首先要定義混動汽車的概念。混合動力汽車作為過渡期的重要產品,有助於將內燃機汽車轉變為純電動汽車,具有環保、節油的特點。該文主要闡述了混合動力汽車的發展現狀,結合混合動力汽車應用特點,分析了影響混合動力汽車效能的關鍵性技術。

混合動力汽車基本型式發展狀況關鍵技術

1 混合動力汽車的結構特點

混合動力電動汽車(HEV)主要是透過結合傳統內燃機驅動和純電動驅動的優點,採用電池系統與電機系統相互配合的形式,在確保結構符合汽車動力效能要求的基礎上,實現對內燃機效率的最佳化,能有效提升汽車的整體排放效能與經濟適用性。其中,以混合動力系統雙動力源的不同配置與組合模式,可將其劃分為動力傳動的三種方式,即:串聯式、並聯式、混聯式。以混合度由高至低,可將其劃分為:重度混合型、中度混合型、輕度混合型、微混合型等四類。

2 混合動力汽車的發展現狀

在當今全球性環境汙染問題突出、石油資源緊缺的情況下,節能環保型混合動力汽車的研發順應時代需求,受到各

國的一致認可與高度支援。一些科技較為發達的國家,已成功研製出效能較好的混合動力汽車。如豐田所推出的Prius,為混聯式混合動力車型的典型代表,在2010年銷售量高達200多萬。而美國的通用、福特、克萊斯勒等,則分別推出的Precept、Prodigy、DodgeESX2,皆為混合動力汽車。緊隨其後,本田再度研發出新的混合動力技術,主要代表為第二代Civic Hybrid,其採用了15kW的永磁電動機驅動與

67kW發動機,將動力成功混合為80kW,輸出轉矩為

166N?m,其經濟環保效能再次得到提升。而有法蘭克福所推出的奧迪Q7混合動力汽車,透過將200N?m扭矩電動機與4.2L FSI八缸發動機的有效結合,極大提升了混合動力汽車的動力效能,其油耗不僅低於標準的13%,從靜止加速到100km/h所需時間僅為6.8s。

在國內,由奇瑞所推出的奇瑞A5 BSG,採用雙軸並聯式混合動力系統,為起動、發電一體式BSG發電機,能有效減少發動機怠速時產生的大量尾氣與燃油消耗。有長安推出的長安傑勳,為並聯式中度混合動力汽車,其動力系統採用起動、發動一體化技術,整體結構較為緊湊,動力效能較好。在2010年有賓士推出的賓士S400,為串聯式輕度混合動力汽車,從靜止加速到100km/h,所需時間僅為7.2s,並能輕鬆達到限速250km/h。而國內其他大型汽車製造商也相應推出了相關的混合動力汽車,混合動力汽車技術得到了進一步

的發展,相信在不久的將來,將會有更多環保節能且效能極佳的混合動力產品問世。

3 混合動力汽車的關鍵技術分析

(1)電池及電池管理系統。

與普通的電動汽車相比,混合動力汽車在電池使用方面存在較大差異,其電池放電速率與效率較高,為確保汽車在加速與爬坡時,能有效提供較大峰值功率,對電池的能量密度與功率密度有著非常高的要求。電池的充放電次數、工作溫度等都不同程度地影響著電池的使用壽命與效能狀態。對電池的過度充放電,會嚴重影響電池的效能,甚至可能損壞電池,縮短電池的使用壽命。因此,必須對電池的工作過程與所處環境、狀態進行監控,而電池管理系統而主要用於對電池工作環境與過程的監測,透過其對電池狀態的預測提示,能有效延長電池的使用壽命,確保電池能效得到充分利用。

(2)電機及電機控制系統。

電機為混合動力汽車中的一項驅動單元,以效能高、質量輕、效率高、成本低為選用原則。並且,在電機峰值功率上,須具備起動發動、電驅動、整車加速、制動回收等各方面能力。現階段,混合動力汽車主要使用永磁無刷同步、直流永磁、開關磁阻以及交流非同步等四種類型的電機。由電機工作原理與選用原則可知,對電機的研發主要集中在質量的

改進、效能的提升以及體積的縮小上。ISG結構的提出,是對現有發動機動力系統的有效改進,能以較低成本,實現對汽車節油減排效能的改造。

其中,在車輛進行制動減速或下坡行駛時,應確保電機處於發電機工作狀態,讓機械能轉化為電能,儲存於電池內。因此,為了滿足汽車形式的動力效能需求,電機控制系統需確保對電機工作模式的有效控制。

(3)驅動系統控制。

汽車在行駛時,動力系統會進行工作模式的相互切換,形成許多對單個動力源而言的非連續瞬態過程,為協調控制這一過程中兩個動力源的動力輸出,需解決以下問題。第一,確保發動機能在較短時間內平穩起動。第二,能有效控制驅動前的轉速與離合器結合過程。第三,能協調控制動機與電機轉矩,因狀態切換而形成的發動機需求轉矩變化。第四,確保在汽車總需求轉矩造成較大波動時,能有效協調控制電機與發動機的轉矩。

在進行驅動系統控制策略分析時,需結合汽車相關的行駛狀況、發動機與電機工作效能、電池SOC等方面資料,實現對驅動系統的有效控制,包括對起步、模式切換、換擋等動態過程的控制。目前,國內外對混合動力系統的控制策略,已有了較為深入的研究,在動態效能的協調控制方面已取得了較大成果。

4 動力總成關鍵零部件技術

4.1 發動機

在混合動力汽車系統中,可透過對發動機的最佳化設計,來提高汽車的經濟效能減少尾氣排放。對發動機改進技術的研究,主要從採用其他型式熱機或改進內燃機兩方面進行。如長安汽車公司所研發的專用發動機,主要用於中型混合動力汽車內,其透過將壓縮比提高、改進原有配氣相位、最佳化電噴系統匹配度等,實現對發動機的最佳化改造。

4.2 變速器

變速器是汽車傳動系統中的重要組成部分,對其動力性與經濟性有著直接影響。現階段,混合動力汽車系統內,所採用的變速器型較多,包括機械式自動變速器、手動變速器、帶傳動無級變速器、電子式無級變速器、行星齒輪自動變速器等。無級變速器的傳動效率低於機械變速器,雖能進行無級變換,但配置成本較高。而電子式無級變速器,其應用技術還處在研究階段。而機械式自動變換器,其所需成本較低而傳動效率較高,但操作難度偏高。傳統液力式自動變速器,利用行星齒輪系來達到變速的目的,能有效實現對混合動力汽車的換擋控制,但存在傳動效率不高,整體經濟效能偏低的缺點。

4.3 動力耦合裝置

在混合動力系統開發中,動力耦合裝置一直都是其研究

的重點與難點,直接影響著對車輛整體效能的控制。目前,在混合動力系統中,主要採用轉矩結合式、驅動力結合式、轉速結合式等三種動力耦合方式。其中,轉矩結合式動力耦合裝置能透過傳動系統,實現對汽車的直接驅動,並以直接或間接帶動電動、發電機的形式,讓電池蓄電,在並聯混合動力汽車內運用較廣。而驅動力結合式能有效利用車輛的地面附著力,提高整體驅動效能,但存在組成系統大、控制難度高的問題。轉速複合式裝置,由於其要求保持電動機與電機輸出轉矩時刻相等,控制難度較大,難以廣泛應用於現實中。

5 測試技術

在混合動力汽車測試系統中,其測量包括髮動機轉矩、轉速、電池工作狀態等,需對傳統臺架測試資料採集系統進行最佳化,添置相應的電池資料採集裝置,測試電池的工作狀態。在這個過程中,由於電池的效能易受工作環境與溫度的影響以及電池SOC的變化,使得電池的資料系統研發困難重重。但隨著科技與計算機技術的快速發展,在混合動力汽車測試系統技術方面,已取得了較大突破。如果我的回答對你有幫助，請關注點贊。

真正的技術難點就在於電能轉化為機械能的中間最為關鍵點“蓄電池”，混動的變速箱，還是基於輪邊驅動的這些功能完全可以透過資料分析最佳化設計，電力系統核心技術這些都不算什麼難事。試想一下，混動車型實際純電續航里程短短只有幾十公里，混動情況下一次行駛幾百公里基於能量守恆定律，混動車的燃油消耗肯定遠遠大於燃油車的燃油消耗，因為混動車此時還得負擔蓄電池的重量。

沒什麼技術難點，混合動力應該向增程動力轉化，提高發電機效率，比如研發啞鈴形發動機，發電機就在兩氣缸中間，無曲軸，效率能達到70%

在如今純電動汽車比較坑爹的情況下，混和動力車不失為一種較好的中間選項，既可以省油，又可以實現起步快，因為混動車在起步時或者低速情況下靠電池驅動，不需要發動機工作，只有在達到一定速度的時候才會轉換成發動機驅動。

混動車的現在也比較普遍了，像比亞迪的唐DM可謂是炒的風風火火，到處拿電機和人家內燃機比起步。其技術難點就是在於一塊好電池和一套能良好的將電機驅動與發動機驅動平順轉換的動力控制系統。

混動汽車早已上市，其現在已經比較成熟了。

其關鍵技術是：1、電力驅動系統中，電池技術是一大難點，要解決快速充電與大電量儲存問題，這點還需要純電動汽車去致力發展。

2、內燃機驅動與電機驅動的協調控制技術是一大難點，要解決電機單獨驅動，電機和內燃共同驅動等模式的控制問題，由於混合動力車採用兩套或以上的動力系統才能支援能源混合動力，所以找到一個最合適的平衡點還是比較難的，這個就只能慢慢摸索了，急不來。

3、汽車制動過程中，汽車動能的回收技術是一大難點，對其維護成本也大，此時電動機在成為發電機，這樣電力系統的電機將變成雙用，模式的切換還是存在隔閡，不能完全對接，這樣對電機機就有了超負荷的損傷。