淺議混合動力汽車原理及發展前景

朱玉強（廣東交通職業技術學院 ,廣州 510650）

淺議混合動力汽車原理及發展前景

朱玉強
（廣東交通職業技術學院 ,廣州 510650）

摘 要：隨著我國汽車保有量的持續攀升，不僅給能源帶來危機，同時也給環境帶來了巨大的危害。節能成為新世紀全球的主題，日益短缺的能源要求出現新的動力技術,汽車新能源發展任重道遠，混合動力可以比較好的解決燃油消耗問題和污染問題，在我國推廣新能源汽車的空間非常大，研發與提升我國新能源汽車技術有很大的必要性。本文詳細的闡述了汽車混合動力技術原理及發展前景，以及混合動力汽車面臨的挑戰與機遇。

關鍵詞：混合動力汽車；原理；發展前景

0 引言

隨著政府對于混合動力汽車的投入與開發的力度不斷加大，我國混合動力汽車迎來了重要的發展機遇。2015年1月13日，科技部部長萬鋼指出，科技部將按照部署，繼續推動混合動力汽車的基礎研究、關鍵性技術等領域的研究，為產業發展提供強有力的技術支撐，開發和使用混合動力汽車已經成為未來汽車工業發展的必然方向。

1 混合動力汽車的優點

混合動力汽車是指采用傳統燃料，同時輔助動力單元通常采用一臺發動機或動力發動機組，混合動力車輛的主流都是汽油混合動力，與傳統燃油汽車相比較，混合動力汽車在油耗、排放等方面有較大程度的改善?；旌蟿恿ζ嚨膬烖c：一是可讓電池保持在良好的工作狀態，不發生過充、過放，減少蓄電池容量和體積的同時提高了汽車最高速度，提高電驅動續駛里程，延長了蓄電池的使用壽命，降低成本；二是混合動力電動汽車集燃油發動機、電動機、儲能器件良好匹配和優化控制，大大提升了續駛里程，可達到燃油汽車水平，十分方便地解決純電動汽車遇到的難題；三是采用混合動力后可以自由調整負荷少或者多時的功率輸出與能量控制，在車輛行駛的過程中可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量?；旌蟿恿嚻毡榫哂械陀秃?、少污染的優點，同時也提高了能量的利用率。四是低排放，混合動力汽車由于在運行過程中所應用的燃料與常規動力有著很大的區別，所以具備低排放和零排放的相關要求。

2 混合動力汽車原理

混合動力電動汽車的動力系統和常規動力汽車的動力系統有著一定的區別，驅動系統、控制系統、輔助動力系統和電池組等是混合動力汽車的主要動力構成。

2.1 串聯式混合動力系統工作原理

串聯式混合動力系統是由內燃機直接帶動發電機發電，在這種情況下產生的電能通過控制單元經過電機轉化為汽車所需要的動能，最后完成驅動汽車的任務。這種動力系統的汽車在各大城市的公交上應用比較多，也取得了很好的應用效果，但是轎車上很少使用。現將串聯式混合動力的簡單結構列舉如圖1：

工作原理：蓄電池組使發動機工作在一個相對穩定的工況，車輛開始行駛時，蓄電池組電量飽和，在這種情況下，汽車就不需要輔助動力系統工作，從而達到正常行駛的目的；在當電池電量低于60%時，汽車就要依靠輔助動力系統完成行駛目的，在這個過程中，輔助動力系統還可以給蓄電池組進行充電，使蓄電池組再次能夠重新工作。如果車輛在行駛的過程中需求的動力過大，蓄電池組和輔助動力系統就可以同時工作，以便能夠提供充足的動力；當車輛能量需求較小時，輔助動力系統就可以完成給蓄電池組進行充電的任務。

2.2 并聯式混合動力系統

并聯式混合動力系統適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復雜的路況，它有傳統的內燃機和電機驅動兩套驅動系統，兩個系統既可以各自單獨工作，也可以同時協調工作，發動機的動力可以直接用來驅動車輛，沒有能量轉換，能量損失小。發動機、電動/發電機或驅動電動機采用“并聯”的方式組成并聯式混合動力系統的驅動系統。該聯結方式結構簡單，成本低。本田的Accord和Civic采用的是并聯式聯結方式。

并聯式混合動力的結構如圖2：發動機、耦合器、變速器、電動機、功率變速器以及蓄電池組成并聯式混合動力動力傳動系統。

工作原理：該系統的發動機和電動機是并列連接到驅動橋上的，汽車行駛時，發動機與電動機可以分別獨立或共同向汽車驅動輪提供動力。發動機驅動的后輪動力與驅動電機驅動的前輪動力進行組合，在不同的路面上既可以共同驅動又可以單獨驅動，電動機既可以作電動機又可以作發電機，動力性較好。

2.3 混聯式混合動力系統

混聯式混合動力系統在起步和低速段采用純電動和串聯模式，兼顧了串聯和并聯混合動力兩種模式的優點，混聯式動力系統可以更加靈活地根據工況來調節內燃機的功率輸出和電機的運轉?；炻撃Ｊ奖却⒉⒙撃Ｊ礁庸澯?，采用混合驅動模式，綜合調節內燃機與電動機之間的轉速關系，可以在急加速、爬陡坡等特種工況下，保證動力性的同時兼顧系統效率。 混聯系統的結構形式為同軸直聯式，由發動機、電動-發電機和驅動電動機三大動力混聯組成，是一種相對比較完善的動力系統，具有很好的燃油經濟性和較低的排放，加速性和平穩性也很好。

混聯式混合動力的結構圖如圖3：

工作原理：1） 發動機輸出的機械能可通過機械裝置直接驅動車輪；2）發動機輸出的機械能通過發電機轉化成電能由電動機驅動車輪；3）電池連接到發電機和電動機之間，可接受充電或提供輔助動力。

3 混合動力汽車發展前景

3.1 發展混合動力汽車是國民經濟可持續發展的需要

隨著石油資源會在不久的將來可能枯竭,各個國家對于傳統主要以石油為燃料的動力汽車開始改進，以求能夠更好地應對石油枯竭的未來發展趨勢。另外,人們環保意識的提高，電動汽車及混合動力汽車將成為新世紀前幾十年汽車發展的主流，這種新形式的動力汽車相對于傳統動力汽車是一場新的汽車革命，研究與發揮好混合動力汽車有利于國民經濟的可持續發展。

3.2 發展混合動力汽車是控制城市污染的需要

隨著社會的進一步發展，混合動力汽車越來越能夠體現出它的重要性。由于全球變暖、厄爾尼諾現象等大氣與環境問題，世界各國開始更多的關注大氣污染問題。其中，常規化石能源就是導致環境惡劣的主要因素之一。在這種背景下，世界各國紛紛制定了相關嚴格的汽車排放標準，改變了以往對于大氣污染的無視與忽視。由于國家對于大氣保護的相關法律法規的相關要求，人們對于清潔能源的呼吁等因素，今后，混合動力汽車在今后的發展中有著廣闊的市場空間，也是人類可持續發展的需要,特別是開發用于城市交通和城市之間的混合動力汽車在我國有著得天獨厚的發展條件和廣闊的應用前景。

4 總結

隨著人們對環境保護要求的提高，混合動力汽車技術，作為一種可持續、多樣化、可再生新能源時代的共性技術，為人們在既保護環境的同時、又能夠享受到科學技術給人們帶來的幸福感，相信它的明天一定更有前途！

參考文獻：

[1]劉昭霞.混合動力汽車的控制原理與市場前景[J].包頭職業技術學院學報,2012(02).

[2]陳建文,令狐婷,呂良愷,梁聰聰.汽車混合動力技術發展現狀及前景[J].汽車零部件,2013(08).

[3]劉嘉,李理光,吳志軍,鄧俊.微型混合動力車的研究概況及趨勢[J].北京汽車,2012(01).

作者簡介：朱玉強（1979-），男，河南鄭州人，講師，碩士研究生，研究方向：汽車電子技術。