混合動力汽車機電電子發展現狀及發展方向

文/張磊

1 混合動力汽車工作原理簡介

混合動力通常是指油電混合動力，也就是汽油、柴油等燃料與電能的混合。在實際情況中，混合動力汽車是由電動機和發動機共同驅動的汽車。

混合動力汽車現在的主流方式有串聯式，并聯式，混聯這三種。但總結起來都離不開控制系統、驅動系統、輔助動力系統以及動力電池組。比如在并聯式混合動力汽車中，由發動機與電動機共同驅動汽車。發動機與電動機可以獨立的向汽車傳動系統提供動力。根據不同的工作情況，既可以共同的驅動汽車，也可以單獨驅動。比如，在汽車需要爬坡時，電動機和發動機同時提供動力。在巡航時，汽車可以僅依靠發動機或電動機來維持速度。作為動力輸出的電動機還可以當作發電機使用，為電池組充電。這樣一來，就可以用較小排量的發動機實現較大排量發動機才能實現的動力，不僅提升了效率，也沒有犧牲汽車的性能，實現了節能減排的目的。

2 混合動力汽車機電電子系統發展史與現狀

混合動力汽車中，機電電子是其重要組成部分，也是混合動力得以實現的基礎。

2.1 混合動力汽車發展史

混合動力汽車在國外發展較早，許多知名汽車公司早在上世紀九十年代就開始投入巨資研究。并將其逐步應用于改良電子技術和機械技術方面，還將現代的電子、精密機械、控制技術，新型材料等各個方面的高新技術融入其中，到目前，其發展已初具規模。在這之中，電子技術更是被廣泛的應用在汽車機電方面的研發當中。作為一種通過電子技術改進傳統的燃油動力，混合動力車可以很好的發揮電子技術的優勢。在國內，我國從“十五”期間就開始啟動了混合動力汽車專題研究。并分別由我國的一汽和長安汽車等著名汽車企業承擔。各個汽車公司已經完成了從研制到量產的轉化，并形成了一定的規模效益。混合動力汽車的用戶也普遍對混合動力汽車評價較好。

2.2 混動汽車機電電子系統發展現狀

混動汽車的機電電子系統是混動汽車的核心技術。目前已經形成了較為成熟的機電電子解決方案，也就是混動汽車的控制系統，這其中包括電池管理系統（BMS），驅動電機控制器（HEV/EV）系統，整車控制器等。

（1）電池管理系統形成了智能化的工作方案。由于混動汽車的電池數量和容量較大，電池管理系統的重要性不言而喻。包括采用微控制器MCU，模擬前端電池控制器專業IC等等，已經形成了產業鏈，實現了符合ISO26262等標準的系統級應用。

（2）驅動電機控制系統是負責驅動電機和提供電機控制的自動化系統。這其中包括了電動機的高性能微控制器，各種傳感器和功率器件等。目前也已經形成產業化。

（3）整車控制器是整個汽車的核心控制部件，它采集加速踏板信號、制動踏板信號等部件信號，并對網絡信息進行管理、調度、分析和運算，做出相應判斷后，控制下層各部件控制器的動作。整車控制器實現了能量管理，如整車驅動控制、能量優化控制、制動回饋控制和網絡管理等功能。目前在混動汽車中，已經有滿足汽車應用最高功能和安全標準的各種控制器和基礎芯片、驅動IC。

3 混合動力汽車的發展趨勢

混合動力汽車與傳統的單一燃料汽車相比，有著諸多優勢。目前，混合動力汽車的研發已經從實驗室走向了產業化，在全世界范圍內已經形成了良好的發展態勢。而且不僅是在西方發達國家如此，在發展中國家也已經開始重視混合動力汽車的發展。

不僅如此，在現階段混合動力汽車與純電動汽車等新能源汽車也有著較大的優勢，其不僅使用方便，而且技術較為成熟。成本也相對較低，經濟性更好。但是從長遠來看，目前的混合動力汽車的研究還可能沒有達到巔峰階段，有很多的關鍵技術還有待進一步攻克。尤其是對于我國這樣一個人口大國，在傳統汽車技術和汽車混合動力技術方面還不夠先進，很多技術還有待升級。

但是，由于混合動力汽車相比于傳統汽車在節能減排等方面的巨大優勢，發展混合動力甚至是純電動力的汽車技術，是未來的必然發展趨勢。目前，混合動力汽車在機電電子方面的發展還有很大的空間，具體體現在如下幾個方面：

3.1 電池技術

電池技術是混合動力汽車儲能的重要元件。在工作時的混合動力汽車，對電池的要求很高。尤其是在混動工作狀況的汽車在行駛當中，電池的工作狀況非常復雜，經常處于非周期性的充電—放電的循環狀態中，而且充放電電流和充電速度都要求很高。此外，還要滿足功率密度的需求，使同樣體積、同樣重量的電池能夠儲存更多的電能。目前的電池技術還遠遠沒有達到這一理想狀態。所以在未來，電池技術是混合動力汽車機電電子發展的一個主要方向。

3.2 優化和提升動力總成

動力總成負擔了汽車產生動力并傳遞動力的工作，這其中有很多機電和電子的零部件。通過機電和電子控制技術的發展，動力總成得到了優化，可以更好的發揮出混合動力汽車的優勢。所以如何更好的加強動力總成的效果，是未來混合動力汽車機電發展的主要問題。

3.3 電機及電機控制

混合動力汽車除了發動機系統，最重要的就是電動機系統。目前應用的電動機組要有直流電機，永磁無刷電機，感應電機等。在未來需要開發出重量更輕，動力更大，體積更小，性能可靠，響應迅速的電機，這樣才能促使混合動力汽車的動力性能和經濟性更進一步的提升。

4 結束語

在節能減排的今天，混合動力汽車是目前汽車行業比較好的解決方案。由于傳統汽車是使用石化能源的燃油汽車，無論在排放方面還是節能性方面其都具有天然的劣勢。在日益提倡環保節能的大環境下，混合動力汽車是燃油車向電動車過渡的理想選擇。混合動力汽車的機電電子發展也體現了這一點，其由傳統的為發動機服務，轉變到了發動機、電動機兼顧并重的局面。未來純電動汽車的進一步升級還需要相當長的一段時間，在這段時間里，不斷的優化和發展混合動力汽車的機電電子技術，是現實而又實際的選擇。