探析混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)以及發(fā)展前景

吳建興 江莉莉 薛冰霞 白巖巖 許穎

摘要：混合動(dòng)力經(jīng)過數(shù)十年的不斷發(fā)展，已經(jīng)成為了汽車動(dòng)力主要技術(shù)之一。隨著社會(huì)對(duì)節(jié)能減排以及環(huán)保要求的提高，解決社會(huì)能源與環(huán)境問題成為當(dāng)代社會(huì)的共識(shí)。而混合動(dòng)力技術(shù)是一個(gè)公認(rèn)的可靠可行的汽車動(dòng)力技術(shù)。其良好的燃油經(jīng)濟(jì)性以及超低的環(huán)境污染，使得在社會(huì)上應(yīng)用此技術(shù)的車輛的保有量越來越大。

關(guān)鍵詞：混合動(dòng)力;新能源汽車;發(fā)展前景

1混合動(dòng)力汽車發(fā)展背景

當(dāng)前具有兩種或者兩種以上的動(dòng)力來源的汽車便稱為混合動(dòng)力汽車，而通常所說的混合動(dòng)力汽車指的是油電混合動(dòng)力汽車。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)排放的廢氣對(duì)于環(huán)境帶來了極大的污染，在大多數(shù)道路的條件下，內(nèi)燃機(jī)只能輸出40%左右的動(dòng)力。在交通擁堵的城市道路輸出的動(dòng)力更低。而且目前純電動(dòng)汽車由于電池容量問題，續(xù)航能力相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)有很大的不足，而且充電裝置并沒有得到普及，同時(shí)電視造成的環(huán)境污染，也沒有相對(duì)應(yīng)的處理方法。因此純電動(dòng)汽車的發(fā)展還需要很大一段時(shí)間。那么混合動(dòng)力汽車便有了發(fā)展的市場(chǎng)，必然兼顧了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)與純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，在提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率傳遞的同時(shí)，也減少了廢氣污染物的排放量。

2混合動(dòng)力汽車分類

混合動(dòng)力汽車由電動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元與輔助動(dòng)力單元組成，根據(jù)混合驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的連接方式，可以分為串聯(lián)式混合動(dòng)力，并聯(lián)式混合動(dòng)力和混聯(lián)式混合動(dòng)力三種。

2.1串聯(lián)式混合動(dòng)力

串聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)控制器以及各個(gè)電池組的構(gòu)成。發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的機(jī)械能可以直接傳送到發(fā)電機(jī)中，發(fā)電機(jī)直接將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。而汽車的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能以及蓄電池中的電能驅(qū)動(dòng)車輛。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)中，發(fā)動(dòng)機(jī)直接與發(fā)電機(jī)相連接，而與汽車傳動(dòng)系統(tǒng)無直接的機(jī)械連接，。發(fā)動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)以及運(yùn)行功耗都是由發(fā)電機(jī)直接控制。相對(duì)。相對(duì)于以往傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)參與整車傳動(dòng)，在城市這種復(fù)雜的路況下的反復(fù)啟動(dòng)、怠速以及加速的過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)一直處于低效率區(qū)。所以串聯(lián)式結(jié)構(gòu)僅適用于城市大型汽車而不適用于小型汽車。

2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力

并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車動(dòng)力總成中發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)在汽車行駛過程中進(jìn)行動(dòng)力疊加輸出，也可以單獨(dú)進(jìn)行輸出。普通內(nèi)燃機(jī)汽車上面增加一套電能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。當(dāng)汽車處于起步狀態(tài)時(shí)，則是由電動(dòng)機(jī)工作，當(dāng)汽車達(dá)到一定的速度時(shí)，則由電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)同時(shí)工作。并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)在低速時(shí)以采用純電動(dòng)模式，高速是利用發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，此時(shí)的燃油消耗率較高，與串聯(lián)相比并聯(lián)結(jié)構(gòu)采用了電動(dòng)機(jī)與電池，減少了整車的成本。在純電動(dòng)模式下，汽車的噪音比較低，加速快，成本小。在混合動(dòng)力模式下，汽車起步加速的性能出色，但是油耗較高。

2.3混聯(lián)式混合動(dòng)力

關(guān)聯(lián)式混合動(dòng)力汽車是綜合了串聯(lián)式與并聯(lián)式，這種結(jié)構(gòu)不僅可以實(shí)現(xiàn)兩者的功能，而且還可以實(shí)現(xiàn)串并聯(lián)共同運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分可以傳送到車輪，而另一部分可以傳遞到驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。汽車在低速行駛時(shí)可以通過驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)串聯(lián)方式進(jìn)行工作，汽車在高速行駛時(shí)進(jìn)行并聯(lián)方式工作，。汽車司機(jī)還可以根據(jù)汽車的行駛過程中的各個(gè)需求來選擇不同的驅(qū)動(dòng)模式，從而更好的發(fā)揮混聯(lián)式結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，以達(dá)到降低能耗的目的。

3混合動(dòng)力汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

在燃料方面，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，混合動(dòng)力汽車，天然氣燃料汽車的三個(gè)技術(shù)，尚未擺脫對(duì)化石燃料的依賴，而生物燃料汽車也無法保持給汽車充足的燃料供應(yīng)，所以不具備可持續(xù)性;在環(huán)保性的方面，汽車產(chǎn)業(yè)之所以需要轉(zhuǎn)型升級(jí)，是由于傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車能源不具備可持續(xù)性，所以需要燃料持續(xù)供應(yīng)，環(huán)境友好，這兩個(gè)基本要素。盡管純電動(dòng)汽車和新燃料汽車都是零污染排放，但是能量來源用電力供應(yīng)嗯含有較大的污染性。不過隨著目前電力供應(yīng)多樣化以及環(huán)境友好性，生產(chǎn)電能的污染性也逐漸降低;在技術(shù)方面，與傳統(tǒng)的燃?xì)馄嚰夹g(shù)相比較，混合動(dòng)力汽車已經(jīng)不存在技術(shù)性的瓶頸，而且混合動(dòng)力汽車的技術(shù)完全可以取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，而純電力汽車的續(xù)航能力仍需要提高。從目前技術(shù)成熟程度來看，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車混合動(dòng)力汽車技術(shù)相對(duì)成熟，但是純電動(dòng)汽車和生物燃料電池汽車在動(dòng)力以及續(xù)航能力方面仍需要不斷發(fā)展，存在不少的技術(shù)瓶頸，同時(shí)相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施的不足，嚴(yán)重的限制了其進(jìn)一步發(fā)展。

目前混合動(dòng)力汽車正在向著以下方面進(jìn)行優(yōu)化：（1）平臺(tái)化：在我國的交通體系“點(diǎn)線面”模型中，大城市為“點(diǎn)”，通過公共汽車連接起來;以數(shù)百公里及以上的城市道路為“線”，通過高鐵連接起來，而廣大的農(nóng)村是則“面”，通過私人轎車以及非機(jī)動(dòng)車鏈接。“兩頭 擠”模型適合我國交通體系，平臺(tái)一體化更加適應(yīng)“兩頭擠”模型的要求。（2）輕量化：混合動(dòng)力汽車比傳統(tǒng)汽車更需要輕量化，適當(dāng)?shù)陌盐逸p量化水平可以降低材料導(dǎo)致的成本上升以及材料浪費(fèi)等問題。（3）智能化：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的不斷興起，我國社會(huì)已經(jīng)步入了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，其強(qiáng)勢(shì)滲入及汽車無人駕駛技術(shù)的發(fā)展，混合動(dòng)力汽車是汽車智能化的最理想的平臺(tái)，使得儲(chǔ)能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)之間加大溝通與交流。

4混合動(dòng)力汽車發(fā)展趨勢(shì)

混合動(dòng)力汽車具備了電動(dòng)車與燃油車，油耗低，性價(jià)比高，排放量小，技術(shù)成熟的優(yōu)點(diǎn)。不到純電動(dòng)汽車的1/10，被劃分到了電動(dòng)汽車的行列。目前我國汽車保有量較大并且空氣污染嚴(yán)重的社會(huì)狀況，應(yīng)當(dāng)加大對(duì)混合動(dòng)力汽車的普及力度，這樣不僅可以減小汽車的使用成本，而且還可以降低廢氣排放，已實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)的目的。但是目前混合動(dòng)力汽車成本相對(duì)較高，相比于普通內(nèi)燃機(jī)，小轎車價(jià)格略高，所以應(yīng)當(dāng)適量降低混合動(dòng)力汽車的成本是解決混合動(dòng)力汽車普及的首要問題，也是提高行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵因素。隨著混合動(dòng)力汽車的技術(shù)日益完善，動(dòng)力系統(tǒng)的不斷更新，對(duì)汽車性能的提高也起了關(guān)鍵的作用。混合動(dòng)力汽車將有機(jī)會(huì)沖擊傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)汽車市場(chǎng)，加之成熟的生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，國家政策等方面的支持，混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)汽車在市場(chǎng)上一定會(huì)占據(jù)一席之地，并為新能源領(lǐng)域的發(fā)展起到一個(gè)領(lǐng)頭羊的作用。

結(jié)束語：

通過對(duì)混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的研究，可以制造混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)在市場(chǎng)占有率并不是非常高，但是由于其技術(shù)的成熟以及極具發(fā)展空間的特點(diǎn)，并且根據(jù)市場(chǎng)產(chǎn)品的生命周期理論可知，混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車正處于一個(gè)不斷成長的時(shí)期，所以混合動(dòng)力作為傳統(tǒng)動(dòng)力與純電動(dòng)動(dòng)力的中間階段，必將會(huì)迎來屬于自己的市場(chǎng)。并且混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)動(dòng)力的分配合理，發(fā)動(dòng)機(jī)效率不斷提升，使得整車的油耗不斷降低。相比于純電動(dòng)汽車行駛續(xù)航能力，在城市工況行駛過程中能量傳輸效率高。使得混合動(dòng)力汽車在總體上趨于更安全，更環(huán)保，更智能，更節(jié)能的方向發(fā)展。

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