為環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展作出積極貢獻(xiàn)?；旌蟿?dòng)力新能源汽車的分類見表1。

2 混合動(dòng)力新能源汽車的應(yīng)用

2. 1 制動(dòng)能量回收技術(shù)

一般而言，在汽車行進(jìn)過程中，剎車過程中會(huì)有35%～80%的動(dòng)能消耗掉。而新能源汽車在剎車時(shí)，通過其電力系統(tǒng)可以將這部分本會(huì)消散的動(dòng)能轉(zhuǎn)移回電池儲(chǔ)存，其轉(zhuǎn)換率可達(dá)68%，有助于延長汽車的行進(jìn)距離?；旌蟿?dòng)力新能源汽車的電機(jī)不僅可以將電轉(zhuǎn)換為機(jī)械動(dòng)力，還能夠通過發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。當(dāng)新能源汽車減速或剎車時(shí)，會(huì)觸發(fā)其再生制動(dòng)機(jī)制，在電機(jī)轉(zhuǎn)換電流頻率降低的情況下，會(huì)相應(yīng)減緩其轉(zhuǎn)動(dòng)速度。但由于機(jī)械的慣性作用，有可能出現(xiàn)電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速維持不變或者變化延遲，造成實(shí)際轉(zhuǎn)速超過預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速。此時(shí)，變頻裝置的直流端電壓會(huì)低于電機(jī)產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)，電機(jī)由動(dòng)力消費(fèi)者轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電源頭，實(shí)現(xiàn)了能量的有效回收[1]。

2. 2 混合動(dòng)力協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)

根據(jù)控制機(jī)制的不同，能源再生系統(tǒng)的調(diào)控方式可劃分為人工調(diào)控和自動(dòng)調(diào)控兩大類。其中，人工調(diào)控模式根據(jù)駕駛員經(jīng)驗(yàn)來手動(dòng)操作能量回收裝置的啟動(dòng)；而自動(dòng)調(diào)控模式則是通過汽車電子控制系統(tǒng)接收速度、剎車力度及踩踏力等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與傳感器所檢測(cè)到的信號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn)對(duì)比與分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同功能模塊間信號(hào)的自動(dòng)化切換，以確保系統(tǒng)能夠協(xié)同高效地執(zhí)行相關(guān)操作。

其一，協(xié)調(diào)控制制動(dòng)能量再生裝置與車身穩(wěn)定控制系統(tǒng)[2]。在汽車進(jìn)行快速轉(zhuǎn)向操作或遭遇破損路面行駛時(shí)，為確保行進(jìn)的穩(wěn)定與順暢，車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)如果激活，需要與能量回收系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同。通過精確控制汽車穩(wěn)定性控制系統(tǒng)的制動(dòng)力度，調(diào)整車輛的橫擺角速度，確保其行進(jìn)過程中的穩(wěn)定性。同時(shí)能源存儲(chǔ)裝置所收集的能量應(yīng)被有效轉(zhuǎn)化為制動(dòng)能量，顯著減少地面對(duì)車輛的側(cè)向反作用力，從而避免車輛在運(yùn)行過程中受到不利影響，預(yù)防潛在風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。其二，協(xié)調(diào)控制制動(dòng)能量再生裝置與制動(dòng)防抱死系統(tǒng)。這2個(gè)系統(tǒng)均通過調(diào)節(jié)制動(dòng)力的強(qiáng)弱來達(dá)到制動(dòng)目的，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)側(cè)重于對(duì)制動(dòng)力的精細(xì)操控，優(yōu)化輪胎的滑動(dòng)率，進(jìn)而有效防止車輛在行駛過程中發(fā)生打滑或喪失轉(zhuǎn)向控制的情況。這2個(gè)系統(tǒng)依據(jù)其特有的操作機(jī)理獨(dú)立運(yùn)行，然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于二者之間可能存在相互干擾，需要采取恰當(dāng)?shù)拇胧┮詫?shí)現(xiàn)有效的協(xié)調(diào)與管理。電子控制模塊通過對(duì)傳感器獲取的信息進(jìn)行全面評(píng)價(jià)，進(jìn)而執(zhí)行邏輯推理過程。如果監(jiān)測(cè)到油管內(nèi)部壓力驟增，即表示車輛正處于緊急制動(dòng)狀態(tài)。為避免車輪鎖死的情況，需要精準(zhǔn)調(diào)整剎車力度，確保其力度適中，避免過度制動(dòng)。

2. 3 動(dòng)力電池管理系統(tǒng)

動(dòng)力電池管理系統(tǒng)作為電動(dòng)車輛與其動(dòng)力電池之間的核心橋梁，需與電機(jī)、車輛發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵組件保持緊密的協(xié)同配合，同時(shí)確保為車內(nèi)各類電子裝置穩(wěn)定供應(yīng)所需能量[3]。由于動(dòng)力電池的性能受外部環(huán)境及內(nèi)部狀態(tài)的多重影響，對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)車輛而言，該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能夠?qū)崟r(shí)向電力控制模塊反饋電池的各項(xiàng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，包括電池溫度、輸出電流，以及剩余電量等關(guān)鍵信息，并據(jù)此采取恰當(dāng)?shù)恼{(diào)控策略，確保電池系統(tǒng)的高效、安全運(yùn)行。動(dòng)力電池管理系統(tǒng)的功能如下：① 由于電池間連接方式的不同，其運(yùn)行狀況也呈現(xiàn)顯著的差異。在電池配置中，每個(gè)單獨(dú)電池的工作狀態(tài)存在明顯的差別。因此，為了確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，需要實(shí)時(shí)、全面地搜集由傳感器反饋的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，包括電池的剩余能量、溫度指數(shù)、電壓水平，以及電流數(shù)值等，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池運(yùn)行狀態(tài)的精確監(jiān)控和及時(shí)干預(yù)。② 動(dòng)力電池管理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)分析，對(duì)電池的工作狀態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)評(píng)價(jià)，包括檢測(cè)電池的負(fù)荷水平和剩余電量以支持設(shè)備持續(xù)運(yùn)行、電路中的電流流動(dòng)情況及電壓等級(jí)等關(guān)鍵指標(biāo)。通過數(shù)據(jù)分析，系統(tǒng)能夠全面把握電池的運(yùn)行狀況。③ 當(dāng)監(jiān)測(cè)到電池溫度異常升高時(shí)，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)需要啟用冷卻裝置以確保電池正常散熱；如果電池負(fù)荷超出正常范圍，應(yīng)立即斷開不必要的能耗設(shè)備，并對(duì)電流及電壓進(jìn)行適時(shí)調(diào)整。因此，動(dòng)力電池管理系統(tǒng)需要設(shè)置電源防護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)回傳，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)分析，確保電池在最佳狀態(tài)下運(yùn)行，從而有效延長其使用壽命。

2. 4 電機(jī)電控技術(shù)

在混合動(dòng)力新能源汽車的技術(shù)架構(gòu)中，電機(jī)電控是系統(tǒng)的關(guān)鍵組件。隨著混合動(dòng)力技術(shù)的持續(xù)發(fā)展，電機(jī)電控技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，該技術(shù)顯著提升了混合動(dòng)力新能源汽車的運(yùn)行穩(wěn)定性。電機(jī)電控技術(shù)的成本優(yōu)勢(shì)，也進(jìn)一步推動(dòng)了混合動(dòng)力新能源汽車的普及。在經(jīng)歷長期的技術(shù)研發(fā)與攻關(guān)后，動(dòng)力電機(jī)電控技術(shù)的設(shè)計(jì)與制造成本與十年前相比降低約50%。通過不斷的技術(shù)進(jìn)步與創(chuàng)新，電機(jī)電控系統(tǒng)的使用效率得到了顯著提升，這不僅推動(dòng)了混合動(dòng)力技術(shù)的深入發(fā)展，同時(shí)也顯著增強(qiáng)了新能源汽車的節(jié)能減排優(yōu)勢(shì)。

2. 5 混合動(dòng)力專用發(fā)動(dòng)機(jī)

針對(duì)混合動(dòng)力系統(tǒng)的特殊需求，需要設(shè)計(jì)相匹配的混動(dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)。在混合動(dòng)力體系中，發(fā)動(dòng)機(jī)主要以持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)為主，這樣的設(shè)計(jì)使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在長時(shí)間的穩(wěn)定運(yùn)行中發(fā)揮其顯著優(yōu)勢(shì)，即根據(jù)動(dòng)力需求精準(zhǔn)優(yōu)化工作點(diǎn)，確保其運(yùn)行于效率最優(yōu)區(qū)間，并保持高熱效率狀態(tài)?；靹?dòng)專用發(fā)動(dòng)機(jī)最大化地利用了發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)的特性，在效能提升和能量回收方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用，而電機(jī)則專注于增強(qiáng)動(dòng)力輸出和快速響應(yīng)，以滿足系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力性能的全方位需求[4]。我國企業(yè)推出的新型混合動(dòng)力專用發(fā)動(dòng)機(jī)，在研發(fā)過程中都貫徹“精簡高效”的理念，相較于前代產(chǎn)品，選擇性地摒棄了高壓直噴技術(shù)，有效降低了研發(fā)成本。目前，各大車輛制造商正積極應(yīng)用燃燒室設(shè)計(jì)優(yōu)化、可調(diào)式渦輪增壓、進(jìn)排氣系統(tǒng)精細(xì)調(diào)校、低壓廢氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)、米勒循環(huán)及高壓縮比等一系列先進(jìn)技術(shù)手段，從而顯著提升發(fā)動(dòng)機(jī)的熱能轉(zhuǎn)化效率，實(shí)現(xiàn)約43%的效能比，并有效擴(kuò)大了引擎在最優(yōu)效率下的工作范圍。

3 混合動(dòng)力新能源汽車發(fā)展趨勢(shì)

3. 1 混合動(dòng)力新能源汽車的發(fā)展理念

“低碳經(jīng)濟(jì)”的理念主要聚焦于科技創(chuàng)新、管理優(yōu)化及行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)增長，其核心目標(biāo)在于發(fā)掘新能源資源，逐步替代并減少對(duì)不可再生能源的依賴，從而有效緩解溫室氣體排放帶來的負(fù)面影響，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)與自然生態(tài)的和諧共生?；旌蟿?dòng)力新能源汽車通過最大限度地發(fā)揮其低排放、低噪聲等優(yōu)勢(shì)，不僅強(qiáng)化了動(dòng)力系統(tǒng)的持久性，同時(shí)也將電力驅(qū)動(dòng)所帶來的環(huán)境影響控制在最低水平?；旌蟿?dòng)力新能源汽車發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)的巧妙融合，不僅實(shí)現(xiàn)了互補(bǔ)增效，還顯著提升了燃料的使用效率，大幅減少了廢氣排放，對(duì)減輕環(huán)境污染有顯著效果。

3. 2 混合動(dòng)力新能源汽車的市場(chǎng)推廣

隨著混合動(dòng)力新能源汽車的發(fā)展，各國政府均投入大量資源以促進(jìn)其穩(wěn)定健康發(fā)展，并通過政策引導(dǎo)來調(diào)控市場(chǎng)格局。在我國同樣需要制定專項(xiàng)的補(bǔ)貼政策和管理規(guī)范，來引導(dǎo)混合動(dòng)力新能源汽車行業(yè)的市場(chǎng)調(diào)整與提升。為了確?；旌蟿?dòng)力新能源汽車能夠持續(xù)健康發(fā)展，并進(jìn)一步拓寬其在市場(chǎng)中的份額，相關(guān)補(bǔ)貼政策在現(xiàn)階段仍應(yīng)予以延續(xù)，以確?；旌蟿?dòng)力新能源汽車技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展。

4 結(jié)語

隨著混合動(dòng)力技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與完善，新能源汽車更加符合現(xiàn)代人們?nèi)粘３鲂屑肮I(yè)活動(dòng)的實(shí)際需求，對(duì)于優(yōu)化城市交通服務(wù)質(zhì)量具有積極影響。因此，在混合動(dòng)力新能源汽車未來的發(fā)展道路上，應(yīng)繼續(xù)加大混合動(dòng)力技術(shù)的研發(fā)力度，深化其在新能源汽車的應(yīng)用，助力國家實(shí)現(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的長遠(yuǎn)發(fā)展目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] 張龍.新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究[J].時(shí)代汽車，2023（19）：94-96.

[2] 吳小麗.基于混合動(dòng)力技術(shù)的新能源汽車關(guān)鍵技術(shù)及策略研究[J].專用汽車，2023（8）：12-14，22.

[3] 曾家程，黃飛創(chuàng)，趙揚(yáng)，等.新能源汽車技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車實(shí)用技術(shù)，2023，48（14）： 189-194.

[4] 余琛.新能源汽車混合動(dòng)力技術(shù)發(fā)展研究[J].汽車測(cè)試報(bào)告，2023（14）：49-51.