汽车混合动力系统的优化及性能分析

刘文峰

摘 要：随着经济和科技水平的快速发展，为了有效降低汽车燃油消耗量和尾气排放，满足双积分政策的要求，越来越多的汽车厂商进行推广和研发混合动力汽车。混合动力汽车利用电池给电机提供动力来源，并通过电机来调节发动机的工作点，可以有效降低油耗和排放，进一步提高整车动力性和经济性。同时，混合动力汽车利用电机制动，借助新增零部件，可以进行有效的能量回收和能量管理，不同的混合动力系统构型方案可以实现不同的扭矩分配功能。

关键词：汽车;混合动力;优化设计

0 引言

双电机混合动力系统目前已取得了一定进展，且当前市场上也出现了一些应用车型，因双电机混合动力系统的驱动动力源有多个，故需要在不同驾驶需求工况条件下，控制多个动力源发挥各自的作用。

1 混合动力电动汽车概述

1.1 混合动力汽车的优势分析

首先，传统车辆在实际运行时，由于只有一个以燃油为主的发动机作为动力源支持车辆运行，而发动机本身的功率输出与车速、扭矩有着直接的关系，这就决定了发动机工况一直处于时刻变化的状态中，尽管能够在变速器的帮助下进行调节，但在大量工况下，传统单一动力系统的发动机功率一直处于较低的状态，同时在遇到刹车制动等工况时，发动机还会出现很多无效输出，因此导致大量能源被白白损耗。而对基于混合动力系统的汽车而言，由于汽车存在两种不同的动力源（电能能源与燃油能源），能够在良好的混合动力控制技术下，促使不同动力源都能够在各自最高效工作区间内进行工作，就是所谓的“解耦”，从而可以提升能源利用率。其次，混合动力系统能够通过控制发动机怠速启停，降低系统在怠速时产生的无效输出，同时混合动力汽车还能够通过进行制动能量回收，降低无谓能源损耗，起到良好的节能效果。最后，混合动力汽车除了具备节能效果外，还能够有效提升车辆驾乘体验，混合动力系统能够通过发动机输出与发电机输出相配合，为车辆启动提供充足的能源支持，提升车辆起步加速感，同时混合汽车中的动力分流构型的EVT混合动力变速箱还能够输出传统CVT难以企及的扭矩，能够提供持续不间断的动力输出，不会出现换挡动力中断问题，极大地提升了驾驶者的驾驶体验。

2 混合动力技术在应用中的问题

2.1 混合动力系统控制参数难度大

混合动力机车的前驱装置更多的是高压蓄能器，借助智能传感器，能够直接对车辆进行智能操控，例如对脉冲信号频率加以控制，保证其驱动系统能稳定高效运行。因为混合动力系统带有多动力输入源和动目标控制系统的成分，因此其制动能量回收、匹配动力系统以及协同控制流程都相对繁杂，在整个研发阶段，必须全面分析各种工作条件下汽车所对应的燃油性能和动力性能等特征，同时把握汽车零部件的寿命、成本等多方面因素。此外，混合动力系统的控制参数控制较为困难，转速结合式的动力耦合装置也会因为其本身可观因素的局限，不能在生产阶段加以运用。这就说明改善混合动力系统的控制性能是当前混合动力技术研究的关键所在。

2.2 充电电池组的系统性能差

油、电混合动力汽车的运行，本身对电池系统提出了相对严格的要求，理想情况下，该系统的运行要满足下列要求——存储量可观、其功率较高、充电效率极高、续航性能佳、使用寿命较长;但事实上，国内许多混合动力汽车都存在电池成本过高、使用寿命不长、蓄电水平低等不足之处，因此混合动力汽车电池不能在行车过程中发挥其应有的作用。

2.3 车辆成本较高

目前我国汽车行业内，新能源汽车价格明显高于燃油汽车，这更多的是因为混合动力装置过于庞大，而混合动力技术先进性不足，导致研发、制造的成本过高。所以，在此后的长期发展过程中，新能源汽车的研发必须将低成本混合动力汽车作为追求成本。

3 混合动力汽车如何进行更为有效的发展

3.1 模式切换控制

从整个系统的燃油经济性上来讲，在不同的工况下，采用合适的模式控制，使得发动机运行在最小有效燃油消耗率曲线上，通过三种模式之间的合理切换，可提高从发动机到驱动轴之间的能量传输效率。在起步和低速行驶时，采用纯电动模式，以避免发动机在低负载工况下运行增加油耗。在中速行驶时，采用纯电动和混合动力模式为主适时切换，使发动机效率和电池充放电之间达成平衡。在高速行驶时，采用纯电动模式和发动机直驱模式为主适时切换，能量的传输更加直接及效率更高。

3.2 有效地促进成本降低

尽管混合动力汽车得到了充分的发展，但由于现阶段大部分这类汽车安装了较为简便的动力系统以及装置，并安装了电池，这使混合动力汽车的制造成本加大，进而对其普及造成了一定的影响。为使混合动力汽车得到充分的普及，就必须解决其成本过高的问题。为使成本有效地降低，可从电力设备与电池的成本为切入点，使混合动力汽车的成本得到有效的控制，进而使消费者接受混合动力汽车。

3.3 混合动力装载机车的参数

对于混合动力装载机车而言，一般采用的是液压动力混合方式，在实际混合动力技术应用上，做好对其参数控制非常重要，一般需要在智能传感器的帮助下，有效控制车辆发动机运转，保障发动机功率输出与实际工况相符，降低能源损耗，实现开关量模拟，同时，在具体实践过程中，还需要技术人员注重提高对传感器控制重视程度，实现脉冲信号频率合理调节，从而促使车辆运行能够处于一个更加稳定的状态。此外，在实际进行控制过程中，还需要加强对离合器控制分析，通过采用液压控制方式，促使混合动力装载机在车辆工程领域中的作用价值得以充分的彰显。

4 结语

综上所述，相对于传统单一的动力，这种混合动力有着更好的节能减排效果，并且还能够有效提升车辆运行性能，有效推动了车辆工程领域的建设发展。基于此，有必要在对车辆工程中的混合动力技术进行讨论分析，从而使混合动力技术发挥出更大的价值，实现更好的节能降耗效果。

参考文献：

[1]李莺莺，孟广良，李学忠.混合动力技术在工程机械上的应用——信息技术在工程机械上的应用综述之三[J].工程机械，2009（09）：8-9，43-48.

[2]李建鋒.车辆工程领域中混合动力技术的应用现状分析[J].建筑工程技术与设计，2017（28）：146.