汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化及性能分析

劉文峰

摘 要：隨著經(jīng)濟(jì)和科技水平的快速發(fā)展，為了有效降低汽車燃油消耗量和尾氣排放，滿足雙積分政策的要求，越來越多的汽車廠商進(jìn)行推廣和研發(fā)混合動(dòng)力汽車。混合動(dòng)力汽車?yán)秒姵亟o電機(jī)提供動(dòng)力來源，并通過電機(jī)來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)，可以有效降低油耗和排放，進(jìn)一步提高整車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。同時(shí)，混合動(dòng)力汽車?yán)秒姍C(jī)制動(dòng)，借助新增零部件，可以進(jìn)行有效的能量回收和能量管理，不同的混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)型方案可以實(shí)現(xiàn)不同的扭矩分配功能。

關(guān)鍵詞：汽車;混合動(dòng)力;優(yōu)化設(shè)計(jì)

0 引言

雙電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)目前已取得了一定進(jìn)展，且當(dāng)前市場上也出現(xiàn)了一些應(yīng)用車型，因雙電機(jī)混合動(dòng)力系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源有多個(gè)，故需要在不同駕駛需求工況條件下，控制多個(gè)動(dòng)力源發(fā)揮各自的作用。

1 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車概述

1.1 混合動(dòng)力汽車的優(yōu)勢分析

首先，傳統(tǒng)車輛在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，由于只有一個(gè)以燃油為主的發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源支持車輛運(yùn)行，而發(fā)動(dòng)機(jī)本身的功率輸出與車速、扭矩有著直接的關(guān)系，這就決定了發(fā)動(dòng)機(jī)工況一直處于時(shí)刻變化的狀態(tài)中，盡管能夠在變速器的幫助下進(jìn)行調(diào)節(jié)，但在大量工況下，傳統(tǒng)單一動(dòng)力系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)功率一直處于較低的狀態(tài)，同時(shí)在遇到剎車制動(dòng)等工況時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)還會(huì)出現(xiàn)很多無效輸出，因此導(dǎo)致大量能源被白白損耗。而對基于混合動(dòng)力系統(tǒng)的汽車而言，由于汽車存在兩種不同的動(dòng)力源（電能能源與燃油能源），能夠在良好的混合動(dòng)力控制技術(shù)下，促使不同動(dòng)力源都能夠在各自最高效工作區(qū)間內(nèi)進(jìn)行工作，就是所謂的“解耦”，從而可以提升能源利用率。其次，混合動(dòng)力系統(tǒng)能夠通過控制發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟停，降低系統(tǒng)在怠速時(shí)產(chǎn)生的無效輸出，同時(shí)混合動(dòng)力汽車還能夠通過進(jìn)行制動(dòng)能量回收，降低無謂能源損耗，起到良好的節(jié)能效果。最后，混合動(dòng)力汽車除了具備節(jié)能效果外，還能夠有效提升車輛駕乘體驗(yàn)，混合動(dòng)力系統(tǒng)能夠通過發(fā)動(dòng)機(jī)輸出與發(fā)電機(jī)輸出相配合，為車輛啟動(dòng)提供充足的能源支持，提升車輛起步加速感，同時(shí)混合汽車中的動(dòng)力分流構(gòu)型的EVT混合動(dòng)力變速箱還能夠輸出傳統(tǒng)CVT難以企及的扭矩，能夠提供持續(xù)不間斷的動(dòng)力輸出，不會(huì)出現(xiàn)換擋動(dòng)力中斷問題，極大地提升了駕駛者的駕駛體驗(yàn)。

2 混合動(dòng)力技術(shù)在應(yīng)用中的問題

2.1 混合動(dòng)力系統(tǒng)控制參數(shù)難度大

混合動(dòng)力機(jī)車的前驅(qū)裝置更多的是高壓蓄能器，借助智能傳感器，能夠直接對車輛進(jìn)行智能操控，例如對脈沖信號(hào)頻率加以控制，保證其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能穩(wěn)定高效運(yùn)行。因?yàn)榛旌蟿?dòng)力系統(tǒng)帶有多動(dòng)力輸入源和動(dòng)目標(biāo)控制系統(tǒng)的成分，因此其制動(dòng)能量回收、匹配動(dòng)力系統(tǒng)以及協(xié)同控制流程都相對繁雜，在整個(gè)研發(fā)階段，必須全面分析各種工作條件下汽車所對應(yīng)的燃油性能和動(dòng)力性能等特征，同時(shí)把握汽車零部件的壽命、成本等多方面因素。此外，混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制參數(shù)控制較為困難，轉(zhuǎn)速結(jié)合式的動(dòng)力耦合裝置也會(huì)因?yàn)槠浔旧砜捎^因素的局限，不能在生產(chǎn)階段加以運(yùn)用。這就說明改善混合動(dòng)力系統(tǒng)的控制性能是當(dāng)前混合動(dòng)力技術(shù)研究的關(guān)鍵所在。

2.2 充電電池組的系統(tǒng)性能差

油、電混合動(dòng)力汽車的運(yùn)行，本身對電池系統(tǒng)提出了相對嚴(yán)格的要求，理想情況下，該系統(tǒng)的運(yùn)行要滿足下列要求——存儲(chǔ)量可觀、其功率較高、充電效率極高、續(xù)航性能佳、使用壽命較長;但事實(shí)上，國內(nèi)許多混合動(dòng)力汽車都存在電池成本過高、使用壽命不長、蓄電水平低等不足之處，因此混合動(dòng)力汽車電池不能在行車過程中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

2.3 車輛成本較高

目前我國汽車行業(yè)內(nèi)，新能源汽車價(jià)格明顯高于燃油汽車，這更多的是因?yàn)榛旌蟿?dòng)力裝置過于龐大，而混合動(dòng)力技術(shù)先進(jìn)性不足，導(dǎo)致研發(fā)、制造的成本過高。所以，在此后的長期發(fā)展過程中，新能源汽車的研發(fā)必須將低成本混合動(dòng)力汽車作為追求成本。

3 混合動(dòng)力汽車如何進(jìn)行更為有效的發(fā)展

3.1 模式切換控制

從整個(gè)系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟(jì)性上來講，在不同的工況下，采用合適的模式控制，使得發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在最小有效燃油消耗率曲線上，通過三種模式之間的合理切換，可提高從發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)軸之間的能量傳輸效率。在起步和低速行駛時(shí)，采用純電動(dòng)模式，以避免發(fā)動(dòng)機(jī)在低負(fù)載工況下運(yùn)行增加油耗。在中速行駛時(shí)，采用純電動(dòng)和混合動(dòng)力模式為主適時(shí)切換，使發(fā)動(dòng)機(jī)效率和電池充放電之間達(dá)成平衡。在高速行駛時(shí)，采用純電動(dòng)模式和發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式為主適時(shí)切換，能量的傳輸更加直接及效率更高。

3.2 有效地促進(jìn)成本降低

盡管混合動(dòng)力汽車得到了充分的發(fā)展，但由于現(xiàn)階段大部分這類汽車安裝了較為簡便的動(dòng)力系統(tǒng)以及裝置，并安裝了電池，這使混合動(dòng)力汽車的制造成本加大，進(jìn)而對其普及造成了一定的影響。為使混合動(dòng)力汽車得到充分的普及，就必須解決其成本過高的問題。為使成本有效地降低，可從電力設(shè)備與電池的成本為切入點(diǎn)，使混合動(dòng)力汽車的成本得到有效的控制，進(jìn)而使消費(fèi)者接受混合動(dòng)力汽車。

3.3 混合動(dòng)力裝載機(jī)車的參數(shù)

對于混合動(dòng)力裝載機(jī)車而言，一般采用的是液壓動(dòng)力混合方式，在實(shí)際混合動(dòng)力技術(shù)應(yīng)用上，做好對其參數(shù)控制非常重要，一般需要在智能傳感器的幫助下，有效控制車輛發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，保障發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出與實(shí)際工況相符，降低能源損耗，實(shí)現(xiàn)開關(guān)量模擬，同時(shí)，在具體實(shí)踐過程中，還需要技術(shù)人員注重提高對傳感器控制重視程度，實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)頻率合理調(diào)節(jié)，從而促使車輛運(yùn)行能夠處于一個(gè)更加穩(wěn)定的狀態(tài)。此外，在實(shí)際進(jìn)行控制過程中，還需要加強(qiáng)對離合器控制分析，通過采用液壓控制方式，促使混合動(dòng)力裝載機(jī)在車輛工程領(lǐng)域中的作用價(jià)值得以充分的彰顯。

4 結(jié)語

綜上所述，相對于傳統(tǒng)單一的動(dòng)力，這種混合動(dòng)力有著更好的節(jié)能減排效果，并且還能夠有效提升車輛運(yùn)行性能，有效推動(dòng)了車輛工程領(lǐng)域的建設(shè)發(fā)展。基于此，有必要在對車輛工程中的混合動(dòng)力技術(shù)進(jìn)行討論分析，從而使混合動(dòng)力技術(shù)發(fā)揮出更大的價(jià)值，實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能降耗效果。

參考文獻(xiàn)：

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