混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù)f

1、混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力汽車關(guān)鍵技術(shù)樊杰玉樊杰玉青島理工大學(xué)，青島，中國，266520woxinxinbaobei@.【摘要】迫于環(huán)境污染和石油資源短缺的壓力，致力于可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，混合動(dòng)力汽車成為21世紀(jì)汽車工業(yè)的一大發(fā)展方向。本文闡述混合動(dòng)力汽車的不同形式和特點(diǎn)以及目前混合動(dòng)力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀，指出發(fā)展混合動(dòng)力汽車必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。【關(guān)鍵詞】混合動(dòng)力汽車；發(fā)展現(xiàn)狀；關(guān)鍵技術(shù)KeyTecnologiesofHybridElec

2、tricVehicleFanJieyuQingdaoTechnologicalUniversityQingdao.China.266520woxinxinbaobei@Abstract:UnderthepressureofenvironmentpollutionthescarcityofoilsourcetobededicatedtothestrategyofsustainabledevelopmentHybridElectricVeh

3、icle(HEV)becomesanimptantconsiderationinthetwentyfirstcenturyindertogetsustainabledevelopmentofAutomobileindustry.DifferenttypesofHEVtheiracteristicsareanalyzedinthisarticleaswellasthecurrentsituationofHEVdevelopment.The

4、keytechnologiesofimplementingHEVsarealsopointedout.Keywds：HybridElectricVehicleresearchactualitykeytechnologies0引言引言隨著全球汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，石油資源供應(yīng)的日趨緊張，世界各國積極尋求代用燃料或者減少燃油的消耗量，大力開發(fā)新型節(jié)能環(huán)保汽車。在太陽能、電能等替代能源真正進(jìn)入實(shí)用階段之前，混合動(dòng)力汽車因其低油耗、低排放的優(yōu)勢(shì)越

5、來越受到人們的關(guān)注?；旌蟿?dòng)力裝置是將傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)盡量做小一點(diǎn)讓一部分動(dòng)力由電池電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)來承擔(dān)既發(fā)揮了發(fā)動(dòng)機(jī)持續(xù)工作時(shí)間長、動(dòng)力性好的優(yōu)點(diǎn)又可以發(fā)揮電動(dòng)機(jī)無污染、低噪聲的優(yōu)點(diǎn)?；旌蟿?dòng)力汽車是采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源通過混合使用人力和電力兩套裝置開動(dòng)汽車達(dá)到節(jié)省燃料和降低排放污染的目的實(shí)用的內(nèi)燃機(jī)既有柴油機(jī)又有汽油機(jī)但是共同的特點(diǎn)是排量小、質(zhì)量輕、速度快、排放好。電動(dòng)系統(tǒng)中包括高效強(qiáng)化的電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和蓄電池。混合動(dòng)力汽車按照能量

6、的合成主要分為串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種?；旌蟿?dòng)力汽車與純電動(dòng)汽車相比降低了對(duì)電池能量密度和容量的要求減輕了電池部分的質(zhì)量有利于提高汽車的質(zhì)量利用系數(shù)動(dòng)力性、續(xù)駛里程以及乘員的舒適性都得到了保證無需增加充電設(shè)施易于推廣應(yīng)用。與傳統(tǒng)的汽車相比原動(dòng)機(jī)經(jīng)常處于最佳工況降低了排放能量自動(dòng)回收提高了能量利用率采用純電動(dòng)行駛模式可以在特定的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)零排放?；旌蟿?dòng)力汽車除發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、蓄電池等各種單元基礎(chǔ)外重要的技術(shù)是各系統(tǒng)的電子控制技術(shù)和整車的動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)

7、化匹配好的系統(tǒng)能達(dá)到節(jié)省燃料50%、排放下降80%、制動(dòng)能量回收達(dá)到30%?！笆晃濉逼陂g重點(diǎn)研究開發(fā)和掌握混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車、純電動(dòng)汽車、代用燃料汽車整車和零部件的關(guān)鍵技術(shù)建立整車評(píng)價(jià)平臺(tái)推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)促進(jìn)節(jié)能環(huán)保機(jī)車的產(chǎn)業(yè)化。國際上對(duì)哪種技術(shù)才是汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向存在很多爭(zhēng)議。就目前現(xiàn)狀來看混合動(dòng)力汽車憑借其較為成熟的技術(shù)結(jié)合我國汽車工業(yè)的技術(shù)狀況發(fā)展混合動(dòng)力汽車較為適宜。力矩通過動(dòng)力復(fù)臺(tái)裝置傳送給驅(qū)動(dòng)橋?；炻?lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

8、的控制策略是：在汽車低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當(dāng)汽車高速穩(wěn)定行駛時(shí)，則以并聯(lián)工作方式為主?；炻?lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)充分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)工作，所以更容易實(shí)現(xiàn)排放和油耗的控制目標(biāo)，因此是最具影響力的HEV。3混合動(dòng)力汽車需要解決的問題和關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力汽車需要解決的問題和關(guān)鍵技術(shù)目前，混合動(dòng)力汽車所需要解決的問題包括以下幾

9、個(gè)方面：其一，進(jìn)行動(dòng)力分配裝置和能量管理系統(tǒng)的研究。其二，開發(fā)具備高比能量和高比功率經(jīng)濟(jì)實(shí)用的電池。其三，混合動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，維修比較困難，售價(jià)相對(duì)較高。其四，建立更先進(jìn)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型(包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的)，進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真分析。具體來講要進(jìn)行下面幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的研究：3.1混合動(dòng)力單元技術(shù)混合動(dòng)力單元技術(shù)在混合動(dòng)力汽車上，熱力發(fā)動(dòng)機(jī)又被稱為混合動(dòng)力單元。為提高燃料經(jīng)濟(jì)性，對(duì)混合動(dòng)力單元必然提出更多的要求，例如要求混合動(dòng)力單

10、元能夠快速起動(dòng)和關(guān)閉等。目前對(duì)混合動(dòng)力單元的研究主要集中于：一是燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化；二是尾氣處理技術(shù)，主要研究高效的尾氣催化系統(tǒng)：三是代用燃料的研究。3.2控制策略技術(shù)控制策略技術(shù)HEV產(chǎn)品開發(fā)中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是根據(jù)不同的混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)制定和優(yōu)化其控制策略，國外通過系統(tǒng)建模仿真對(duì)此進(jìn)行了大量的匹配理論研究。控制系統(tǒng)的開發(fā)首先是根據(jù)采集到的速度和負(fù)荷等數(shù)據(jù)，計(jì)算出對(duì)應(yīng)的要求輸出功率：計(jì)算出以最高效率為基點(diǎn)的分配到內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)上的功率值，即實(shí)

11、現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)的最優(yōu)功率分配比：然后，根據(jù)功率分配比，求出驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率值和其它有關(guān)數(shù)據(jù)，給出內(nèi)燃機(jī)的控制參數(shù)和電動(dòng)機(jī)的控制參數(shù)。同時(shí)，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器完成這兩個(gè)層次的工作控制。在執(zhí)行器設(shè)計(jì)中，功率分配裝置的設(shè)計(jì)及其與變速器的一體化設(shè)計(jì)是關(guān)鍵的部件設(shè)計(jì)工作。因?yàn)樗鶕?jù)控制器的指令，正確地進(jìn)行內(nèi)燃機(jī)功率向驅(qū)動(dòng)車輛功率和驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)功率的分解。3.3能量存儲(chǔ)技術(shù)能量存儲(chǔ)技術(shù)在電動(dòng)汽車上，蓄電池的開發(fā)和充放電特性的研究是關(guān)鍵。現(xiàn)在，鎳氫電池和鋰

12、離子電池己可達(dá)到混合動(dòng)力汽車的使用要求，但仍有價(jià)格高或壽命不長等缺陷。從發(fā)展看，能量儲(chǔ)存裝置的研究應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：一是研究電池內(nèi)部的連接、檢測(cè)、監(jiān)控。二是電池設(shè)計(jì)和制造方面的改進(jìn)，降低制造成本，改善電池的性能和提高壽命。適用于混合動(dòng)力汽車的電池需要有較高的比功率，要達(dá)到的目標(biāo)是，功率與能量比值大干20Wwh；使用壽命達(dá)到10年；至少循環(huán)使用12萬次。三是電池的熱能管理及剩余電量管理。此外，電池的剩余電量直接影響混合動(dòng)力汽車的經(jīng)濟(jì)性

13、和排放，因此需要有效的測(cè)試方法和控制裝置。4發(fā)展前景展望發(fā)展前景展望混合動(dòng)力汽車在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上達(dá)到了提高燃料經(jīng)濟(jì)性和減少排放的目的因而極具發(fā)展前景。從目前的發(fā)展來看汽車的排放法規(guī)日趨嚴(yán)格化同時(shí)電子技術(shù)的迅猛發(fā)展都會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)混合動(dòng)力汽車的發(fā)展?；旌蟿?dòng)力汽車充分吸取了電力熱力系統(tǒng)中最大的優(yōu)勢(shì):在遠(yuǎn)途時(shí)使用熱力發(fā)動(dòng)機(jī)在城市和過渡階段時(shí)使用電動(dòng)機(jī)。如果調(diào)配合理的話電力和熱力的配合使用將很大程度地降低汽車的耗油量和污染物的排放并同時(shí)提高駕駛

14、樂趣改善車輛行為。與傳統(tǒng)型汽車相比HEV可以確保具有同等的性能和優(yōu)勢(shì)而在節(jié)能和排放上勝出一籌。HEV的電壓和功率等級(jí)與電動(dòng)車類似但蓄電池容量大大減小因而其造價(jià)成本低于電動(dòng)汽車。就目前來說HEV的價(jià)格比傳統(tǒng)汽車高出20%左右。降低成本是提高混合動(dòng)力系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)能力的努力方向。相信隨著HEV的推廣和普及生產(chǎn)批量上去后其價(jià)格將逐步接近傳統(tǒng)汽車。當(dāng)前HEV所面臨的主要技術(shù)問題還很多隨著各大汽車公司和研究機(jī)構(gòu)的努力這些問題會(huì)很快得到解決。盡管從長遠(yuǎn)來