朱玉強（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ,廣州 510650）

淺議混合動力汽車原理及發(fā)展前景

朱玉強
（廣東交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ,廣州 510650）

摘 要：隨著我國汽車保有量的持續(xù)攀升，不僅給能源帶來危機，同時也給環(huán)境帶來了巨大的危害。節(jié)能成為新世紀全球的主題，日益短缺的能源要求出現(xiàn)新的動力技術(shù),汽車新能源發(fā)展任重道遠，混合動力可以比較好的解決燃油消耗問題和污染問題，在我國推廣新能源汽車的空間非常大，研發(fā)與提升我國新能源汽車技術(shù)有很大的必要性。本文詳細的闡述了汽車混合動力技術(shù)原理及發(fā)展前景，以及混合動力汽車面臨的挑戰(zhàn)與機遇。

關(guān)鍵詞：混合動力汽車；原理；發(fā)展前景

0 引言

隨著政府對于混合動力汽車的投入與開發(fā)的力度不斷加大，我國混合動力汽車迎來了重要的發(fā)展機遇。2015年1月13日，科技部部長萬鋼指出，科技部將按照部署，繼續(xù)推動混合動力汽車的基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵性技術(shù)等領(lǐng)域的研究，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供強有力的技術(shù)支撐，開發(fā)和使用混合動力汽車已經(jīng)成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的必然方向。

1 混合動力汽車的優(yōu)點

混合動力汽車是指采用傳統(tǒng)燃料，同時輔助動力單元通常采用一臺發(fā)動機或動力發(fā)動機組，混合動力車輛的主流都是汽油混合動力，與傳統(tǒng)燃油汽車相比較，混合動力汽車在油耗、排放等方面有較大程度的改善。混合動力汽車的優(yōu)點：一是可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，減少蓄電池容量和體積的同時提高了汽車最高速度，提高電驅(qū)動續(xù)駛里程，延長了蓄電池的使用壽命，降低成本；二是混合動力電動汽車集燃油發(fā)動機、電動機、儲能器件良好匹配和優(yōu)化控制，大大提升了續(xù)駛里程，可達到燃油汽車水平，十分方便地解決純電動汽車遇到的難題；三是采用混合動力后可以自由調(diào)整負荷少或者多時的功率輸出與能量控制，在車輛行駛的過程中可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。混合動力車普遍具有低油耗、少污染的優(yōu)點，同時也提高了能量的利用率。四是低排放，混合動力汽車由于在運行過程中所應(yīng)用的燃料與常規(guī)動力有著很大的區(qū)別，所以具備低排放和零排放的相關(guān)要求。

2 混合動力汽車原理

混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)和常規(guī)動力汽車的動力系統(tǒng)有著一定的區(qū)別，驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)和電池組等是混合動力汽車的主要動力構(gòu)成。

2.1 串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)工作原理

串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)是由內(nèi)燃機直接帶動發(fā)電機發(fā)電，在這種情況下產(chǎn)生的電能通過控制單元經(jīng)過電機轉(zhuǎn)化為汽車所需要的動能，最后完成驅(qū)動汽車的任務(wù)。這種動力系統(tǒng)的汽車在各大城市的公交上應(yīng)用比較多，也取得了很好的應(yīng)用效果，但是轎車上很少使用?，F(xiàn)將串聯(lián)式混合動力的簡單結(jié)構(gòu)列舉如圖1：

工作原理：蓄電池組使發(fā)動機工作在一個相對穩(wěn)定的工況，車輛開始行駛時，蓄電池組電量飽和，在這種情況下，汽車就不需要輔助動力系統(tǒng)工作，從而達到正常行駛的目的；在當(dāng)電池電量低于60%時，汽車就要依靠輔助動力系統(tǒng)完成行駛目的，在這個過程中，輔助動力系統(tǒng)還可以給蓄電池組進行充電，使蓄電池組再次能夠重新工作。如果車輛在行駛的過程中需求的動力過大，蓄電池組和輔助動力系統(tǒng)就可以同時工作，以便能夠提供充足的動力；當(dāng)車輛能量需求較小時，輔助動力系統(tǒng)就可以完成給蓄電池組進行充電的任務(wù)。

2.2 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)

并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況，它有傳統(tǒng)的內(nèi)燃機和電機驅(qū)動兩套驅(qū)動系統(tǒng)，兩個系統(tǒng)既可以各自單獨工作，也可以同時協(xié)調(diào)工作，發(fā)動機的動力可以直接用來驅(qū)動車輛，沒有能量轉(zhuǎn)換，能量損失小。發(fā)動機、電動/發(fā)電機或驅(qū)動電動機采用“并聯(lián)”的方式組成并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的驅(qū)動系統(tǒng)。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單，成本低。本田的Accord和Civic采用的是并聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。

并聯(lián)式混合動力的結(jié)構(gòu)如圖2：發(fā)動機、耦合器、變速器、電動機、功率變速器以及蓄電池組成并聯(lián)式混合動力動力傳動系統(tǒng)。

工作原理：該系統(tǒng)的發(fā)動機和電動機是并列連接到驅(qū)動橋上的，汽車行駛時，發(fā)動機與電動機可以分別獨立或共同向汽車驅(qū)動輪提供動力。發(fā)動機驅(qū)動的后輪動力與驅(qū)動電機驅(qū)動的前輪動力進行組合，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動，電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機，動力性較好。

2.3 混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)

混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)在起步和低速段采用純電動和串聯(lián)模式，兼顧了串聯(lián)和并聯(lián)混合動力兩種模式的優(yōu)點，混聯(lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的功率輸出和電機的運轉(zhuǎn)?；炻?lián)模式比串、并聯(lián)模式更加節(jié)油，采用混合驅(qū)動模式，綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機與電動機之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系，可以在急加速、爬陡坡等特種工況下，保證動力性的同時兼顧系統(tǒng)效率。 混聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式為同軸直聯(lián)式，由發(fā)動機、電動-發(fā)電機和驅(qū)動電動機三大動力混聯(lián)組成，是一種相對比較完善的動力系統(tǒng)，具有很好的燃油經(jīng)濟性和較低的排放，加速性和平穩(wěn)性也很好。

混聯(lián)式混合動力的結(jié)構(gòu)圖如圖3：

工作原理：1） 發(fā)動機輸出的機械能可通過機械裝置直接驅(qū)動車輪；2）發(fā)動機輸出的機械能通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化成電能由電動機驅(qū)動車輪；3）電池連接到發(fā)電機和電動機之間，可接受充電或提供輔助動力。

3 混合動力汽車發(fā)展前景

3.1 發(fā)展混合動力汽車是國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要

隨著石油資源會在不久的將來可能枯竭,各個國家對于傳統(tǒng)主要以石油為燃料的動力汽車開始改進，以求能夠更好地應(yīng)對石油枯竭的未來發(fā)展趨勢。另外,人們環(huán)保意識的提高，電動汽車及混合動力汽車將成為新世紀前幾十年汽車發(fā)展的主流，這種新形式的動力汽車相對于傳統(tǒng)動力汽車是一場新的汽車革命，研究與發(fā)揮好混合動力汽車有利于國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

3.2 發(fā)展混合動力汽車是控制城市污染的需要

隨著社會的進一步發(fā)展，混合動力汽車越來越能夠體現(xiàn)出它的重要性。由于全球變暖、厄爾尼諾現(xiàn)象等大氣與環(huán)境問題，世界各國開始更多的關(guān)注大氣污染問題。其中，常規(guī)化石能源就是導(dǎo)致環(huán)境惡劣的主要因素之一。在這種背景下，世界各國紛紛制定了相關(guān)嚴格的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，改變了以往對于大氣污染的無視與忽視。由于國家對于大氣保護的相關(guān)法律法規(guī)的相關(guān)要求，人們對于清潔能源的呼吁等因素，今后，混合動力汽車在今后的發(fā)展中有著廣闊的市場空間，也是人類可持續(xù)發(fā)展的需要,特別是開發(fā)用于城市交通和城市之間的混合動力汽車在我國有著得天獨厚的發(fā)展條件和廣闊的應(yīng)用前景。

4 總結(jié)

隨著人們對環(huán)境保護要求的提高，混合動力汽車技術(shù)，作為一種可持續(xù)、多樣化、可再生新能源時代的共性技術(shù)，為人們在既保護環(huán)境的同時、又能夠享受到科學(xué)技術(shù)給人們帶來的幸福感，相信它的明天一定更有前途！

參考文獻：

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[3]劉嘉,李理光,吳志軍,鄧俊.微型混合動力車的研究概況及趨勢[J].北京汽車,2012(01).

作者簡介：朱玉強（1979-），男，河南鄭州人，講師，碩士研究生，研究方向：汽車電子技術(shù)。