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混合动力汽车机电电子发展现状及发展方向


1 混合动力汽车工作原理简介
混合动力通常是指油电混合动力,也就是汽油、柴油等燃料与电能的混合。在实际情况中,混合动力汽车是由电动机和发动机共同驱动的汽车。
混合动力汽车现在的主流方式有串联式,并联式,混联这三种。但总结起来都离不开控制系统、驱动系统、辅助动力系统以及动力电池组。比如在并联式混合动力汽车中,由发动机与电动机共同驱动汽车。发动机与电动机可以独立的向汽车传动系统提供动力。根据不同的工作情况,既可以共同的驱动汽车,也可以单独驱动。比如,在汽车需要爬坡时,电动机和发动机同时提供动力。在巡航时,汽车可以仅依靠发动机或电动机来维持速度。作为动力输出的电动机还可以当作发电机使用,为电池组充电。这样一来,就可以用较小排量的发动机实现较大排量发动机才能实现的动力,不仅提升了效率,也没有牺牲汽车的性能,实现了节能减排的目的。
2 混合动力汽车机电电子系统发展史与现状
混合动力汽车中,机电电子是其重要组成部分,也是混合动力得以实现的基础。
2.1 混合动力汽车发展史
混合动力汽车在国外发展较早,许多知名汽车公司早在上世纪九十年代就开始投入巨资研究。并将其逐步应用于改良电子技术和机械技术方面,还将现代的电子、精密机械、控制技术,新型材料等各个方面的高新技术融入其中,到目前,其发展已初具规模。在这之中,电子技术更是被广泛的应用在汽车机电方面的研发当中。作为一种通过电子技术改进传统的燃油动力,混合动力车可以很好的发挥电子技术的优势。在国内,我国从“十五”期间就开始启动了混合动力汽车专题研究。并分别由我国的一汽和长安汽车等著名汽车企业承担。各个汽车公司已经完成了从研制到量产的转化,并形成了一定的规模效益。混合动力汽车的用户也普遍对混合动力汽车评价较好。
2.2 混动汽车机电电子系统发展现状
混动汽车的机电电子系统是混动汽车的核心技术。目前已经形成了较为成熟的机电电子解决方案,也就是混动汽车的控制系统,这其中包括电池管理系统(BMS),驱动电机控制器(HEV/EV)系统,整车控制器等。
(1)电池管理系统形成了智能化的工作方案。由于混动汽车的电池数量和容量较大,电池管理系统的重要性不言而喻。包括采用微控制器MCU,模拟前端电池控制器专业IC 等等,已经形成了产业链,实现了符合ISO26262 等标准的系统级应用。
(2)驱动电机控制系统是负责驱动电机和提供电机控制的自动化系统。这其中包括了电动机的高性能微控制器,各种传感器和功率器件等。目前也已经形成产业化。
(3)整车控制器是整个汽车的核心控制部件,它采集加速踏板信号、制动踏板信号等部件信号,并对网络信息进行管理、调度、分析和运算,做出相应判断后,控制下层各部件控制器的动作。整车控制器实现了能量管理,如整车驱动控制、能量优化控制、制动回馈控制和网络管理等功能。目前在混动汽车中,已经有满足汽车应用最高功能和安全标准的各种控制器和基础芯片、驱动IC。
3 混合动力汽车的发展趋势
混合动力汽车与传统的单一燃料汽车相比,有着诸多优势。目前,混合动力汽车的研发已经从实验室走向了产业化,在全世界范围内已经形成了良好的发展态势。而且不仅是在西方发达国家如此,在发展中国家也已经开始重视混合动力汽车的发展。
不仅如此,在现阶段混合动力汽车与纯电动汽车等新能源汽车也有着较大的优势,其不仅使用方便,而且技术较为成熟。成本也相对较低,经济性更好。但是从长远来看,目前的混合动力汽车的研究还可能没有达到巅峰阶段,有很多的关键技术还有待进一步攻克。尤其是对于我国这样一个人口大国,在传统汽车技术和汽车混合动力技术方面还不够先进,很多技术还有待升级。
但是,由于混合动力汽车相比于传统汽车在节能减排等方面的巨大优势,发展混合动力甚至是纯电动力的汽车技术,是未来的必然发展趋势。目前,混合动力汽车在机电电子方面的发展还有很大的空间,具体体现在如下几个方面:
3.1 电池技术
电池技术是混合动力汽车储能的重要元件。在工作时的混合动力汽车,对电池的要求很高。尤其是在混动工作状况的汽车在行驶当中,电池的工作状况非常复杂,经常处于非周期性的充电—放电的循环状态中,而且充放电电流和充电速度都要求很高。此外,还要满足功率密度的需求,使同样体积、同样重量的电池能够储存更多的电能。目前的电池技术还远远没有达到这一理想状态。所以在未来,电池技术是混合动力汽车机电电子发展的一个主要方向。
3.2 优化和提升动力总成
动力总成负担了汽车产生动力并传递动力的工作,这其中有很多机电和电子的零部件。通过机电和电子控制技术的发展,动力总成得到了优化,可以更好的发挥出混合动力汽车的优势。所以如何更好的加强动力总成的效果,是未来混合动力汽车机电发展的主要问题。
3.3 电机及电机控制
混合动力汽车除了发动机系统,最重要的就是电动机系统。目前应用的电动机组要有直流电机,永磁无刷电机,感应电机等。在未来需要开发出重量更轻,动力更大,体积更小,性能可靠,响应迅速的电机,这样才能促使混合动力汽车的动力性能和经济性更进一步的提升。
4 结束语
在节能减排的今天,混合动力汽车是目前汽车行业比较好的解决方案。由于传统汽车是使用石化能源的燃油汽车,无论在排放方面还是节能性方面其都具有天然的劣势。在日益提倡环保节能的大环境下,混合动力汽车是燃油车向电动车过渡的理想选择。混合动力汽车的机电电子发展也体现了这一点,其由传统的为发动机服务,转变到了发动机、电动机兼顾并重的局面。未来纯电动汽车的进一步升级还需要相当长的一段时间,在这段时间里,不断的优化和发展混合动力汽车的机电电子技术,是现实而又实际的选择。

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