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试论混合动力电动汽车技术

发布时间:2021-07-05 08:39:54 浏览数:

摘 要:随着我国社会经济的发展和科学技术水平的提高,我国的环境污染问题变得越来越严重,治理环境污染中的大气污染问题、改变目前石油等能源短缺的现状成为亟待解决的一大难题。因此,这个问题成为关乎我国汽车行业领域发展前景的一大难题。就现状来讲,关于混合动力电动汽车技术,相关技术人员还应该着重进行研发,并不断攻坚克难,在过程中克服一些技术上的难题。本文主要论述了混合动力电动汽车的发展现状及发展前景、研制开发过程的要点以及在当下亟待解决的问题和关键技术。

关键词:混合动力电动汽车;现状;发展前景;关键技术

中图分类号:U469 文献标识码:A

据相关资料显示,近年来,随着我国人民生活水平的提高,车的需求量也在逐渐增长,我国的汽车行业迎来了迅猛发展的好时机。而对大多数国家而言,汽车工业是国家经济发展的重要支柱产业。我国进入改革开放以后,我国的汽车行业也进入了高速发展和快速增长时期。但是,在此过程中,由于汽车尾气的排放对大气环境造成的环境污染现状也是不容乐观的,逐渐引起了世界国家和社会的普遍关注,而混合动力电动汽车技术因为其显著的特点逐渐获得社会的认可,可有效地降低汽车尾气的排放。因此,混合动气电动机车技术的开发对国民经济和生活来说都具有重大的意义。

1.现状及发展前景

近几年来,随着世界各国关于环境保护的各项举措变得越来越严格,汽车行业中用新能源替代燃油发电机的有关方案也在逐渐增多。新能源汽车主要技术包括混合动力、纯电动、清洁柴油以及燃料电池技术等,其中混合动力电动汽车技术逐渐获得人们的青睐。

1.1 混合动力电动汽车技术的现状

在我国,混合动力电动汽车技术的研究与开发工作始于20世纪90年代。在“十五”期间,我国科技部组织国内多所高校、多家企业以及科研机构进行联合探索,确定了“三横三纵”的研发格局。该研发布局以燃料电池汽车(FCEV)、混合动力电动汽车(HEV)、纯电动汽车(BEV)车型为“三纵”,动力蓄电池及其管理系统、多能源动力总成控制系统和驱动电机及其控制系统为“三横”。在研发的过程中,虽然小有成就,但是还是存在制造成本高、能源利用率低等问题,需要相关工作人员不断对该技术进行修改和优化。

1.2 混合动力电动汽车技术的发展优势

在我国的汽车行业中,混合动力电动汽车技术将在未来获得广大的发展空间。混合动力电动汽车HEV,顾名思义,是指安装有两个及两个以上的动力源,目前最常使用的是汽油(柴油)和电力两种能量形式。该技术具有以下优点:第一,由于内部安装电池,在制动、下坡以及怠速时能量可以很方便地进行回收;第二,采用混合动力后,汽车可根据平均需要的功率来确定内燃机的最大功率,有效降低油耗,减少污染;第三,内燃机的存在可有效解决空调、取暖、除霜等设备能耗大的问题,有效节约资源;第四,在繁华市区,可关闭内燃机,实现“零”排放;第五,可利用现有的加油站进行加油,不需要额外的设备,减少投资;第六,可将混合动力电动汽车内部安装的电池在良好的工作状态下运行,延长其使用寿命。混合动力电动汽车技术还可以应用在大型车辆上,拓宽混合动力系统的应用范围,这也是今后该技术发展的一大方向,对于混合动力系统的批量化大生产帮助很大。

2.研制开发过程的要点

我国关于混合动力电动汽车技术的研究现状,其汽车尾气的排放和对环境带来的影响等已经达到了我国能源利用率和汽车尾气排放等方面的标准,但是在实际的使用过程中仍然会存在一些不足之处。在研发的过程中,除了注重降低混合动力电动汽车的制造成本以外,还应该注意以下要点:其一,混合动力电动汽车还应具备汽车行业对于动力性能的要求,以求变得更好;其二,混合动力电动汽车应具备良好的燃油效益,可达到节约资源的目的;其三,在设计的过程中应使其具有清洁环保和经济实用等优点。在研发过程中,根据上述几点要求,我国的科研人员需要对混合动力电动汽车进行不断地修改和完善,并借鉴国外优秀的技术,增强自主创新能力,不断提升混合动力电动汽车的可靠性,解决其内部电池的使用寿命和节约性等问题。

3.需要解决的问题和关键技术

在国内,混合动力电动汽车技术的研发还不是很完善、很到位,因此在研制开发过程中仍然存在很多问题。为了降低汽车尾气排放对大气造成的污染,保护我们赖以生存的环境,下面将针对混合动力电动汽车在研发的过程中需要解决的问题和关键技术进行分别论述。

3.1 混合动力电动汽车需要解决的问题

具体来讲,混合动力电动技术在发展的过程中,仍然需要解决的问题主要包括以下几个方面:其一,混合动力系统本身是一项难度系数较高的研究项目,相对于其他技术而言,制造成本也高,在使用的过程中出现故障的话维修起来比较困难,有关设备的售价较高,成本较高;其二,在运行的过程中,车况随时可能发生变化,这就要求混合动力电动汽车的电池需要经受不同程度的电流充放电循环,内部安装的电池必须具备较高的能量密度、功率密度以及比功率,以满足混合动力电动汽车在加速和爬坡时对大功率的需要;其三,混合动力汽车的能量管理系统和动力分配装置是对各种可能出现的运行状况进行管理控制的环节,其要求较高,具有技术难度大和加工精准度高等要求,因此需要先进的配备设备,以提高整个系统的转化效率,满足我国关于环境标准的排放要求;其四,混合动力汽车为了满足购车人的需求,在研发的过程中應建立一套比较先进的驱动系统的数学模型,模拟各类可能出现的突发状况,保障驾驶人员的生命安全,进行计算机仿真并不断根据结果进行修改和完善。

3.2 混合动力电动汽车需要研究的关键技术

据相关资料调查显示,我国的混合动力电动汽车还处于发展阶段,虽然已经取得了进步,但是在研发的过程中还存在很多技术问题。当前,我国的混合动力电动汽车技术还存在成本较高、难度较大等问题。具体而言,我国的相关技术人员要针对下面几项关键技术进行具体研究:

(1)控制策略技术

混合动力电动汽车技术在研发的过程中,最关键的环节是根据不同的混合动力驱动系统制定不同的控制策略并不断对其进行优化。该环节根据汽车在行驶的过程中对动力系统的能量要求,按照不同的程度,对发电机和电动机系统的输出功率进行动态分配。在该技术的研发过程中,如何在动力源之间实现能量合理分配是混合动力技术的关键。能量的合理分配,不仅能保证汽车性能质量良好、降低发动机的燃油消耗,还能保证内部安装的电池状态良好。因此,混合动力系统的研发不仅在电力电子技术、软件技术和计算理论与算法,而且在执行元件的设计难度系数都比较大。

(2)混合动力单元技术

在混合动力电动汽车技术的应用过程中,其混合动力单元即为混合动力电动汽车的热力发电机。混合动力电动汽车又分为串联和并联两种方式,其中,在串联汽车上,混合动力单元通过驱动一台发电机产生电能,也能采用小型高效的发动机;在并联汽车上,混合动力单元可通过转动轴驱动车轮使得混合动力单元的热力发电机能够适用尺寸更小并且效率更高的发动机。

(3)能量存储技术

在混合动力电动汽车的研发过程中,其内部蓄电池的开发和充放电过程是混合动力电动汽车研究的关键。能量储存技术的研究应包括以下几个方面:第一,内部电池的热能管理和剩余电量管理;第二,在电池的设计和制造方面,不断降低制造成本,改善电池的性能并且逐步提高电池寿命;第三,研究电池内部的链接、检测、监控以及如何将整个电池子系统安装在汽车上等。由于现在路况不明确,为了保证汽车在行驶过程中能提高汽车的续驶里程,现在汽车行业对混合动力电动汽车内电池的要求变得越来越高。为了保证电能能更多地被储存、输出和利用,在研发过程中不仅要求电池具有高能量密度,还需要电池具有高功率。随着科学技术的进步,离子电池逐渐在市场取得一席之地,据相关数据显示,在未来的几年里,离子电池所占的市场份额将会逐渐扩大。

结语

综上所述,在我国关于混合动力电动汽车技术的研究过程中,在现有技术的基础上已经实现了提高能源利用率和减少汽车尾气排放等目标。针对混合动力电动汽车技术存在的一些问题,需要我国科技部组织专门人员进行进一步地研究,并安排相关人员定期进行培训,积极学习国外先进的关于混合动力电动汽车的技术,取长补短,逐步降低汽车的耗油量和污染物的排放。尽管从长远来看,混合动力电动汽车只是一种过渡车型,但是在近十年内发展会很快。我国汽车行业应抓住这块市场,在国外产品涌入之前,组织科研人员进行研究和攻关,迅速开发出属于我们自己的产品,提高我国混合动力电动汽车的行业竞争力。

参考文献

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[3]俞剑波,何仁.混合动力电动汽车混合制动技术分析[J].重庆交通大学学报(自然科学版),2013,32(4):705-711.

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