- 混合動力汽車研發(fā)的關鍵技術分析
- 了解混合動力汽車控制策略
- 采用轉矩合成技術和新材料應用技術
混合動力系統(tǒng)的研發(fā)需要解決很多技術問題，比如控制策略的設計、內燃機燃燒系統(tǒng)的優(yōu)化、蓄電池的改進、傳動系統(tǒng)的匹配設計和新材料新工藝的應用等等。
1控制系統(tǒng)
這里的控制系統(tǒng)是指汽車動力總成集中控制系統(tǒng)，它是整車正常行駛的核心單元。傳統(tǒng)內燃汽車的控制系統(tǒng)包括發(fā)動機的空燃比（或噴油量）控制、點火控制和怠速控制，以及變速器的檔位變換和換檔感覺控制等。混合動力汽車的控制還需要根據轉速、負荷及車速等信息和相關設備的狀態(tài)確定發(fā)動機與電動機的功率分配策略，即當汽車的負荷給定后工業(yè)自動化網版權所有，首先要確定發(fā)動機與電動機輸出功率的比例，以保證滿足汽車動力性、經濟性、排放性等性能指標的要求。為了滿足混合動力汽車的包括駕駛性等的要求，需要設計與混合動力系統(tǒng)相適應的控制系統(tǒng)和控制策略。
混合動力汽車控制策略
由于各種混合動力電動汽車結構上的差異，因而需要不同的控制策略來調節(jié)和控制功率流在不同元件間的流動，其目的是為了達到以下四個主要目標：
- 最佳的燃油經濟性
- 最低的排放
- 最低的系統(tǒng)成本
- 最好的驅動性能
混合動力電動汽車控制策略的設計主要考慮以下幾點：
（1） 優(yōu)化發(fā)動機的工作點：基于最佳燃油經濟性、最低排放或者二者選其一，根據發(fā)動機的轉矩/轉速特性曲線確定最優(yōu)工作點；
（2） 優(yōu)化發(fā)動機的工作曲線：如果發(fā)動機需要發(fā)出不同的功率，相應的最優(yōu)工作點就構成了發(fā)動機的最優(yōu)工作曲線；
（3） 優(yōu)化發(fā)動機的工作區(qū)：在轉矩/轉速特性曲線上，發(fā)動機有一個首選的工作區(qū)，在此工作區(qū)內，燃油效率最高；
（4） 最小的發(fā)動機動態(tài)波動：應控制發(fā)動機的工作轉速以避免波動，從而使發(fā)動機的動態(tài)波動達到最小；
（5） 限制發(fā)動機最低轉速：當發(fā)動機低速運行時，燃油效率很低，因而當發(fā)動機轉速低于某一下限值時，應關閉發(fā)動機；
（6） 減少發(fā)動機的開/關次數：頻繁地開/關發(fā)動機，引起油耗和排放增加；
（7）合適的蓄電池荷電狀態(tài)：蓄電池的容量須保持在適當的水平，以便在汽車加速時提供足夠的功率，在汽車制動或下坡時能回收能量。若蓄電池的容量過高，應關閉發(fā)動機或使之怠速運轉；
（8）安全的蓄電池電壓：在放電、發(fā)電機充電或制動回收充電時，蓄電池的電壓揮發(fā)生很大變化，應避免蓄電池電壓過低或過高，否則蓄電池會產生永久性破損，因而蓄電池管理很關鍵；
（9） 分工適當：在驅動循環(huán)中，發(fā)動機和蓄電池應合理分擔汽車所需功率；
（10） 在某些城市或地區(qū)混合動力電動汽車以純電動模式工作效率最高，這種轉變可以通過手動或自動來實現。
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2 內燃機
經過100多年的發(fā)展，車用內燃機在動力性、經濟性及排放控制方面獲得了很大改善。近年來電控燃油噴射、排氣再循環(huán)、增壓中冷、可變進氣渦輪、高壓共軌和催化后處理等技術的應用，更使汽車的性能飛速提高，因此，作為一種成熟的動力設備，內燃機在混合動力電動汽車上的應用難度不大。由于可移動性能好、比功率大、熱效率也較高，因此，內燃機仍然是影響整車效率和性能的關鍵設備。
3 蓄電池
蓄電池是混合動力電動汽車發(fā)展的關鍵技術，也是提高整車性能和降低成本的重要發(fā)展方向。自上世紀90年代以來，蓄電池的比能量、比功率、循環(huán)壽命等方面的問題就一直成為電動汽車發(fā)展的主要障礙；對于混合動力電動汽車來說，由于電動比例較高，因此同樣面臨著蓄電池技術改進的問題：第一，比能量相對不足，因而成本較高，比能量值越高，汽車經濟性越好；第二，蓄電池的壽命相對較短，蓄電池壽命一般為充放電1000次左右，比整車壽命低得多，若在汽車十幾年的生命周期頻繁更換蓄電池的話，混合動力汽車的運營成本將大大提高。另外，蓄電池的應用還涉及到充電時間較長、電池荷電狀態(tài)（SOC）判別等問題這些都不同程度影響整車性能。目前，在混合動力電動汽車上使用的蓄電池主要是鉛酸電池、鎳氫電池（MH-Ni）和鋰離子電池，如克萊斯勒ESX2采用鉛酸電池，豐田Prius和本田Insight用鎳氫電池日產Tino用鋰離子電池。
4 其它技術
電動機技術、轉矩合成技術和新材料應用技術對于混合動力汽車系統(tǒng)也都起著舉足輕重的作用。比如，電動機技術涉及電機的工作效率和能量回收策略等問題；轉矩合成器將發(fā)動機轉矩和電動機轉矩耦合輸出，對系統(tǒng)運行平穩(wěn)性和可靠性有重大影響；材料技術的應用主要指輕質高強度材料的選擇這對提高汽車性能極為有利。
