吳丹+郭賀洋

摘 要：隨著石油供應(yīng)的日趨緊缺和環(huán)境污染的日益加劇，加大對環(huán)境保護和降低能耗的研究是各行各業(yè)的重要方向，促進了汽車行業(yè)中混合動力系統(tǒng)與車輛的發(fā)展。設(shè)計、開發(fā)、投產(chǎn)混合動力車輛成為了節(jié)能、環(huán)保工作的重要舉措。深入、系統(tǒng)理解混合動力車輛及其主要動力設(shè)備的原理及特征具有十分重要的科學(xué)意義及應(yīng)用價值。本文主要論述混合動力系統(tǒng)的組成及作用，并就其未來發(fā)展提出幾點思考與展望。

關(guān)鍵詞：混合動力發(fā)動機；系統(tǒng)組成；工作過程；發(fā)展思考

前言

混合動力系統(tǒng)，從廣義范疇來說，擁有至少兩種動力源，并能夠使用其中一種或多種動力源提供部分或者全部動力，是混合動力汽車（復(fù)合動力汽車）的主要動力設(shè)備。作為混合動力汽車的關(guān)鍵組成部分，混合動力發(fā)動機的系統(tǒng)組成、性能特征都直接影響了汽車整車性能和駕駛安全；如何合理、高效設(shè)計、運行混合動力系統(tǒng)，促使其持續(xù)處于最佳工況狀態(tài)，進而保障汽車在駕駛中具有較好的動力性與較低排放量是發(fā)展過程中亟待解決和攻克的問題。因此，本文以混合動力系統(tǒng)為研究對象，就其工作、應(yīng)用等發(fā)展進行分析與總結(jié)。

1 混合動力系統(tǒng)的基本組成及作用

目前，混合動力系統(tǒng)大部分指采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機和電動機作為動力源，通過混合使用熱能和電力組成的兩套動力系統(tǒng)?；旌蟿恿ο到y(tǒng)可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種不同的集成化混合動力總成形式結(jié)構(gòu)?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的主要部件為內(nèi)燃機、電動機、電池、混合動力控制設(shè)備等[1-3]。其中，內(nèi)燃機作為混合動力系統(tǒng)的第一動力供給者，需要保持長時間的高功率運轉(zhuǎn)，目前仍缺乏基于混合動力系統(tǒng)專門開發(fā)的發(fā)動機，廣泛地采用的仍為傳統(tǒng)的四沖程內(nèi)燃機、二沖程內(nèi)燃機、轉(zhuǎn)子發(fā)動機、燃氣輪機和斯特林發(fā)動機等?；旌蟿恿ο到y(tǒng)中的電動機，作為輔助的動力供給驅(qū)動，具有降低排放、減少污染的作用；根據(jù)不同電動機類別可以組建不同類型的混合動力系統(tǒng)及汽車，目前多數(shù)采用了感應(yīng)電動機和永磁電動機。而蓄電池系統(tǒng)主要起到了混合動力系統(tǒng)電力存儲的作用，兩套蓄電池系統(tǒng)分別負責(zé)為車上常規(guī)的用電器提供電壓和將直流轉(zhuǎn)換后給電機提供交流電能。除此之外，混合動力系統(tǒng)的運行離不開以計算機為中心的動力控制系統(tǒng)，包括了發(fā)動機及其驅(qū)動系統(tǒng)、電動機及其驅(qū)動系統(tǒng)、信號反饋及檢測裝置等組成部分，保障了混合動力汽車的動力性能的同時還高效的發(fā)揮了電動機驅(qū)動的輔助作用。

2 混合動力系統(tǒng)的工作過程與性能

混合動力系統(tǒng)的動力供給有發(fā)動機動力系統(tǒng)與電力系統(tǒng)混合集成，根據(jù)車輛運行與駕駛過程中的載荷所需的動力需求相配合，進而決定了混合動力系統(tǒng)中兩不同動力系統(tǒng)的運作和啟停模式?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的動力供給主要包括單發(fā)動機驅(qū)動模式、電力系統(tǒng)單獨向載荷提供動力、發(fā)動機動力系統(tǒng)與電力系統(tǒng)共同為載荷提供動力這幾種方式與過程[2-4]。當(dāng)車輛處于啟動、加速、爬坡工況況時，發(fā)動機、電動機組和電池組共同向電動機提供電能；當(dāng)電動車處于低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機，當(dāng)電池組缺電時則由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的運行模式及邏輯是為了在確保發(fā)動機效率趨于最佳值的同時，最大程度的減少廢氣的排放。以混合動力系統(tǒng)的節(jié)油運行機理為例，發(fā)動機系統(tǒng)只需要提供穩(wěn)態(tài)功率，加速和爬坡過程中的峰值功率則需要由電機系統(tǒng)提供，在這個過程中則前后啟動了電動機與發(fā)動機兩套動力供給系統(tǒng)，兩者協(xié)同工作，可以在采用小功率的發(fā)動機運行的環(huán)境下，進而減少動力系統(tǒng)的功率損失，降低油耗；而電機系統(tǒng)具有零速度啟動、響應(yīng)速度快的優(yōu)點，因此在混合動力汽車行駛過程中如若遇到短時制動停車的情況時，可以關(guān)閉發(fā)動機系統(tǒng)，由電動機系統(tǒng)供給動力，進而取消怠速?？偟膩碚f，由于混合動力系統(tǒng)具有兩套動力供給源，在運行中需要通過各動力源合理配合，進而使得動力系統(tǒng)長期在高效區(qū)運行。

3 混合動力系統(tǒng)發(fā)展的幾點思考

混合動力系統(tǒng)，與混合動力汽車行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)及趨勢密切相關(guān)，其重要性不言而喻。如何持續(xù)高效促進混合動力系統(tǒng)的創(chuàng)新與優(yōu)化，是我們需要深入探討的問題。因此，本文就混合動力系統(tǒng)的發(fā)展提出以下幾點思考[3-5]。

（1）持續(xù)探究并努力攻克混合動力系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)，持續(xù)提升混合動力汽車各項指標(biāo)性能?；旌蟿恿卧夹g(shù)、能量存儲技術(shù)、汽車集成電力電子模塊技術(shù)等都是混合動力系統(tǒng)及汽車設(shè)計生產(chǎn)中需要解決的難點與重點，只有提高研發(fā)、技術(shù)能力，那么才能不斷促進混合動力系統(tǒng)優(yōu)化發(fā)展。

（2）重視混合動力系統(tǒng)及汽車的戰(zhàn)略發(fā)展地位，促進混合動力汽車發(fā)展在實用化和大規(guī)模量產(chǎn)商業(yè)化階段走向成熟。技術(shù)是混合動力系統(tǒng)及汽車發(fā)展的基礎(chǔ)，而對于混合動力系統(tǒng)發(fā)展的戰(zhàn)略路線規(guī)劃、政策扶持等也是不可或缺的，只有相配套的戰(zhàn)略與環(huán)境保障，那么混合動力系統(tǒng)的持續(xù)進步與創(chuàng)新發(fā)展。

（3）綜合技術(shù)要求、開發(fā)成本和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢特征，提升混合動力系統(tǒng)及汽車在新能源產(chǎn)業(yè)鏈中的核心價值與位置?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的諸多優(yōu)勢，使得其產(chǎn)業(yè)化和市場化具備了應(yīng)用投產(chǎn)的可行性，進而使發(fā)展混合動力汽車成為未來汽車工業(yè)發(fā)展的方向。

4 結(jié)語

在汽車技術(shù)不斷完善的當(dāng)下，混合動力汽車的發(fā)展必定會因其既能延續(xù)汽油機的工業(yè)基礎(chǔ)、又能成為電動車技術(shù)“試驗田”載體而取得長足發(fā)展，為降低汽車污染物排放、環(huán)境保護做出巨大貢獻。因此，加大對混合動力系統(tǒng)及汽車的技術(shù)探究，優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計、擴大生產(chǎn)規(guī)模，進而實現(xiàn)我國混合動力系統(tǒng)及汽車的自主創(chuàng)新與發(fā)展。

參考文獻

[1]郭廣超.混合動力電動汽車技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（15）：109-109.

[2]于得洋，張偉，王濤.車輛工程領(lǐng)域中混合動力技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析[J].南方農(nóng)機，2017，48（1）：89-89.

[3]蘇嶺，曾育平，秦大同.插電式混合動力汽車能量管理策略研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].重慶大學(xué)學(xué)報，2017，40（2）：10-15.

[4]韓培欣，鮑久圣，楊帥，等.混合動力技術(shù)在車輛工程領(lǐng)域的應(yīng)用與研究現(xiàn)狀[J].現(xiàn)代制造工程，2016（5）：143-147.

[5]劉卓然，陳健，林凱，等.國內(nèi)外電動汽車發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J].電力建設(shè)，2015（7）：25-32.endprint