汽車混合動力系統(tǒng)的優(yōu)化及性能分析

劉文峰

摘 要：隨著經(jīng)濟和科技水平的快速發(fā)展，為了有效降低汽車燃油消耗量和尾氣排放，滿足雙積分政策的要求，越來越多的汽車廠商進行推廣和研發(fā)混合動力汽車?；旌蟿恿ζ嚴秒姵亟o電機提供動力來源，并通過電機來調(diào)節(jié)發(fā)動機的工作點，可以有效降低油耗和排放，進一步提高整車動力性和經(jīng)濟性。同時，混合動力汽車利用電機制動，借助新增零部件，可以進行有效的能量回收和能量管理，不同的混合動力系統(tǒng)構(gòu)型方案可以實現(xiàn)不同的扭矩分配功能。

關(guān)鍵詞：汽車;混合動力;優(yōu)化設(shè)計

0 引言

雙電機混合動力系統(tǒng)目前已取得了一定進展，且當(dāng)前市場上也出現(xiàn)了一些應(yīng)用車型，因雙電機混合動力系統(tǒng)的驅(qū)動動力源有多個，故需要在不同駕駛需求工況條件下，控制多個動力源發(fā)揮各自的作用。

1 混合動力電動汽車概述

1.1 混合動力汽車的優(yōu)勢分析

首先，傳統(tǒng)車輛在實際運行時，由于只有一個以燃油為主的發(fā)動機作為動力源支持車輛運行，而發(fā)動機本身的功率輸出與車速、扭矩有著直接的關(guān)系，這就決定了發(fā)動機工況一直處于時刻變化的狀態(tài)中，盡管能夠在變速器的幫助下進行調(diào)節(jié)，但在大量工況下，傳統(tǒng)單一動力系統(tǒng)的發(fā)動機功率一直處于較低的狀態(tài)，同時在遇到剎車制動等工況時，發(fā)動機還會出現(xiàn)很多無效輸出，因此導(dǎo)致大量能源被白白損耗。而對基于混合動力系統(tǒng)的汽車而言，由于汽車存在兩種不同的動力源（電能能源與燃油能源），能夠在良好的混合動力控制技術(shù)下，促使不同動力源都能夠在各自最高效工作區(qū)間內(nèi)進行工作，就是所謂的“解耦”，從而可以提升能源利用率。其次，混合動力系統(tǒng)能夠通過控制發(fā)動機怠速啟停，降低系統(tǒng)在怠速時產(chǎn)生的無效輸出，同時混合動力汽車還能夠通過進行制動能量回收，降低無謂能源損耗，起到良好的節(jié)能效果。最后，混合動力汽車除了具備節(jié)能效果外，還能夠有效提升車輛駕乘體驗，混合動力系統(tǒng)能夠通過發(fā)動機輸出與發(fā)電機輸出相配合，為車輛啟動提供充足的能源支持，提升車輛起步加速感，同時混合汽車中的動力分流構(gòu)型的EVT混合動力變速箱還能夠輸出傳統(tǒng)CVT難以企及的扭矩，能夠提供持續(xù)不間斷的動力輸出，不會出現(xiàn)換擋動力中斷問題，極大地提升了駕駛者的駕駛體驗。

2 混合動力技術(shù)在應(yīng)用中的問題

2.1 混合動力系統(tǒng)控制參數(shù)難度大

混合動力機車的前驅(qū)裝置更多的是高壓蓄能器，借助智能傳感器，能夠直接對車輛進行智能操控，例如對脈沖信號頻率加以控制，保證其驅(qū)動系統(tǒng)能穩(wěn)定高效運行。因為混合動力系統(tǒng)帶有多動力輸入源和動目標控制系統(tǒng)的成分，因此其制動能量回收、匹配動力系統(tǒng)以及協(xié)同控制流程都相對繁雜，在整個研發(fā)階段，必須全面分析各種工作條件下汽車所對應(yīng)的燃油性能和動力性能等特征，同時把握汽車零部件的壽命、成本等多方面因素。此外，混合動力系統(tǒng)的控制參數(shù)控制較為困難，轉(zhuǎn)速結(jié)合式的動力耦合裝置也會因為其本身可觀因素的局限，不能在生產(chǎn)階段加以運用。這就說明改善混合動力系統(tǒng)的控制性能是當(dāng)前混合動力技術(shù)研究的關(guān)鍵所在。

2.2 充電電池組的系統(tǒng)性能差

油、電混合動力汽車的運行，本身對電池系統(tǒng)提出了相對嚴格的要求，理想情況下，該系統(tǒng)的運行要滿足下列要求——存儲量可觀、其功率較高、充電效率極高、續(xù)航性能佳、使用壽命較長;但事實上，國內(nèi)許多混合動力汽車都存在電池成本過高、使用壽命不長、蓄電水平低等不足之處，因此混合動力汽車電池不能在行車過程中發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

2.3 車輛成本較高

目前我國汽車行業(yè)內(nèi)，新能源汽車價格明顯高于燃油汽車，這更多的是因為混合動力裝置過于龐大，而混合動力技術(shù)先進性不足，導(dǎo)致研發(fā)、制造的成本過高。所以，在此后的長期發(fā)展過程中，新能源汽車的研發(fā)必須將低成本混合動力汽車作為追求成本。

3 混合動力汽車如何進行更為有效的發(fā)展

3.1 模式切換控制

從整個系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性上來講，在不同的工況下，采用合適的模式控制，使得發(fā)動機運行在最小有效燃油消耗率曲線上，通過三種模式之間的合理切換，可提高從發(fā)動機到驅(qū)動軸之間的能量傳輸效率。在起步和低速行駛時，采用純電動模式，以避免發(fā)動機在低負載工況下運行增加油耗。在中速行駛時，采用純電動和混合動力模式為主適時切換，使發(fā)動機效率和電池充放電之間達成平衡。在高速行駛時，采用純電動模式和發(fā)動機直驅(qū)模式為主適時切換，能量的傳輸更加直接及效率更高。

3.2 有效地促進成本降低

盡管混合動力汽車得到了充分的發(fā)展，但由于現(xiàn)階段大部分這類汽車安裝了較為簡便的動力系統(tǒng)以及裝置，并安裝了電池，這使混合動力汽車的制造成本加大，進而對其普及造成了一定的影響。為使混合動力汽車得到充分的普及，就必須解決其成本過高的問題。為使成本有效地降低，可從電力設(shè)備與電池的成本為切入點，使混合動力汽車的成本得到有效的控制，進而使消費者接受混合動力汽車。

3.3 混合動力裝載機車的參數(shù)

對于混合動力裝載機車而言，一般采用的是液壓動力混合方式，在實際混合動力技術(shù)應(yīng)用上，做好對其參數(shù)控制非常重要，一般需要在智能傳感器的幫助下，有效控制車輛發(fā)動機運轉(zhuǎn)，保障發(fā)動機功率輸出與實際工況相符，降低能源損耗，實現(xiàn)開關(guān)量模擬，同時，在具體實踐過程中，還需要技術(shù)人員注重提高對傳感器控制重視程度，實現(xiàn)脈沖信號頻率合理調(diào)節(jié)，從而促使車輛運行能夠處于一個更加穩(wěn)定的狀態(tài)。此外，在實際進行控制過程中，還需要加強對離合器控制分析，通過采用液壓控制方式，促使混合動力裝載機在車輛工程領(lǐng)域中的作用價值得以充分的彰顯。

4 結(jié)語

綜上所述，相對于傳統(tǒng)單一的動力，這種混合動力有著更好的節(jié)能減排效果，并且還能夠有效提升車輛運行性能，有效推動了車輛工程領(lǐng)域的建設(shè)發(fā)展。基于此，有必要在對車輛工程中的混合動力技術(shù)進行討論分析，從而使混合動力技術(shù)發(fā)揮出更大的價值，實現(xiàn)更好的節(jié)能降耗效果。

參考文獻：

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