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混合動(dòng)力汽車(chē)技術(shù)分析及前景論文
摘要:混合動(dòng)力汽車(chē)，指一輛車(chē)的驅動(dòng)系由多個(gè)可以同時(shí)運轉的單個(gè)驅動(dòng)系聯(lián)合組成。驅動(dòng)系統能夠保障車(chē)輛的行駛狀態(tài)，同時(shí)可以決定車(chē)輛的行駛功率。目前較為時(shí)興的是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)。由于能源危機和環(huán)保的雙重壓力，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)應運而生，而且具有廣闊的發(fā)展前景。
關(guān)鍵詞:混合動(dòng)力;汽車(chē)技術(shù)分析;發(fā)展前景
在汽車(chē)工業(yè)實(shí)現跨越式發(fā)展的今天，汽車(chē)尾氣排放對環(huán)境的污染日益受到重視，原有的以汽、柴油為燃料的汽車(chē)的污染性逐漸被人們所認識，于是，人們開(kāi)始研發(fā)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)，并且取得了積極的成果。有著(zhù)較好燃油經(jīng)濟及排放性能的混合動(dòng)力汽車(chē)，擔當了調節交通和環(huán)境以及石油短缺的主要角色，也被認為是當下汽車(chē)工業(yè)的一個(gè)主要發(fā)展方向。
1新能源和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的社會(huì )基礎
石油的開(kāi)采和運用，是人類(lèi)繼蒸汽機之后的一大飛躍。石油一度被稱(chēng)為工業(yè)的血液。隨著(zhù)工業(yè)的迅猛發(fā)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(huì )越采越少，固而出現了油荒。人們已經(jīng)把手伸向了海洋，然而海上采油，既有較高的技術(shù)要求，也會(huì )帶來(lái)海洋污染，而開(kāi)采的成本高昂。于是人們把目光轉向新能源的開(kāi)發(fā)和混合動(dòng)力汽車(chē)的研發(fā)。于是，隨著(zhù)蓄電池技術(shù)進(jìn)步，出現了純電動(dòng)汽車(chē)(EV)，而且能連續運行500km以上。當然，電能耗光后，充電將費時(shí)費神，如何解決蓄電池的容量和快速充電問(wèn)題，將是電動(dòng)汽車(chē)面臨的“瓶頸”問(wèn)題求解�；旌蟿�(dòng)力汽車(chē)(PHEV)則顯示了顯著(zhù)的優(yōu)越性。此外，燃料電池汽車(chē)(PCV)也顯示了其優(yōu)越性。中國作為世界上最大的汽車(chē)大國，每年以千萬(wàn)輛速度增長(cháng)。而石油大部分依賴(lài)進(jìn)口。因此，發(fā)展混合動(dòng)力汽車(chē)勢在必行�；旌蟿�(dòng)力汽車(chē)在中國運用的歷史已超過(guò)10年，其發(fā)展速度一直不盡人意，只是在電動(dòng)摩托車(chē)方面發(fā)展迅猛，成了當之無(wú)愧的電動(dòng)車(chē)王國。加大混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的研發(fā)，在中國有著(zhù)極其廣闊的發(fā)展前景。因為中國有著(zhù)數以?xún)|計的汽車(chē)消費人群，這是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的社會(huì )基礎。目前，中國在一線(xiàn)城市加大了對混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的扶持力度。隨著(zhù)人們對混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)優(yōu)越性的認識和扶持力度的加大，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展前景十分廣闊。
2混合動(dòng)力汽車(chē)結構特點(diǎn)分析
混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的驅動(dòng)能源是兩種或多種儲能器以及能源或者轉換器，同時(shí)其中一種能夠提供電源。即將傳統的內燃機驅動(dòng)及純電動(dòng)驅動(dòng)方式結合，將電力驅動(dòng)和輔助動(dòng)力組合到同一輛車(chē)上。輔助動(dòng)力單元一般會(huì )使用發(fā)動(dòng)機或動(dòng)力發(fā)動(dòng)機。因此，發(fā)動(dòng)機一直處于最佳工作點(diǎn)，從而使汽車(chē)減少排放并提高能源效率。同時(shí)，蓄電池可以得到發(fā)電機的持續充電，進(jìn)一步減小了蓄電池的容量，提高了車(chē)速，加大續駛里程，延長(cháng)蓄電池的使用壽命�；旌蟿�(dòng)力系統根據動(dòng)力源配置與組合方式不同，可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。串聯(lián)式混合動(dòng)力系統有利于節能，并聯(lián)式混合動(dòng)力系統具有加速優(yōu)勢，而混聯(lián)式則集中了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點(diǎn)，顯示了極大的優(yōu)越性。在汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，它的驅動(dòng)依靠于蓄電池供電的電動(dòng)機，發(fā)動(dòng)機并不參與驅動(dòng)。在低速行駛時(shí)由蓄電池驅動(dòng);在中速行駛過(guò)程中，使用發(fā)動(dòng)機作為主動(dòng)力源，一部分動(dòng)力作用于車(chē)輪，還有一部分動(dòng)力分配給發(fā)電機，由發(fā)電機轉換為電能驅動(dòng)電動(dòng)機。油電混合的雙動(dòng)力系統，可以使發(fā)動(dòng)機以最小的耗損驅動(dòng)汽車(chē)行駛。全速行駛時(shí)刻則由蓄電池將電力供給到電動(dòng)機來(lái)進(jìn)行輔助動(dòng)力的提供，從而提高了車(chē)輛的動(dòng)力性能。豐田汽車(chē)是混合動(dòng)力汽車(chē)的典范，它合理利用動(dòng)力分配裝置和能源管理技術(shù)，兼顧串聯(lián)式和并聯(lián)式的長(cháng)處，顯示了極大的優(yōu)越性�；旌蟿�(dòng)力汽車(chē)技術(shù)隨著(zhù)科技工藝的進(jìn)步不斷發(fā)展完善，卻仍有一些迫切需要解決的問(wèn)題。而這些問(wèn)題的解決，將為混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展插上騰飛的翅膀�；旌蟿�(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力分配裝置以及能量管理系統需進(jìn)一步完善。電池的高比能量及功率的改進(jìn)�；旌蟿�(dòng)力系統的簡(jiǎn)單和優(yōu)化。汽車(chē)制造成本的降低。車(chē)輛的維修使用的工藝改進(jìn)等。有專(zhuān)家期待，混合動(dòng)力汽車(chē)驅動(dòng)系統數字模型的建立和改進(jìn)等問(wèn)題，都是困擾混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)展的“瓶頸”，需要加大研發(fā)力度，予以突破�；旌蟿�(dòng)力汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)是一個(gè)系統工程，它是汽車(chē)、電力拖動(dòng)以及自動(dòng)控制與化學(xué)電源的集合。其關(guān)鍵技術(shù)包括電池管理、電動(dòng)機以及電機控制系統、驅動(dòng)系統控制、動(dòng)力總成關(guān)鍵零部件技術(shù)、測試和優(yōu)化等子系統�；旌蟿�(dòng)力汽車(chē)的電池在汽車(chē)工作時(shí)一直處于非周期性充放電的循環(huán)中，技術(shù)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(yè)密度，從而使其滿(mǎn)足加速時(shí)所需的較大的峰值功率。研發(fā)高性能、低成本、長(cháng)壽命的電池是當務(wù)之急。
2.1電動(dòng)機以及電機控制系統
電機是混合動(dòng)力汽車(chē)的最重要的組成部分之一，性能質(zhì)量、尺寸效率都是影響其使用效果的主要因素。目前混合動(dòng)力汽車(chē)上使用的多為直流永磁型、開(kāi)關(guān)磁阻以及交流異步和永磁無(wú)刷同步的電機。當車(chē)輛下坡行駛或者減速時(shí)，電機能夠工作并將制動(dòng)的機械能轉換為電能，而后儲存在蓄電池里，以滿(mǎn)足汽車(chē)工作的動(dòng)力需求。
2.2驅動(dòng)系統控制技術(shù)
串聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)的電力驅動(dòng)為唯一驅動(dòng)，發(fā)動(dòng)機的運行控制比較簡(jiǎn)單，只需要根據蓄電池的充電放電情況進(jìn)行發(fā)電或停止的控制。并聯(lián)混合動(dòng)力汽車(chē)的驅動(dòng)則需要各個(gè)部分的配合，同時(shí)需要具體情況具體分析，根據需要進(jìn)行動(dòng)力系統的模式轉換。要維持動(dòng)力系統總的動(dòng)力輸出，實(shí)現力的平穩和連續就需要對動(dòng)力源和動(dòng)力輸出進(jìn)行協(xié)調控制。驅動(dòng)系統的控制策略要求具體分析車(chē)輛的行駛情況、發(fā)動(dòng)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(fā)動(dòng)機與電動(dòng)機的合理工況點(diǎn)。此項技術(shù)尚需研究完善。
2.3動(dòng)力總成關(guān)鍵零部件技術(shù)
發(fā)動(dòng)機、離合器、變速器以及動(dòng)力耦合裝置都屬于混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力總成。它們各自的性能以及配合程度對汽車(chē)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(jìn)。
2.4測試和優(yōu)化系統
測試能保證汽車(chē)安全性，要求全面細致。對混合動(dòng)力汽車(chē)整車(chē)系統設計的科學(xué)技術(shù)需要合理優(yōu)化。以期在動(dòng)力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性諸方面最優(yōu)組合。就總體而言，混合動(dòng)力汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)較為成熟，但仍有很大改進(jìn)空間。隨著(zhù)設計和材料及工藝的進(jìn)步，混合動(dòng)力汽車(chē)的關(guān)鍵技術(shù)有望取得新的突破，為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展插上騰飛的翅膀。
3發(fā)展前景展望
混合動(dòng)力汽車(chē)在現有技術(shù)的基礎上，無(wú)論燃料的經(jīng)濟性，還是排放量的科學(xué)性都有了長(cháng)足的進(jìn)步。隨著(zhù)科技的進(jìn)步、人們環(huán)保意識的增強、自然資源的匱乏以及電子技術(shù)、制造工藝的進(jìn)步，混合動(dòng)力汽車(chē)將有很廣闊的發(fā)展前景。汽車(chē)電力型是發(fā)展新方向，混合動(dòng)力型是一項不可忽視的過(guò)渡技術(shù)。燃料電池與內燃機的相互轉換，將為后汽車(chē)工業(yè)注入新的活力。而相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，需要集中一定的物力、財力和人力。就發(fā)展規模來(lái)說(shuō)，目前全球已超過(guò)百萬(wàn)輛且發(fā)展迅猛，就國內市場(chǎng)而言前景十分廣闊。我國“863”計劃確定了“三縱三橫”發(fā)展戰略�！叭v”是指混合動(dòng)力汽車(chē)、純電動(dòng)汽車(chē)、燃料電池汽車(chē);“三橫”是指多能源動(dòng)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(jìn)了我國混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展。目前，在面對可持續發(fā)展的要求時(shí)，純電動(dòng)汽車(chē)和燃料電池汽車(chē)技術(shù)尚不夠成熟，同時(shí)難以實(shí)現工業(yè)化生產(chǎn)和使用。因此混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展備受關(guān)注。將來(lái)，隨著(zhù)機電技術(shù)以及相關(guān)控制技術(shù)和電化學(xué)應用的迅速發(fā)展，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)將成為主流車(chē)型，進(jìn)入大眾生活，馳聘世界大地。
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