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混合動力汽車技術分析及前景論文
摘要:混合動力汽車，指一輛車的驅動系由多個可以同時運轉的單個驅動系聯合組成。驅動系統能夠保障車輛的行駛狀態，同時可以決定車輛的行駛功率。目前較為時興的是混合動力電動汽車。由于能源危機和環保的雙重壓力，混合動力電動汽車應運而生，而且具有廣闊的發展前景。
關鍵詞:混合動力;汽車技術分析;發展前景
在汽車工業實現跨越式發展的今天，汽車尾氣排放對環境的污染日益受到重視，原有的以汽、柴油為燃料的汽車的污染性逐漸被人們所認識，于是，人們開始研發混合動力電動汽車，并且取得了積極的成果。有著較好燃油經濟及排放性能的混合動力汽車，擔當了調節交通和環境以及石油短缺的主要角色，也被認為是當下汽車工業的一個主要發展方向。
1新能源和混合動力電動汽車發展的社會基礎
石油的開采和運用，是人類繼蒸汽機之后的一大飛躍。石油一度被稱為工業的血液。隨著工業的迅猛發展，石油需求量急增，而石油作為一種不能再生的資源，與煤炭一樣，只會越采越少，固而出現了油荒。人們已經把手伸向了海洋，然而海上采油，既有較高的技術要求，也會帶來海洋污染，而開采的成本高昂。于是人們把目光轉向新能源的開發和混合動力汽車的研發。于是，隨著蓄電池技術進步，出現了純電動汽車(EV)，而且能連續運行500km以上。當然，電能耗光后，充電將費時費神，如何解決蓄電池的容量和快速充電問題，將是電動汽車面臨的“瓶頸”問題求解。混合動力汽車(PHEV)則顯示了顯著的優越性。此外，燃料電池汽車(PCV)也顯示了其優越性。中國作為世界上最大的汽車大國，每年以千萬輛速度增長。而石油大部分依賴進口。因此，發展混合動力汽車勢在必行。混合動力汽車在中國運用的歷史已超過10年，其發展速度一直不盡人意，只是在電動摩托車方面發展迅猛，成了當之無愧的電動車王國。加大混合動力電動汽車的研發，在中國有著極其廣闊的發展前景。因為中國有著數以億計的汽車消費人群，這是混合動力電動汽車發展的社會基礎。目前，中國在一線城市加大了對混合動力電動汽車的扶持力度。隨著人們對混合動力電動汽車優越性的認識和扶持力度的加大，混合動力電動汽車的發展前景十分廣闊。
2混合動力汽車結構特點分析
混合動力電動汽車的驅動能源是兩種或多種儲能器以及能源或者轉換器，同時其中一種能夠提供電源。即將傳統的內燃機驅動及純電動驅動方式結合，將電力驅動和輔助動力組合到同一輛車上。輔助動力單元一般會使用發動機或動力發動機。因此，發動機一直處于最佳工作點，從而使汽車減少排放并提高能源效率。同時，蓄電池可以得到發電機的持續充電，進一步減小了蓄電池的容量，提高了車速，加大續駛里程，延長蓄電池的使用壽命。混合動力系統根據動力源配置與組合方式不同，可以分為串聯式、并聯式和混聯式。串聯式混合動力系統有利于節能，并聯式混合動力系統具有加速優勢，而混聯式則集中了串聯式和并聯式的優點，顯示了極大的優越性。在汽車啟動時，它的驅動依靠于蓄電池供電的電動機，發動機并不參與驅動。在低速行駛時由蓄電池驅動;在中速行駛過程中，使用發動機作為主動力源，一部分動力作用于車輪，還有一部分動力分配給發電機，由發電機轉換為電能驅動電動機。油電混合的雙動力系統，可以使發動機以最小的耗損驅動汽車行駛。全速行駛時刻則由蓄電池將電力供給到電動機來進行輔助動力的提供，從而提高了車輛的動力性能。豐田汽車是混合動力汽車的典范，它合理利用動力分配裝置和能源管理技術，兼顧串聯式和并聯式的長處，顯示了極大的優越性。混合動力汽車技術隨著科技工藝的進步不斷發展完善，卻仍有一些迫切需要解決的問題。而這些問題的解決，將為混合動力汽車的發展插上騰飛的翅膀。混合動力汽車動力分配裝置以及能量管理系統需進一步完善。電池的高比能量及功率的改進。混合動力系統的簡單和優化。汽車制造成本的降低。車輛的維修使用的工藝改進等。有專家期待，混合動力汽車驅動系統數字模型的建立和改進等問題，都是困擾混合動力汽車發展的“瓶頸”，需要加大研發力度，予以突破。混合動力汽車關鍵技術是一個系統工程，它是汽車、電力拖動以及自動控制與化學電源的集合。其關鍵技術包括電池管理、電動機以及電機控制系統、驅動系統控制、動力總成關鍵零部件技術、測試和優化等子系統。混合動力汽車的電池在汽車工作時一直處于非周期性充放電的循環中，技術要求較高。一般要求電池具有較高的能量密度和較高的工業密度，從而使其滿足加速時所需的較大的峰值功率。研發高性能、低成本、長壽命的電池是當務之急。
2.1電動機以及電機控制系統
電機是混合動力汽車的最重要的組成部分之一，性能質量、尺寸效率都是影響其使用效果的主要因素。目前混合動力汽車上使用的多為直流永磁型、開關磁阻以及交流異步和永磁無刷同步的電機。當車輛下坡行駛或者減速時，電機能夠工作并將制動的機械能轉換為電能，而后儲存在蓄電池里，以滿足汽車工作的動力需求。
2.2驅動系統控制技術
串聯混合動力汽車的電力驅動為唯一驅動，發動機的運行控制比較簡單，只需要根據蓄電池的充電放電情況進行發電或停止的控制。并聯混合動力汽車的驅動則需要各個部分的配合，同時需要具體情況具體分析，根據需要進行動力系統的模式轉換。要維持動力系統總的動力輸出，實現力的平穩和連續就需要對動力源和動力輸出進行協調控制。驅動系統的控制策略要求具體分析車輛的行駛情況、發動機及電機的轉矩特性和電池情況，從而決定其工作模式，確定發動機與電動機的合理工況點。此項技術尚需研究完善。
2.3動力總成關鍵零部件技術
發動機、離合器、變速器以及動力耦合裝置都屬于混合動力汽車的動力總成。它們各自的性能以及配合程度對汽車的使用具有相當的影響。目前上述零部件雖然較為成熟，仍需研究改進。
2.4測試和優化系統
測試能保證汽車安全性，要求全面細致。對混合動力汽車整車系統設計的科學技術需要合理優化。以期在動力性、經濟性、環保性諸方面最優組合。就總體而言，混合動力汽車的關鍵技術已經較為成熟，但仍有很大改進空間。隨著設計和材料及工藝的進步，混合動力汽車的關鍵技術有望取得新的突破，為混合動力電動汽車的發展插上騰飛的翅膀。
3發展前景展望
混合動力汽車在現有技術的基礎上，無論燃料的經濟性，還是排放量的科學性都有了長足的進步。隨著科技的進步、人們環保意識的增強、自然資源的匱乏以及電子技術、制造工藝的進步，混合動力汽車將有很廣闊的發展前景。汽車電力型是發展新方向，混合動力型是一項不可忽視的過渡技術。燃料電池與內燃機的相互轉換，將為后汽車工業注入新的活力。而相關技術的進步，需要集中一定的物力、財力和人力。就發展規模來說，目前全球已超過百萬輛且發展迅猛，就國內市場而言前景十分廣闊。我國“863”計劃確定了“三縱三橫”發展戰略。“三縱”是指混合動力汽車、純電動汽車、燃料電池汽車;“三橫”是指多能源動力總成控制系統、電機及其控制系統和電池及其管理系統。從而大大推進了我國混合動力電動汽車的發展。目前，在面對可持續發展的要求時，純電動汽車和燃料電池汽車技術尚不夠成熟，同時難以實現工業化生產和使用。因此混合動力汽車的發展備受關注。將來，隨著機電技術以及相關控制技術和電化學應用的迅速發展，混合動力電動汽車將成為主流車型，進入大眾生活，馳聘世界大地。
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