探析混合動力發(fā)動機技術以及發(fā)展前景

吳建興 江莉莉 薛冰霞 白巖巖 許穎

摘要：混合動力經(jīng)過數(shù)十年的不斷發(fā)展，已經(jīng)成為了汽車動力主要技術之一。隨著社會對節(jié)能減排以及環(huán)保要求的提高，解決社會能源與環(huán)境問題成為當代社會的共識。而混合動力技術是一個公認的可靠可行的汽車動力技術。其良好的燃油經(jīng)濟性以及超低的環(huán)境污染，使得在社會上應用此技術的車輛的保有量越來越大。

關鍵詞：混合動力;新能源汽車;發(fā)展前景

1混合動力汽車發(fā)展背景

當前具有兩種或者兩種以上的動力來源的汽車便稱為混合動力汽車，而通常所說的混合動力汽車指的是油電混合動力汽車。根據(jù)相關數(shù)據(jù)表明，傳統(tǒng)內(nèi)燃機排放的廢氣對于環(huán)境帶來了極大的污染，在大多數(shù)道路的條件下，內(nèi)燃機只能輸出40%左右的動力。在交通擁堵的城市道路輸出的動力更低。而且目前純電動汽車由于電池容量問題，續(xù)航能力相對于內(nèi)燃機有很大的不足，而且充電裝置并沒有得到普及，同時電視造成的環(huán)境污染，也沒有相對應的處理方法。因此純電動汽車的發(fā)展還需要很大一段時間。那么混合動力汽車便有了發(fā)展的市場，必然兼顧了傳統(tǒng)內(nèi)燃機與純電動汽車的優(yōu)點，在提高發(fā)動機熱效率傳遞的同時，也減少了廢氣污染物的排放量。

2混合動力汽車分類

混合動力汽車由電動驅動單元與輔助動力單元組成，根據(jù)混合驅動動力的連接方式，可以分為串聯(lián)式混合動力，并聯(lián)式混合動力和混聯(lián)式混合動力三種。

2.1串聯(lián)式混合動力

串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機，電動機，傳動系統(tǒng)控制器以及各個電池組的構成。發(fā)動機所產(chǎn)生的機械能可以直接傳送到發(fā)電機中，發(fā)電機直接將機械能轉化為電能。而汽車的電驅動系統(tǒng)可以將發(fā)電機產(chǎn)生的電能以及蓄電池中的電能驅動車輛。串聯(lián)式結構中，發(fā)動機直接與發(fā)電機相連接，而與汽車傳動系統(tǒng)無直接的機械連接，。發(fā)動機在啟動以及運行功耗都是由發(fā)電機直接控制。相對。相對于以往傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車，發(fā)動機參與整車傳動，在城市這種復雜的路況下的反復啟動、怠速以及加速的過程中，發(fā)動機一直處于低效率區(qū)。所以串聯(lián)式結構僅適用于城市大型汽車而不適用于小型汽車。

2.2并聯(lián)式混合動力

并聯(lián)式混合動力汽車動力總成中發(fā)動機與發(fā)電機在汽車行駛過程中進行動力疊加輸出，也可以單獨進行輸出。普通內(nèi)燃機汽車上面增加一套電能驅動系統(tǒng)。當汽車處于起步狀態(tài)時，則是由電動機工作，當汽車達到一定的速度時，則由電動機與發(fā)電機同時工作。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)在低速時以采用純電動模式，高速是利用發(fā)動機直接驅動，此時的燃油消耗率較高，與串聯(lián)相比并聯(lián)結構采用了電動機與電池，減少了整車的成本。在純電動模式下，汽車的噪音比較低，加速快，成本小。在混合動力模式下，汽車起步加速的性能出色，但是油耗較高。

2.3混聯(lián)式混合動力

關聯(lián)式混合動力汽車是綜合了串聯(lián)式與并聯(lián)式，這種結構不僅可以實現(xiàn)兩者的功能，而且還可以實現(xiàn)串并聯(lián)共同運行。發(fā)動機發(fā)出的功率一部分可以傳送到車輪，而另一部分可以傳遞到驅動發(fā)電機發(fā)電。汽車在低速行駛時可以通過驅動系統(tǒng)串聯(lián)方式進行工作，汽車在高速行駛時進行并聯(lián)方式工作，。汽車司機還可以根據(jù)汽車的行駛過程中的各個需求來選擇不同的驅動模式，從而更好的發(fā)揮混聯(lián)式結構的優(yōu)勢，以達到降低能耗的目的。

3混合動力汽車技術發(fā)展現(xiàn)狀

在燃料方面，傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車，混合動力汽車，天然氣燃料汽車的三個技術，尚未擺脫對化石燃料的依賴，而生物燃料汽車也無法保持給汽車充足的燃料供應，所以不具備可持續(xù)性;在環(huán)保性的方面，汽車產(chǎn)業(yè)之所以需要轉型升級，是由于傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車能源不具備可持續(xù)性，所以需要燃料持續(xù)供應，環(huán)境友好，這兩個基本要素。盡管純電動汽車和新燃料汽車都是零污染排放，但是能量來源用電力供應嗯含有較大的污染性。不過隨著目前電力供應多樣化以及環(huán)境友好性，生產(chǎn)電能的污染性也逐漸降低;在技術方面，與傳統(tǒng)的燃氣汽車技術相比較，混合動力汽車已經(jīng)不存在技術性的瓶頸，而且混合動力汽車的技術完全可以取代傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車，而純電力汽車的續(xù)航能力仍需要提高。從目前技術成熟程度來看，傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車混合動力汽車技術相對成熟，但是純電動汽車和生物燃料電池汽車在動力以及續(xù)航能力方面仍需要不斷發(fā)展，存在不少的技術瓶頸，同時相關的基礎設施的不足，嚴重的限制了其進一步發(fā)展。

目前混合動力汽車正在向著以下方面進行優(yōu)化：（1）平臺化：在我國的交通體系“點線面”模型中，大城市為“點”，通過公共汽車連接起來;以數(shù)百公里及以上的城市道路為“線”，通過高鐵連接起來，而廣大的農(nóng)村是則“面”，通過私人轎車以及非機動車鏈接?！皟深^ 擠”模型適合我國交通體系，平臺一體化更加適應“兩頭擠”模型的要求。（2）輕量化：混合動力汽車比傳統(tǒng)汽車更需要輕量化，適當?shù)陌盐逸p量化水平可以降低材料導致的成本上升以及材料浪費等問題。（3）智能化：隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的不斷興起，我國社會已經(jīng)步入了互聯(lián)網(wǎng)時代，其強勢滲入及汽車無人駕駛技術的發(fā)展，混合動力汽車是汽車智能化的最理想的平臺，使得儲能終端的能源互聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)之間加大溝通與交流。

4混合動力汽車發(fā)展趨勢

混合動力汽車具備了電動車與燃油車，油耗低，性價比高，排放量小，技術成熟的優(yōu)點。不到純電動汽車的1/10，被劃分到了電動汽車的行列。目前我國汽車保有量較大并且空氣污染嚴重的社會狀況，應當加大對混合動力汽車的普及力度，這樣不僅可以減小汽車的使用成本，而且還可以降低廢氣排放，已實現(xiàn)環(huán)境保護的目的。但是目前混合動力汽車成本相對較高，相比于普通內(nèi)燃機，小轎車價格略高，所以應當適量降低混合動力汽車的成本是解決混合動力汽車普及的首要問題，也是提高行業(yè)競爭力的關鍵因素。隨著混合動力汽車的技術日益完善，動力系統(tǒng)的不斷更新，對汽車性能的提高也起了關鍵的作用?；旌蟿恿ζ噷⒂袡C會沖擊傳統(tǒng)發(fā)動汽車市場，加之成熟的生產(chǎn)技術，生產(chǎn)標準，國家政策等方面的支持，混合動力發(fā)動機汽車在市場上一定會占據(jù)一席之地，并為新能源領域的發(fā)展起到一個領頭羊的作用。

結束語：

通過對混合動力發(fā)動機的研究，可以制造混合動力發(fā)動機在市場占有率并不是非常高，但是由于其技術的成熟以及極具發(fā)展空間的特點，并且根據(jù)市場產(chǎn)品的生命周期理論可知，混合動力發(fā)動機，汽車正處于一個不斷成長的時期，所以混合動力作為傳統(tǒng)動力與純電動動力的中間階段，必將會迎來屬于自己的市場。并且混合動力發(fā)動機對動力的分配合理，發(fā)動機效率不斷提升，使得整車的油耗不斷降低。相比于純電動汽車行駛續(xù)航能力，在城市工況行駛過程中能量傳輸效率高。使得混合動力汽車在總體上趨于更安全，更環(huán)保，更智能，更節(jié)能的方向發(fā)展。

參考文獻

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