試論混合動力電動汽車技術

田茂盛

（綿陽市公共交通集團有限責任公司，四川 綿陽 621000）

試論混合動力電動汽車技術

田茂盛

（綿陽市公共交通集團有限責任公司，四川 綿陽 621000）

隨著我國社會經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術水平的提高，我國的環(huán)境污染問題變得越來越嚴重，治理環(huán)境污染中的大氣污染問題、改變目前石油等能源短缺的現(xiàn)狀成為亟待解決的一大難題。因此，這個問題成為關乎我國汽車行業(yè)領域發(fā)展前景的一大難題。就現(xiàn)狀來講，關于混合動力電動汽車技術，相關技術人員還應該著重進行研發(fā)，并不斷攻堅克難，在過程中克服一些技術上的難題。本文主要論述了混合動力電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展前景、研制開發(fā)過程的要點以及在當下亟待解決的問題和關鍵技術。

混合動力電動汽車；現(xiàn)狀；發(fā)展前景；關鍵技術

據(jù)相關資料顯示，近年來，隨著我國人民生活水平的提高，車的需求量也在逐漸增長，我國的汽車行業(yè)迎來了迅猛發(fā)展的好時機。而對大多數(shù)國家而言，汽車工業(yè)是國家經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè)。我國進入改革開放以后，我國的汽車行業(yè)也進入了高速發(fā)展和快速增長時期。但是，在此過程中，由于汽車尾氣的排放對大氣環(huán)境造成的環(huán)境污染現(xiàn)狀也是不容樂觀的，逐漸引起了世界國家和社會的普遍關注，而混合動力電動汽車技術因為其顯著的特點逐漸獲得社會的認可，可有效地降低汽車尾氣的排放。因此，混合動氣電動機車技術的開發(fā)對國民經(jīng)濟和生活來說都具有重大的意義。

1.現(xiàn)狀及發(fā)展前景

近幾年來，隨著世界各國關于環(huán)境保護的各項舉措變得越來越嚴格，汽車行業(yè)中用新能源替代燃油發(fā)電機的有關方案也在逐漸增多。新能源汽車主要技術包括混合動力、純電動、清潔柴油以及燃料電池技術等，其中混合動力電動汽車技術逐漸獲得人們的青睞。

1.1混合動力電動汽車技術的現(xiàn)狀

在我國，混合動力電動汽車技術的研究與開發(fā)工作始于20世紀90年代。在“十五”期間，我國科技部組織國內(nèi)多所高校、多家企業(yè)以及科研機構(gòu)進行聯(lián)合探索，確定了“三橫三縱”的研發(fā)格局。該研發(fā)布局以燃料電池汽車（FCEV）、混合動力電動汽車（HEV）、純電動汽車（BEV）車型為“三縱”，動力蓄電池及其管理系統(tǒng)、多能源動力總成控制系統(tǒng)和驅(qū)動電機及其控制系統(tǒng)為“三橫”。在研發(fā)的過程中，雖然小有成就，但是還是存在制造成本高、能源利用率低等問題，需要相關工作人員不斷對該技術進行修改和優(yōu)化。

1.2混合動力電動汽車技術的發(fā)展優(yōu)勢

在我國的汽車行業(yè)中，混合動力電動汽車技術將在未來獲得廣大的發(fā)展空間?；旌蟿恿﹄妱悠嘓EV，顧名思義，是指安裝有兩個及兩個以上的動力源，目前最常使用的是汽油（柴油）和電力兩種能量形式。該技術具有以下優(yōu)點：第一，由于內(nèi)部安裝電池，在制動、下坡以及怠速時能量可以很方便地進行回收；第二，采用混合動力后，汽車可根據(jù)平均需要的功率來確定內(nèi)燃機的最大功率，有效降低油耗，減少污染；第三，內(nèi)燃機的存在可有效解決空調(diào)、取暖、除霜等設備能耗大的問題，有效節(jié)約資源；第四，在繁華市區(qū)，可關閉內(nèi)燃機，實現(xiàn)“零”排放；第五，可利用現(xiàn)有的加油站進行加油，不需要額外的設備，減少投資；第六，可將混合動力電動汽車內(nèi)部安裝的電池在良好的工作狀態(tài)下運行，延長其使用壽命?；旌蟿恿﹄妱悠嚰夹g還可以應用在大型車輛上，拓寬混合動力系統(tǒng)的應用范圍，這也是今后該技術發(fā)展的一大方向，對于混合動力系統(tǒng)的批量化大生產(chǎn)幫助很大。

2.研制開發(fā)過程的要點

我國關于混合動力電動汽車技術的研究現(xiàn)狀，其汽車尾氣的排放和對環(huán)境帶來的影響等已經(jīng)達到了我國能源利用率和汽車尾氣排放等方面的標準，但是在實際的使用過程中仍然會存在一些不足之處。在研發(fā)的過程中，除了注重降低混合動力電動汽車的制造成本以外，還應該注意以下要點：其一，混合動力電動汽車還應具備汽車行業(yè)對于動力性能的要求，以求變得更好；其二，混合動力電動汽車應具備良好的燃油效益，可達到節(jié)約資源的目的；其三，在設計的過程中應使其具有清潔環(huán)保和經(jīng)濟實用等優(yōu)點。在研發(fā)過程中，根據(jù)上述幾點要求，我國的科研人員需要對混合動力電動汽車進行不斷地修改和完善，并借鑒國外優(yōu)秀的技術，增強自主創(chuàng)新能力，不斷提升混合動力電動汽車的可靠性，解決其內(nèi)部電池的使用壽命和節(jié)約性等問題。

3.需要解決的問題和關鍵技術

在國內(nèi)，混合動力電動汽車技術的研發(fā)還不是很完善、很到位，因此在研制開發(fā)過程中仍然存在很多問題。為了降低汽車尾氣排放對大氣造成的污染，保護我們賴以生存的環(huán)境，下面將針對混合動力電動汽車在研發(fā)的過程中需要解決的問題和關鍵技術進行分別論述。

3.1混合動力電動汽車需要解決的問題

具體來講，混合動力電動技術在發(fā)展的過程中，仍然需要解決的問題主要包括以下幾個方面：其一，混合動力系統(tǒng)本身是一項難度系數(shù)較高的研究項目，相對于其他技術而言，制造成本也高，在使用的過程中出現(xiàn)故障的話維修起來比較困難，有關設備的售價較高，成本較高；其二，在運行的過程中，車況隨時可能發(fā)生變化，這就要求混合動力電動汽車的電池需要經(jīng)受不同程度的電流充放電循環(huán)，內(nèi)部安裝的電池必須具備較高的能量密度、功率密度以及比功率，以滿足混合動力電動汽車在加速和爬坡時對大功率的需要；其三，混合動力汽車的能量管理系統(tǒng)和動力分配裝置是對各種可能出現(xiàn)的運行狀況進行管理控制的環(huán)節(jié)，其要求較高，具有技術難度大和加工精準度高等要求，因此需要先進的配備設備，以提高整個系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率，滿足我國關于環(huán)境標準的排放要求；其四，混合動力汽車為了滿足購車人的需求，在研發(fā)的過程中應建立一套比較先進的驅(qū)動系統(tǒng)的數(shù)學模型，模擬各類可能出現(xiàn)的突發(fā)狀況，保障駕駛?cè)藛T的生命安全，進行計算機仿真并不斷根據(jù)結(jié)果進行修改和完善。

3.2混合動力電動汽車需要研究的關鍵技術

據(jù)相關資料調(diào)查顯示，我國的混合動力電動汽車還處于發(fā)展階段，雖然已經(jīng)取得了進步，但是在研發(fā)的過程中還存在很多技術問題。當前，我國的混合動力電動汽車技術還存在成本較高、難度較大等問題。具體而言，我國的相關技術人員要針對下面幾項關鍵技術進行具體研究：

（1）控制策略技術

混合動力電動汽車技術在研發(fā)的過程中，最關鍵的環(huán)節(jié)是根據(jù)不同的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)制定不同的控制策略并不斷對其進行優(yōu)化。該環(huán)節(jié)根據(jù)汽車在行駛的過程中對動力系統(tǒng)的能量要求，按照不同的程度，對發(fā)電機和電動機系統(tǒng)的輸出功率進行動態(tài)分配。在該技術的研發(fā)過程中，如何在動力源之間實現(xiàn)能量合理分配是混合動力技術的關鍵。能量的合理分配，不僅能保證汽車性能質(zhì)量良好、降低發(fā)動機的燃油消耗，還能保證內(nèi)部安裝的電池狀態(tài)良好。因此，混合動力系統(tǒng)的研發(fā)不僅在電力電子技術、軟件技術和計算理論與算法，而且在執(zhí)行元件的設計難度系數(shù)都比較大。

（2）混合動力單元技術

在混合動力電動汽車技術的應用過程中，其混合動力單元即為混合動力電動汽車的熱力發(fā)電機。混合動力電動汽車又分為串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式，其中，在串聯(lián)汽車上，混合動力單元通過驅(qū)動一臺發(fā)電機產(chǎn)生電能，也能采用小型高效的發(fā)動機；在并聯(lián)汽車上，混合動力單元可通過轉(zhuǎn)動軸驅(qū)動車輪使得混合動力單元的熱力發(fā)電機能夠適用尺寸更小并且效率更高的發(fā)動機。

（3）能量存儲技術

在混合動力電動汽車的研發(fā)過程中，其內(nèi)部蓄電池的開發(fā)和充放電過程是混合動力電動汽車研究的關鍵。能量儲存技術的研究應包括以下幾個方面：第一，內(nèi)部電池的熱能管理和剩余電量管理；第二，在電池的設計和制造方面，不斷降低制造成本，改善電池的性能并且逐步提高電池壽命；第三，研究電池內(nèi)部的鏈接、檢測、監(jiān)控以及如何將整個電池子系統(tǒng)安裝在汽車上等。由于現(xiàn)在路況不明確，為了保證汽車在行駛過程中能提高汽車的續(xù)駛里程，現(xiàn)在汽車行業(yè)對混合動力電動汽車內(nèi)電池的要求變得越來越高。為了保證電能能更多地被儲存、輸出和利用，在研發(fā)過程中不僅要求電池具有高能量密度，還需要電池具有高功率。隨著科學技術的進步，離子電池逐漸在市場取得一席之地，據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，在未來的幾年里，離子電池所占的市場份額將會逐漸擴大。

結(jié)語

綜上所述，在我國關于混合動力電動汽車技術的研究過程中，在現(xiàn)有技術的基礎上已經(jīng)實現(xiàn)了提高能源利用率和減少汽車尾氣排放等目標。針對混合動力電動汽車技術存在的一些問題，需要我國科技部組織專門人員進行進一步地研究，并安排相關人員定期進行培訓，積極學習國外先進的關于混合動力電動汽車的技術，取長補短，逐步降低汽車的耗油量和污染物的排放。盡管從長遠來看，混合動力電動汽車只是一種過渡車型，但是在近十年內(nèi)發(fā)展會很快。我國汽車行業(yè)應抓住這塊市場，在國外產(chǎn)品涌入之前，組織科研人員進行研究和攻關，迅速開發(fā)出屬于我們自己的產(chǎn)品，提高我國混合動力電動汽車的行業(yè)競爭力。

［1］科技部863計劃聯(lián)合辦公室.國家高技術研究發(fā)展計劃（863計劃）（能源技術領域電動汽車專項）指南［EB/OL］.http：//www.863.org.cn，2001-10-22/2003-05-04.

［2］郭廣超.混合動力電動汽車技術的發(fā)展與現(xiàn)狀分析［J］.科技創(chuàng)新與應用，2014（15）：109-109.

［3］俞劍波，何仁.混合動力電動汽車混合制動技術分析［J］.重慶交通大學學報（自然科學版），2013，32（4）：705-711.

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