浅议混合动力汽车原理及发展前景

2015-07-26朱玉强广东交通职业技术学院广州510650

山东工业技术 2015年7期

朱玉强（广东交通职业技术学院 ,广州 510650）

浅议混合动力汽车原理及发展前景

朱玉强
（广东交通职业技术学院 ,广州 510650）

摘要：随着我国汽车保有量的持续攀升，不仅给能源带来危机，同时也给环境带来了巨大的危害。节能成为新世纪全球的主题，日益短缺的能源要求出现新的动力技术,汽车新能源发展任重道远，混合动力可以比较好的解决燃油消耗问题和污染问题，在我国推广新能源汽车的空间非常大，研发与提升我国新能源汽车技术有很大的必要性。本文详细的阐述了汽车混合动力技术原理及发展前景，以及混合动力汽车面临的挑战与机遇。

关键词：混合动力汽车；原理；发展前景

0 引言

随着政府对于混合动力汽车的投入与开发的力度不断加大，我国混合动力汽车迎来了重要的发展机遇。2015年1月13日，科技部部长万钢指出，科技部将按照部署，继续推动混合动力汽车的基础研究、关键性技术等领域的研究，为产业发展提供强有力的技术支撑，开发和使用混合动力汽车已经成为未来汽车工业发展的必然方向。

1 混合动力汽车的优点

混合动力汽车是指采用传统燃料，同时辅助动力单元通常采用一台发动机或动力发动机组，混合动力车辆的主流都是汽油混合动力，与传统燃油汽车相比较，混合动力汽车在油耗、排放等方面有较大程度的改善。混合动力汽车的优点：一是可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，减少蓄电池容量和体积的同时提高了汽车最高速度，提高电驱动续驶里程，延长了蓄电池的使用寿命，降低成本；二是混合动力电动汽车集燃油发动机、电动机、储能器件良好匹配和优化控制，大大提升了续驶里程，可达到燃油汽车水平，十分方便地解决纯电动汽车遇到的难题；三是采用混合动力后可以自由调整负荷少或者多时的功率输出与能量控制，在车辆行驶的过程中可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。混合动力车普遍具有低油耗、少污染的优点，同时也提高了能量的利用率。四是低排放，混合动力汽车由于在运行过程中所应用的燃料与常规动力有着很大的区别，所以具备低排放和零排放的相关要求。

2 混合动力汽车原理

混合动力电动汽车的动力系统和常规动力汽车的动力系统有着一定的区别，驱动系统、控制系统、辅助动力系统和电池组等是混合动力汽车的主要动力构成。

2.1 串联式混合动力系统工作原理

串联式混合动力系统是由内燃机直接带动发电机发电，在这种情况下产生的电能通过控制单元经过电机转化为汽车所需要的动能，最后完成驱动汽车的任务。这种动力系统的汽车在各大城市的公交上应用比较多，也取得了很好的应用效果，但是轿车上很少使用。现将串联式混合动力的简单结构列举如图1：

工作原理：蓄电池组使发动机工作在一个相对稳定的工况，车辆开始行驶时，蓄电池组电量饱和，在这种情况下，汽车就不需要辅助动力系统工作，从而达到正常行驶的目的；在当电池电量低于60%时，汽车就要依靠辅助动力系统完成行驶目的，在这个过程中，辅助动力系统还可以给蓄电池组进行充电，使蓄电池组再次能够重新工作。如果车辆在行驶的过程中需求的动力过大，蓄电池组和辅助动力系统就可以同时工作，以便能够提供充足的动力；当车辆能量需求较小时，辅助动力系统就可以完成给蓄电池组进行充电的任务。

2.2 并联式混合动力系统

并联式混合动力系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况，它有传统的内燃机和电机驱动两套驱动系统，两个系统既可以各自单独工作，也可以同时协调工作，发动机的动力可以直接用来驱动车辆，没有能量转换，能量损失小。发动机、电动/发电机或驱动电动机采用“并联”的方式组成并联式混合动力系统的驱动系统。该联结方式结构简单，成本低。本田的Accord和Civic采用的是并联式联结方式。

并联式混合动力的结构如图2：发动机、耦合器、变速器、电动机、功率变速器以及蓄电池组成并联式混合动力动力传动系统。

工作原理：该系统的发动机和电动机是并列连接到驱动桥上的，汽车行驶时，发动机与电动机可以分别独立或共同向汽车驱动轮提供动力。发动机驱动的后轮动力与驱动电机驱动的前轮动力进行组合，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动，电动机既可以作电动机又可以作发电机，动力性较好。

2.3 混联式混合动力系统

混联式混合动力系统在起步和低速段采用纯电动和串联模式，兼顾了串联和并联混合动力两种模式的优点，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。混联模式比串、并联模式更加节油，采用混合驱动模式，综合调节内燃机与电动机之间的转速关系，可以在急加速、爬陡坡等特种工况下，保证动力性的同时兼顾系统效率。混联系统的结构形式为同轴直联式，由发动机、电动-发电机和驱动电动机三大动力混联组成，是一种相对比较完善的动力系统，具有很好的燃油经济性和较低的排放，加速性和平稳性也很好。

混联式混合动力的结构图如图3：

工作原理：1）发动机输出的机械能可通过机械装置直接驱动车轮；2）发动机输出的机械能通过发电机转化成电能由电动机驱动车轮；3）电池连接到发电机和电动机之间，可接受充电或提供辅助动力。

3 混合动力汽车发展前景

3.1 发展混合动力汽车是国民经济可持续发展的需要

随着石油资源会在不久的将来可能枯竭,各个国家对于传统主要以石油为燃料的动力汽车开始改进，以求能够更好地应对石油枯竭的未来发展趋势。另外,人们环保意识的提高，电动汽车及混合动力汽车将成为新世纪前几十年汽车发展的主流，这种新形式的动力汽车相对于传统动力汽车是一场新的汽车革命，研究与发挥好混合动力汽车有利于国民经济的可持续发展。

3.2 发展混合动力汽车是控制城市污染的需要

随着社会的进一步发展，混合动力汽车越来越能够体现出它的重要性。由于全球变暖、厄尔尼诺现象等大气与环境问题，世界各国开始更多的关注大气污染问题。其中，常规化石能源就是导致环境恶劣的主要因素之一。在这种背景下，世界各国纷纷制定了相关严格的汽车排放标准，改变了以往对于大气污染的无视与忽视。由于国家对于大气保护的相关法律法规的相关要求，人们对于清洁能源的呼吁等因素，今后，混合动力汽车在今后的发展中有着广阔的市场空间，也是人类可持续发展的需要,特别是开发用于城市交通和城市之间的混合动力汽车在我国有着得天独厚的发展条件和广阔的应用前景。