混合動力汽車初步研究

【摘 要】本文分析了我國混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了混合動力汽車的主要結(jié)構(gòu)形式與工作特點，指出混合動力汽車目前需要解決的主要問題和采用的關(guān)鍵技術(shù)，并對其發(fā)展前景進行了預(yù)測。

【關(guān)鍵詞】汽車 混合動力 研究

【中圖分類號】U461 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-4810（2012）24-0181-01

一 我國混合動力系統(tǒng)的發(fā)展概況

目前，中國發(fā)展混合動力汽車是發(fā)展純動力汽車乃至燃料電池汽車的必由之路。雖然各國發(fā)展新能源汽車的戰(zhàn)略各異，但短期內(nèi)，混合動力汽車市場仍是各路車企競爭的高地。要真正發(fā)展好新能源汽車，需要國家政策的支持，需要技術(shù)研發(fā)的投入，還需要基礎(chǔ)設(shè)施的完善及概念的推廣，它對整個汽車行業(yè)增強國際市場競爭力有著戰(zhàn)略性的意義。

二 混合動力汽車的結(jié)構(gòu)特點

混合動力汽車是指車上裝有兩個以上動力源（設(shè)有電機驅(qū)動），符合汽車道路交通、安全法規(guī)的汽車。車載動力源有多種：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內(nèi)燃機車的發(fā)電機組。當(dāng)前混合動力汽車一般是指內(nèi)燃機車發(fā)電機再加上蓄電池的電動汽車。混合動力汽車按發(fā)動機和電動機的耦合方式不同，可分為串聯(lián)式混合動力汽車（SHFV）、并聯(lián)式混合動力汽車（PHEV）、混聯(lián)式（串、并聯(lián)式）混合動力汽車（PSHEV）三種形式。

三 混合動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)及仍需攻關(guān)的難題

1.混合動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)

當(dāng)前，混合動力汽車動力系統(tǒng)的高新技術(shù)已經(jīng)逐步得到了應(yīng)用。這些主要技術(shù)包括：燃油動力與電動動力系統(tǒng)集成優(yōu)化技術(shù)不斷取得進展，節(jié)能效果不斷提高；高性能鋰離子電池、鎳氫電池取代傳統(tǒng)的鉛酸電池；高效的一體化電力驅(qū)動系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的直流電機；電動輔助系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提高了整車能量利用效率和性能；網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用促進了混合動力汽車的模塊化和智能化；輕量化技術(shù)和電器結(jié)構(gòu)安全性技術(shù)得到了系統(tǒng)應(yīng)用。在混合動力技術(shù)的發(fā)展上，表現(xiàn)出明顯的模塊化和平臺化趨勢。

轎車混合動力系統(tǒng)的模塊化愈加明顯，這逐步推進了汽車動力的電氣化。從只具備自動啟停、怠速關(guān)機功能的“微混合”到以并聯(lián)式混合動力發(fā)動機為主體的“輕混合”再到以混聯(lián)式為特征的“強混合”，隨著電功率的比例逐步提高，混合程度不斷提高，最終過渡到可充電式的串聯(lián)式“全混合”方式。

城市客車混合動力系統(tǒng)出現(xiàn)平臺化趨勢。發(fā)電機組+驅(qū)動電機+儲能裝置，構(gòu)成了混合動力系統(tǒng)的基本技術(shù)平臺。通過換用不同的發(fā)電機組，即APU，從汽油、柴油內(nèi)燃機到氣體燃料發(fā)動機各種不同的能源動力轉(zhuǎn)化裝置形成油—電、氣—電等各種不同混合動力系統(tǒng)，促進了動力系統(tǒng)的平穩(wěn)過渡與轉(zhuǎn)型。

2.混合動力汽車還需攻關(guān)的難題

第一，控制系統(tǒng)。這里的控制系統(tǒng)是指汽車動力總成集中控制系統(tǒng)，它是整車正常行駛的核心單元。混合動力汽車的控制需要根據(jù)轉(zhuǎn)速、負荷及車速等信息和相關(guān)設(shè)備的狀態(tài)確定發(fā)動機與電動機的功率分配策略，即當(dāng)汽車的負荷給定后，首先要確定發(fā)動機與電動機輸出功率的比例，以保證滿足汽車動力性、經(jīng)濟性、排放性等性能指標(biāo)的要求。為了滿足混合動力汽車（包括駕駛性等）的要求，需要設(shè)計與混合動力系統(tǒng)相適應(yīng)的控制系統(tǒng)和控制策略。

第二，混合動力汽車控制策略。由于各種混合動力電動汽車結(jié)構(gòu)上的差異，因而需要不同的控制策略來調(diào)節(jié)和控制功率流在不同元件間的流動，其目的是為了達到四個主要目標(biāo)：即最佳的燃油經(jīng)濟性；最低的排放；最低的系統(tǒng)成本；最好的驅(qū)動性能。

第三，內(nèi)燃機。經(jīng)過一百多年的發(fā)展，車用內(nèi)燃機在動力性、經(jīng)濟性及排放控制方面獲得了極大改善。近年來，電控燃油噴射、排氣再循環(huán)、增壓中冷、可變進氣渦輪、高壓共軌和催化后處理等技術(shù)的應(yīng)用，更使汽車的性能飛速提高，因此，作為一種成熟的動力設(shè)備，內(nèi)燃機在混合動力電動汽車上的應(yīng)用難度不大。由于可移動性能好、比功率大、熱效率也較高，因此，內(nèi)燃機仍然是影響整車效率和性能的關(guān)鍵設(shè)備。

第四，混合動力汽車用電池的開發(fā)研制及充電特性和電池管理系統(tǒng)的研究。蓄電池是混合動力電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，也是提高整車性能和降低成本的重要發(fā)展方向。蓄電池技術(shù)存在以下問題：一是比能量相對不足，因而成本較高，比能量值越高，汽車經(jīng)濟性越好；二是蓄電池的壽命相對較短。當(dāng)前蓄電池壽命一般為充放電1000次左右，比整車壽命低得多。另外，蓄電池的應(yīng)用還涉及充電時間較長、電池荷電狀態(tài)（SOC）判別等問題，這些都不同程度地影響整車性能。

第五，高效低成本輔助動力單元（APU）的研制。適用于混合動力系統(tǒng)的原動機，高速直噴式汽油機，高速燃氣輪機，斯特林發(fā)動機等優(yōu)化設(shè)計和發(fā)電機、燃料電池的性能改進等，都是今后混合動力汽車輔助動力單元實用化的重要組成部分。

四 我國混合動力汽車的前景展望及發(fā)展趨勢

目前，我國研發(fā)和生產(chǎn)混合動力汽車的廠家數(shù)量有30多家，在現(xiàn)有的生產(chǎn)格局中，主要包括上汽集團、一汽集團、東風(fēng)集團、北汽集團、廣汽集團、奇瑞汽車、吉利汽車、比亞迪汽車、長城汽車等。通過對國內(nèi)新能源汽車生產(chǎn)廠商的認(rèn)真梳理，不難看出國內(nèi)混合動力汽車鏈存在明顯的過于分散、集中度低和縱向整合不足的重大問題。因此對于混合動力汽車發(fā)展，我國可以先在整車生產(chǎn)企業(yè)中鼓勵橫向的并購與重組，形成優(yōu)勢企業(yè)和核心企業(yè)；后在橫向一體化的基礎(chǔ)上，以核心企業(yè)為中心，實現(xiàn)整條產(chǎn)業(yè)鏈的縱向整合。因此，混合動力汽車技術(shù)還有相當(dāng)長的路要走，但由于采用了精湛的機電耦合技術(shù)和智能化的整車控制策略，從而實現(xiàn)整車的高性能、低能耗和低排放，因此電動汽車及混合動力汽車將成為未來幾十年汽車發(fā)展的主流。

參考文獻

[1]張興業(yè).國際汽車工業(yè)的技術(shù)革命[J].汽車工程，2005（1）

〔責(zé)任編輯：龐遠燕〕