1 混合動力汽車工作原理簡介
混合動力通常是指油電混合動力,也就是汽油、柴油等燃料與電能的混合。在實際情況中,混合動力汽車是由電動機和發(fā)動機共同驅動的汽車。
混合動力汽車現在的主流方式有串聯(lián)式,并聯(lián)式,混聯(lián)這三種。但總結起來都離不開控制系統(tǒng)、驅動系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)以及動力電池組。比如在并聯(lián)式混合動力汽車中,由發(fā)動機與電動機共同驅動汽車。發(fā)動機與電動機可以獨立的向汽車傳動系統(tǒng)提供動力。根據不同的工作情況,既可以共同的驅動汽車,也可以單獨驅動。比如,在汽車需要爬坡時,電動機和發(fā)動機同時提供動力。在巡航時,汽車可以僅依靠發(fā)動機或電動機來維持速度。作為動力輸出的電動機還可以當作發(fā)電機使用,為電池組充電。這樣一來,就可以用較小排量的發(fā)動機實現較大排量發(fā)動機才能實現的動力,不僅提升了效率,也沒有犧牲汽車的性能,實現了節(jié)能減排的目的。
2 混合動力汽車機電電子系統(tǒng)發(fā)展史與現狀
混合動力汽車中,機電電子是其重要組成部分,也是混合動力得以實現的基礎。
2.1 混合動力汽車發(fā)展史
混合動力汽車在國外發(fā)展較早,許多汽車公司早在上世紀九十年代就開始投入巨資研究。并將其逐步應用于改良電子技術和機械技術方面,還將現代的電子、精密機械、控制技術,新型材料等各個方面的高新技術融入其中,到目前,其發(fā)展已初具規(guī)模。在這之中,電子技術更是被廣泛的應用在汽車機電方面的研發(fā)當中。作為一種通過電子技術改進傳統(tǒng)的燃油動力,混合動力車可以很好的發(fā)揮電子技術的優(yōu)勢。在國內,我國從“十五"期間就開始啟動了混合動力汽車專題研究。并分別由我國的一汽和長安汽車等汽車企業(yè)承擔。各個汽車公司已經完成了從研制到量產的轉化,并形成了一定的規(guī)模效益。混合動力汽車的用戶也普遍對混合動力汽車評價較好。
2.2 混動汽車機電電子系統(tǒng)發(fā)展現狀
混動汽車的機電電子系統(tǒng)是混動汽車的核心技術。目前已經形成了較為成熟的機電電子解決方案,也就是混動汽車的控制系統(tǒng),這其中包括電池管理系統(tǒng)(BMS),驅動電機控制器(HEV/EV)系統(tǒng),整車控制器等。
(1)電池管理系統(tǒng)形成了智能化的工作方案。由于混動汽車的電池數量和容量較大,電池管理系統(tǒng)的重要性不言而喻。包括采用微控制器MCU,模擬前端電池控制器專業(yè)IC 等等,已經形成了產業(yè)鏈,實現了符合ISO26262 等標準的系統(tǒng)級應用。
(2)驅動電機控制系統(tǒng)是負責驅動電機和提供電機控制的自動化系統(tǒng)。這其中包括了電動機的高性能微控制器,各種傳感器和功率器件等。目前也已經形成產業(yè)化。
(3)整車控制器是整個汽車的核心控制部件,它采集加速踏板信號、制動踏板信號等部件信號,并對網絡信息進行管理、調度、分析和運算,做出相應判斷后,控制下層各部件控制器的動作。整車控制器實現了能量管理,如整車驅動控制、能量優(yōu)化控制、制動回饋控制和網絡管理等功能。目前在混動汽車中,已經有滿足汽車應用高功能和安全標準的各種控制器和基礎芯片、驅動IC。
3 混合動力汽車的發(fā)展趨勢
混合動力汽車與傳統(tǒng)的單一燃料汽車相比,有著諸多優(yōu)勢。目前,混合動力汽車的研發(fā)已經從實驗室走向了產業(yè)化,在*范圍內已經形成了良好的發(fā)展態(tài)勢。而且不僅是在西方發(fā)達國家如此,在發(fā)展中國家也已經開始重視混合動力汽車的發(fā)展。
不僅如此,在現階段混合動力汽車與純電動汽車等新能源汽車也有著較大的優(yōu)勢,其不僅使用方便,而且技術較為成熟。成本也相對較低,經濟性更好。但是從長遠來看,目前的混合動力汽車的研究還可能沒有達到階段,有很多的關鍵技術還有待進一步攻克。尤其是對于我國這樣一個人口大國,在傳統(tǒng)汽車技術和汽車混合動力技術方面還不夠先進,很多技術還有待升級。
但是,由于混合動力汽車相比于傳統(tǒng)汽車在節(jié)能減排等方面的巨大優(yōu)勢,發(fā)展混合動力甚至是純電動力的汽車技術,是未來的必然發(fā)展趨勢。目前,混合動力汽車在機電電子方面的發(fā)展還有很大的空間,具體體現在如下幾個方面:
3.1 電池技術
電池技術是混合動力汽車儲能的重要元件。在工作時的混合動力汽車,對電池的要求很高。尤其是在混動工作狀況的汽車在行駛當中,電池的工作狀況非常復雜,經常處于非周期性的充電—放電的循環(huán)狀態(tài)中,而且充放電電流和充電速度都要求很高。此外,還要滿足功率密度的需求,使同樣體積、同樣重量的電池能夠儲存更多的電能。目前的電池技術還遠遠沒有達到這一理想狀態(tài)。所以在未來,電池技術是混合動力汽車機電電子發(fā)展的一個主要方向。
3.2 優(yōu)化和提升動力總成
動力總成負擔了汽車產生動力并傳遞動力的工作,這其中有很多機電和電子的零部件。通過機電和電子控制技術的發(fā)展,動力總成得到了優(yōu)化,可以更好的發(fā)揮出混合動力汽車的優(yōu)勢。所以如何更好的加強動力總成的效果,是未來混合動力汽車機電發(fā)展的主要問題。
3.3 電機及電機控制
混合動力汽車除了發(fā)動機系統(tǒng),重要的就是電動機系統(tǒng)。目前應用的電動機組要有直流電機,永磁無刷電機,感應電機等。在未來需要開發(fā)出重量更輕,動力更大,體積更小,性能可靠,響應迅速的電機,這樣才能促使混合動力汽車的動力性能和經濟性更進一步的提升。
4 結束語
在節(jié)能減排的今天,混合動力汽車是目前汽車行業(yè)比較好的解決方案。由于傳統(tǒng)汽車是使用石化能源的燃油汽車,無論在排放方面還是節(jié)能性方面其都具有天然的劣勢。在日益提倡環(huán)保節(jié)能的大環(huán)境下,混合動力汽車是燃油車向電動車過渡的理想選擇。混合動力汽車的機電電子發(fā)展也體現了這一點,其由傳統(tǒng)的為發(fā)動機服務,轉變到了發(fā)動機、電動機兼顧并重的局面。未來純電動汽車的進一步升級還需要相當長的一段時間,在這段時間里,不斷的優(yōu)化和發(fā)展混合動力汽車的機電電子技術,是現實而又實際的選擇。
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