姚曉山　劉誼露　楊光　胡亮　王凡

摘 要：節(jié)能環(huán)保已經(jīng)成為新時(shí)代的代名詞之一，對(duì)于汽車而言，電池技術(shù)的發(fā)展并不能完全滿足汽車的需要，因此大多企業(yè)都采用內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的方式，而內(nèi)燃機(jī)和電力機(jī)混合驅(qū)動(dòng)也成為了當(dāng)下汽車發(fā)展的熱潮。相較于普通的燃油汽車而言，混合動(dòng)力汽車能夠更好的提高內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用效能，能夠根據(jù)使用者的不同需求及時(shí)進(jìn)行動(dòng)力轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能和環(huán)保的發(fā)展目的。本文闡述了混合動(dòng)力汽車的基本原理，以及內(nèi)燃機(jī)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用，為混合動(dòng)力汽車的發(fā)展提供一定的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：內(nèi)燃機(jī) 混合動(dòng)力汽車 節(jié)能 環(huán)保 高效 應(yīng)用

Analysis of the Application of Internal Combustion Engine in Hybrid Electric Vehicle

Yao Xiaoshan Liu Yilu Yang Guang Hu Liang Wang Fan

Abstract：Energy-saving and environmental protection has become one of the key words of the new era. For automobiles， the development of battery technology cannot fully meet the needs of automobiles. Therefore， most companies use internal combustion engine and electric motor hybrid drive， while internal combustion engine and electric motor hybrid drive has also become the current upsurge of automobile development. Compared with ordinary fuel vehicles， hybrid vehicles can better improve the application efficiency of internal combustion engines， and can perform power conversion in time according to the different needs of users， to achieve the development goals of high efficiency， energy saving and environmental protection. This article describes the basic principles of hybrid electric vehicles and the application of internal combustion engines in hybrid electric vehicles， which provides a certain theoretical basis for the development of hybrid electric vehicles.

Key words：internal combustion engine， hybrid electric vehicle， energy saving， environmental protection， high efficiency， application

1 混合動(dòng)力汽車的基本原理

混合動(dòng)力汽車相較于普通汽車而言，一般是由內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)以及儲(chǔ)電裝置作為動(dòng)力的來(lái)源，通過(guò)汽車的中控中心來(lái)協(xié)調(diào)汽車的動(dòng)力，使得燃料轉(zhuǎn)化能夠更加充足，動(dòng)力較強(qiáng)，同時(shí)也能夠有效減少汽車尾氣的排放，符合我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)和要求。對(duì)于混合動(dòng)力汽車而言，在汽車制動(dòng)和下坡時(shí)，可以通過(guò)開(kāi)啟能量回收裝置的方式，將內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力汽車的高效應(yīng)用。而這一改變的最大優(yōu)點(diǎn)在于能夠有效改善傳統(tǒng)汽車的燃油性能，減少尾氣的排放，符合新時(shí)期可持續(xù)發(fā)展的要求。在混合動(dòng)力汽車的系統(tǒng)中，內(nèi)燃機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)之間的配合必須要協(xié)調(diào)統(tǒng)一的，要求電能和燃油能夠同時(shí)為汽車提供動(dòng)力，這一變化也能夠有效提高汽車性能，具體體現(xiàn)在低速行駛時(shí)，由電力來(lái)提供動(dòng)力;而高速行駛時(shí)則需要由燃油來(lái)提供動(dòng)力，從而達(dá)到兼顧經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的目的。

內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力汽車在過(guò)去的十年中已經(jīng)有了一定的發(fā)展，在結(jié)構(gòu)上也逐漸趨于穩(wěn)定，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)不能滿足當(dāng)前汽車發(fā)展的需要，因此內(nèi)燃機(jī)、電機(jī)、儲(chǔ)能裝置、變換器新的一體化結(jié)構(gòu)為代表的內(nèi)燃機(jī)混合動(dòng)力汽車登上了歷史的舞臺(tái)，現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用總體就如圖1所示。

2 內(nèi)燃機(jī)在混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用分析

2.1 內(nèi)燃機(jī)在電驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用

顧名思義，電驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車是以電動(dòng)機(jī)為主要驅(qū)動(dòng)方式的混合動(dòng)力汽車，其主要操作方式是將內(nèi)燃機(jī)的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)進(jìn)行串聯(lián)，構(gòu)成整個(gè)混合動(dòng)力汽車的動(dòng)力系統(tǒng)，這種汽車一般都會(huì)具有比較明顯的充電接口，而內(nèi)燃機(jī)在電驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車中主要起輔助作用。在行駛過(guò)程中，內(nèi)燃機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)化電能，并根據(jù)車輛用電情況來(lái)進(jìn)行分配。這種混合動(dòng)力汽車主要是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，當(dāng)汽車的負(fù)荷比較小，速度比較慢的時(shí)候，就由電池來(lái)提供電能，同時(shí)也給汽車提供電動(dòng)力;當(dāng)汽車的負(fù)荷比較大，并且行駛速度比較快的時(shí)候，則需要內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)同時(shí)來(lái)提供動(dòng)能，滿足汽車在加速和爬坡時(shí)動(dòng)力需求，增大汽車的功率。相較于燃油汽車而言，混合動(dòng)力汽車更適合在城市內(nèi)的通勤使用，汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，消耗較低，能夠使汽車發(fā)揮最大的效益，同時(shí)還能夠有效減少由于城市內(nèi)擁堵低速所帶來(lái)的內(nèi)燃機(jī)空轉(zhuǎn)等問(wèn)題，從而提高內(nèi)燃機(jī)的效率，減少汽車尾氣的排放。

2.2 內(nèi)燃機(jī)在電輔助混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用

電輔助混合動(dòng)力汽車不同于電驅(qū)動(dòng)混合動(dòng)力汽車，這類汽車的主要?jiǎng)恿?lái)源仍然是以內(nèi)燃機(jī)為主，其所帶有的電動(dòng)機(jī)功率較小，因此在行駛過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)主要起輔助作用，同樣該類汽車無(wú)論是配套電池組還是購(gòu)買成本都相對(duì)較低，并且在汽車尾氣排放方面具有不俗的表現(xiàn)，從而獲得了較高的市場(chǎng)認(rèn)可度。

2.3 內(nèi)燃機(jī)在油電混合動(dòng)力汽車中的應(yīng)用

油電混合動(dòng)力汽車的功率較大，因此對(duì)于能量的回收率也比較高，在汽車行駛過(guò)程中，油電混合動(dòng)力汽車能夠有更強(qiáng)的動(dòng)力，這主要是由于油電混合動(dòng)力汽車具有單獨(dú)的發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，并且內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)可以分開(kāi)為汽車提供動(dòng)力，也能夠合二為一，二者之間是相輔相成的。

目前我國(guó)以內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力的傳統(tǒng)機(jī)械動(dòng)力通道和以電力驅(qū)動(dòng)作為動(dòng)力的電力驅(qū)動(dòng)通道都是可以相互疊加的，最高可以為汽車提供100kW的混合功率。除此之外，將內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)相連，在汽車負(fù)荷較小，并且低速行駛的條件下，能夠有效地將能量回收，存儲(chǔ)在發(fā)電機(jī)中，不僅能夠降低油耗，同時(shí)還能夠保證汽車性能，減少汽車尾氣的排放，充分實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展與經(jīng)濟(jì)效益的并重。

3 混合動(dòng)力汽車的發(fā)展和展望

近年來(lái)，混合動(dòng)力汽車的技術(shù)發(fā)展有了質(zhì)的飛躍。在早期的混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)和發(fā)展過(guò)程中，其重點(diǎn)是混合動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力分配以及如何能夠更高效的實(shí)現(xiàn)電氣化的工作效率。而目前隨著混合動(dòng)力汽車生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)于混合動(dòng)力汽車的研究也在不斷更新，如何用混合動(dòng)力技術(shù)橫跨為混合動(dòng)力以及對(duì)汽車中控的調(diào)節(jié)和電機(jī)管理則成為了新時(shí)期的主題，同時(shí)在未來(lái)的發(fā)展中，也能夠有比較好的發(fā)展前景。

根據(jù)全球范圍內(nèi)的混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)現(xiàn)狀分析，如果在短期內(nèi)想要實(shí)現(xiàn)區(qū)域的全覆蓋，就勢(shì)必會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)低電功率和高電功率并存的問(wèn)題，對(duì)于中間過(guò)渡部分的研究，則并不存在過(guò)多的意義。在未來(lái)的發(fā)展中，低電功率的汽車勢(shì)必會(huì)受到更多的追捧和歡迎，這主要是由于其較高的性價(jià)比來(lái)說(shuō)的，但同樣對(duì)于企業(yè)而言，由于低電功率汽車的技術(shù)門檻和設(shè)備投入也比較低，便于企業(yè)大量生產(chǎn)，因此對(duì)于企業(yè)而言，也可以進(jìn)行進(jìn)一步的宣傳和推廣，因此也極有可能是未來(lái)發(fā)展的主流。除此之外，節(jié)能減排的政策對(duì)于汽車行業(yè)的影響是巨大的，根據(jù)現(xiàn)有的二氧化碳排放規(guī)定以及零排放技術(shù)的不斷創(chuàng)新，對(duì)于混合動(dòng)力汽車的需求也在不斷增加，同時(shí)也會(huì)在一定程度上刺激混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)的發(fā)展。

大力發(fā)展混合動(dòng)力汽車除了以傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)為主要驅(qū)動(dòng)技術(shù)之外，還需要不斷開(kāi)發(fā)燃料電池以及純電動(dòng)汽車的生產(chǎn)，對(duì)于汽車動(dòng)力系統(tǒng)的更新和優(yōu)化仍然需要加大研究力度，使燃料電池汽車所配備的蓄電裝置在制動(dòng)過(guò)程中能夠有效實(shí)現(xiàn)對(duì)能量回收的可能，同時(shí)對(duì)于汽車?yán)鋯?dòng)時(shí)的耗時(shí)減少也需要制定出新的解決方案。目前由于我國(guó)電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究已經(jīng)趨于成熟，只需要再配備一個(gè)比較簡(jiǎn)單的蓄電裝置即可以實(shí)現(xiàn)汽車混合動(dòng)力功能。

對(duì)于純電動(dòng)汽車的推廣和宣傳仍然需要大量的政策來(lái)刺激生產(chǎn)和打開(kāi)市場(chǎng)。在短期內(nèi)，純電力控制的動(dòng)力電池系統(tǒng)技術(shù)仍然無(wú)法實(shí)現(xiàn)，相較于內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力控制系統(tǒng)而言還有較大的差距。因此，對(duì)汽車動(dòng)力系統(tǒng)配置勢(shì)必會(huì)增加一個(gè)小型的內(nèi)燃機(jī)作為純電力汽車的增程器，這樣就能夠有效提高混合動(dòng)力汽車的續(xù)航以及舒適性，使混合動(dòng)力汽車能夠更快的融入市場(chǎng)，但仍然未能擺脫混合動(dòng)力汽車的局限性。因此，在未來(lái)的發(fā)展中，還需要不斷加強(qiáng)對(duì)混合動(dòng)力汽車的研究，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

4 結(jié)論

綜上所述，由于電驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車還沒(méi)有完全進(jìn)入市場(chǎng)，因此內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車中仍然是當(dāng)前汽車行業(yè)發(fā)展的主流。這就需要我們加大對(duì)電驅(qū)動(dòng)的混合動(dòng)力汽車研究，提高混合動(dòng)力汽車的銷量，刺激汽車市場(chǎng)拓展，減少汽車尾氣排放，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

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