混合动力电动汽车的使用与维护策略分析

2020-07-23邹世德

时代汽车 2020年7期

邹世德

摘要：混合动力电动汽车具备串联式，并联式和混联式的电动汽车结构，不同的结构有不同的使用方法和维护策略。混合动力电动汽车由于其环保、排放量低等优势，被国家大力推广使用。然而，就目前的情况而言，混合动力电动汽车的使用和维护策略依旧存在不足。相关工作人员应当立足实际情况，对混合动力电动汽车的使用和维护做好相关的设计和规划，让电动汽车能够得到良好的使用和维护。

关键词：混合动力;电动汽车;使用;维护

传统的纯电动汽车可以通过多样化的能源转变，类自身的负载和动能提供动力，最终实现资源尾气的零排放。这种工作原理可以在很大程度上落实保护环境、节约资源的基本国策，但是却不利于电动汽车的商品化推广。随着电动汽车的商品化，电动汽车较短的行驶距离、较低的电池密度以及较高的生产成本为电动汽车的推广带来了不少的阻碍。基于此种情况，技术人员对混合动力电动汽车进行了开发。混合动力电动汽车不仅能够保持传统电动汽车的低排放无污染特点，而且可以在此基础上结合传统内燃机的高能量长处，让电动类汽车能够在全面落实保护环境基本国策的同时，更加方便人们的使用。总体上看，混合动力电动汽车是目前新能源汽车发展的重要趋势。

1 混合动力电动汽车的概念

所谓混合动力电动汽车，即：主要依靠电力进行驱动，车的内部含有两个动力源的电动汽车。该类电动汽车主要驱动力来源于内燃机和电机，其既具备环保无污染的特点，又具备以内燃机为主要驱动力的传统汽车的速度快、动力强、效率高的特点。混合动力电动汽车动力来源可以从多种方式得以体现，主要包括以下几种：蓄电池，燃料电池、太阳能电池等。总体上看，混合动力电动汽车既有传统汽车的优势，又有现代汽车的环保，是一类非常值得被开发的汽车产业。

2 混合动力电动汽车的类型

混合动力汽车的分类有多种，其中按驱动的联结方式分为：串联式、并联式和混联式，主要介绍如下：

2.1 串联式

串联式混合动力电动汽车的能源主要通过电机驱动车辆，电机的电能由电池或发动机提供，发动机与车轮之间没有机械连接，发动机只通过发电机给电池充电或直接将电能供应给电机。这种连接方式能够使发动机保持在稳定、高效、低污染的状态下运转，将有害气体的排放控制在最低范围，同时结构简单。但是，此种结构对驱动电机的功率要求较大。许多驱动电机无法满足如此大的功率需求，会在行驶过程中出现熄火断电的现象。而且要求电池组和发动机的功率接近或等于驱动电机功率，因此相应的电池组、驱动电机、发动机的质量和体积都会相应较大，不适于中小型车辆。在能量传递和转化的过程中，损失也较大。

2.2 并联式

所谓并联式混合汽车，即：能源能够通过两个动力设备，以并联的方式进行同时传播。相较于串联式的传播方式而言，并联的传播方式能够给电车带来更多的动力，但是同时也存在着一些问题。我们可以从以下三类并联式混合汽车来对其进行分析：

发动机轴动力组合式电动汽车动力设备为发动机和电动机，二者的动力在发动机输出轴上进行组合，然后通过相关的变速系统来进行能量的传输与改变。动力组合器动力组合式电动汽车的功率小于同类型、同级别的内燃机汽车，但是由于电动/发电机一般要求可以独立驱动车辆，因此电动/发电机的功率与发动机相近，电池组要比发动机轴组合式电动汽车的电池组大一些，质量也更重一些。另外动力组合器一般结构复杂、成本较高、维修不是很方便。驱动轮组合式电动汽车具备以下几种设备：电动机或者发电机、发动机、驱动电机。发动机轴上的装置可以各自驱动一组车轮。

2.3 混联式

混联式混合动力电动汽车综合了串联式和并联式混合动力电动汽车的结构组成，主要由发动机、发电机和驱动电机三大动力总成组成。发动机基本保持稳运高效、节能的运转，发电机和电池供给驱动电动机电能以驱动电动汽车行驶。其优点为：兼顾串联和并联两者优点，可灵活控制发动机和电机。其缺点为：第一、控制两个电机和一台发动机，还有不同的工作模式，控制难度大、成本高;第二、动力部件相对较多，成本要高于其他类型的混合动力，车的总重量较大。

3 混合动力电动汽车在使用时可能存在的问题

3.1 控制器故障

在实际应用的过程中，由于周围温度、湿度、振动、粉尘、有毒有害气体等使用环境的影响，会导致控制器的具体性能发生变化，比如：制动电路受到阻碍、控制电压过低或者过高、急减速等问题出现。除此之外，由于各控制器之间仅仅通过一条总线来进行信息的传播，这容易导致延时情况的出现，进而难于满足瞬态协调控制的需要。此种情况非常容易导致动力中断、换挡冲击等问题的出现，十分不利于混合动力电动汽车的维护与使用。显然以上的情况都是驾驶员不愿意看到的，会影响整车的驾驶平顺性、动力性甚至是行车安全。再者，由于各控制器的控制信息无法全面实时共享，各子系统控制器采用各自的控制策略和算法，在混合动力系统控制策略开发时，通常无法实现真正的由上而下的顶层设计，各子系统的单独开发、分開调试往往会延长设计周期，并且还会影响系统的动态性能和燃油经济性。

3.2 动力电池故障

3.2.1 动力电池通讯故障

正常情况下，出于节约燃油、保护环境的考虑，混合动力车辆尽量通过电池为车辆行驶提供动力。电池与整车电控单元之间建立通讯连接，整车电控单元向电池发送控制指令，控制电池的充/放电功率，并接收电池发送的电池状态。当电池与整车电控单元之间发生通讯故障时，整车电控单元接收不到电池状态，无法得知电池工作状态时，现有技术中或者直接切断车辆动力，或者启动热动力源直接驱动车辆行驶。

3.2.2 动力电池老化，性能下降

就目前的情况而言，动力电池存在因为使用不当而导致电池老化速度加快，性能下降，寿命缩短的现象，主要表现为以下两点：

（1）电池的使用环境温度过高，散热条件差，导致电池内部压力和活力下降，进而导致电池的模板老化速度加快，难以满足相关行驶里程需要的动力[2]。

（2）电池的充电时间过长或者因为外部短路或者内部短路而导致电流过猛，进而导致的电压超标现象发生。

3.3 电动机故障

（1）由于电源未接通、逆变器控制原因、定子绕组故障（断路、短路、接地和连接错误）和电源电压太低而导致的电动机零负载时无法启动现象。

（2）由于定子、转子绕组断路，绕组引出线始末端接错或绕组内部接反，电动机负载过大或被卡住，电源未能全部接通而导致的电动机通电后无法启动。

（3）由于输电线一相断线或定子绕组一相断路，造成走单相;过载;绕组匝数不对;通风不良而导致的定子过热现象。

（4）由于绕组受潮或被水淋湿;绕组绝缘粘满粉尘;油垢引出线绝缘老化破裂和绕组绝缘老化而导致的绝缘电阻较低现象。

（5）由于轴承磨损，有故障;定子、转子铁芯松动;电压不平衡;绕组有故障（如短路、接错等）;轴承缺少润滑脂;气隙不均匀，定子、转子相擦而导致的电动机运行有杂音问题。

（6）由于润滑脂脂质不好，含有杂质;润滑脂含量过多或过少;轴承与轴和端盖配合过松或过紧;轴承内相擦;油封间隙配合太紧;电机两侧端盖或轴承盖未装平;轴承有故障，磨损，有杂物等;轴承间隙过大或过小而导致的轴承发热超标问题。

（7）由于电源电压不平衡和绕组有故障（匝间短路、某线圈组接反等）、绕组首端接错而导致的电动机空载电流不平衡问题。