【干貨】混合動(dòng)力技術(shù)及其發(fā)展進(jìn)度研究
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當(dāng)前世界的石油儲(chǔ)備量急劇下降,節(jié)約石油能源已經(jīng)成為國際化問題。為了解決石油燃料消耗的問題,國內(nèi)外汽車行業(yè)專家力爭尋取新能源代替原始的汽車燃料,從而達(dá)到節(jié)約石油能源的目的?;旌蟿?dòng)力技術(shù)是20世紀(jì)出現(xiàn)的全新技術(shù),發(fā)展至今已經(jīng)成為各大汽車公司節(jié)約石油燃料的重要手段之一。由于混合動(dòng)力汽車具有節(jié)能、強(qiáng)動(dòng)力、適用廣泛等特點(diǎn),從而越來越被廣大的汽車愛好者所重視,在全球范圍內(nèi)得到了飛速的發(fā)展以及廣泛的應(yīng)用,并且取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
1 混合動(dòng)力汽車的分類
混合動(dòng)力汽車是指同時(shí)裝備熱動(dòng)力源與電動(dòng)力源的汽車,通過混合動(dòng)力汽車電機(jī)的使用,使得動(dòng)力系統(tǒng)可以按照實(shí)際運(yùn)行工況進(jìn)行調(diào)控,從而起到降低油耗、減少污染的目的?;旌蟿?dòng)力汽車技術(shù)有串聯(lián)式混合動(dòng)力、并聯(lián)式混合動(dòng)力、混聯(lián)式混合動(dòng)力。
1.1 串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車
串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車通常是由內(nèi)燃機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,所產(chǎn)生的電能經(jīng)控制單元傳送到電池,在經(jīng)電池傳送給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,最后由變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來進(jìn)行汽車的驅(qū)動(dòng),當(dāng)發(fā)電機(jī)功率超過電動(dòng)機(jī)所需功率時(shí),發(fā)電機(jī)向電池充電;當(dāng)發(fā)電機(jī)功率小于電動(dòng)機(jī)所需功率時(shí),電池將額外的電能提供給電動(dòng)機(jī)。如圖1所示。串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、操作方便,可降低燃料消耗、減少尾氣排放等優(yōu)點(diǎn),但存在著能量損失多、效率低及成本昂貴等缺點(diǎn)。
1.2 并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車
并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車裝有發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)兩套獨(dú)立系統(tǒng),可以分別獨(dú)立地向汽車傳動(dòng)系統(tǒng)提供扭矩。當(dāng)汽車在加速狀態(tài)下爬坡時(shí),電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)可以同時(shí)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)提供動(dòng)力;當(dāng)汽車速度達(dá)到巡航速度時(shí),汽車將僅僅依靠發(fā)動(dòng)機(jī)來維持該速度。并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車具有耗油量小、能量損失小、成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)。但是,由于發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪之間還是機(jī)械連接,發(fā)動(dòng)機(jī)的效率還是得不到充分的發(fā)揮,因此混合度較低,不便于向插電式混合動(dòng)力過度。
1.3 混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車
混聯(lián)式混合動(dòng)汽車變速系統(tǒng)是由串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種變速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)結(jié)合而成,其中包含了發(fā)動(dòng)機(jī),行星齒輪機(jī)構(gòu),發(fā)電機(jī),逆變器,蓄電池,電動(dòng)機(jī)等,大大的提高了其靈活性以及節(jié)能性。在并聯(lián)式結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,另外增加一套電動(dòng)機(jī)構(gòu),這樣就構(gòu)成了混聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的變速系統(tǒng),此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)所發(fā)出的功率即可以與電動(dòng)機(jī)的功率相復(fù)合并且驅(qū)動(dòng)汽車前行,同時(shí)還可以將轉(zhuǎn)換成的電能傳入蓄電池進(jìn)行保存,從而實(shí)現(xiàn)電能的驅(qū)動(dòng)。它基本包含了串聯(lián)式與并聯(lián)式的全部優(yōu)點(diǎn),操控更為簡單。但動(dòng)力系統(tǒng)包括發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī),使得結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,成本更加昂貴。
2 混合動(dòng)力汽車技術(shù)的特點(diǎn)
混合動(dòng)力汽車技術(shù)可有效的節(jié)約汽車能源,推廣普及混合動(dòng)力汽車可以有效降低汽車燃料消耗量?;旌蟿?dòng)力汽車技術(shù)是指在車輛動(dòng)力系統(tǒng)中采用兩種不同的動(dòng)力源,目前比較普遍的為油電混合動(dòng)力。通常情況下,降低油耗的方法一是采用小排量發(fā)動(dòng)機(jī);二是進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)優(yōu)化;三是利用輔助能源或者其他替代能源。
混合動(dòng)力系統(tǒng)也是以這些為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行研發(fā)?;旌蟿?dòng)力汽車的油料經(jīng)濟(jì)性能高,行駛性能好,無論是在起步還是在加速的時(shí)候都可以降低油耗。輔助發(fā)動(dòng)機(jī)的電動(dòng)馬達(dá)在啟動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的動(dòng)力,因此駕駛者可以體會(huì)到起步、加速的強(qiáng)勁以及實(shí)現(xiàn)高水平的節(jié)能性。隨著全球環(huán)境保護(hù)措施的日益完善,替代燃油汽車的方案也越來越多,例如氫能源汽車,太陽能汽車等。但是,目前最具有實(shí)用性并且已經(jīng)市場化的只有混合動(dòng)力汽車即油燃料與電能的混合。
3 混合動(dòng)力技術(shù)的應(yīng)用
隨著混合動(dòng)力汽車技術(shù)的日益成熟,現(xiàn)已被國內(nèi)外各種品牌汽車所應(yīng)用,主要是通過油燃料與電能共同作用從而實(shí)現(xiàn)良好的節(jié)油性與強(qiáng)勁動(dòng)力性。
早在1997年,豐田公司就已經(jīng)研發(fā)出了屬于自己的混合動(dòng)力汽車Pruise,并且在2003年重新設(shè)計(jì)改進(jìn),推出了第二代Pruise,由最初的緊湊型,發(fā)展成了中等尺寸型。從0加速到97km/h可以達(dá)到lOs,與傳統(tǒng)汽車相比,二氧化碳的排放量降低了50%,CO和NO的排放量降低90%,耗油量節(jié)省了一半。
比亞迪唐搭載了三擎雙模動(dòng)力系統(tǒng),其由一臺(tái)2.0TI渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和前后兩個(gè)電機(jī)組成,可實(shí)現(xiàn)前輪與后輪獨(dú)立動(dòng)力輸出。在混合動(dòng)力模式下,三個(gè)“引擎”同時(shí)發(fā)力,可迸發(fā)出371KW的最大功率和720N·M的峰值扭矩。傳動(dòng)系統(tǒng),與之匹配的是6速濕式雙離合變速箱。據(jù)官方表示,比亞迪唐0-100km/h的加速時(shí)間僅需4.9秒,最高時(shí)速180公里/時(shí)。另外,百公里油耗僅為2升,純電續(xù)駛里程可達(dá)60公里,日常代步完全可以實(shí)現(xiàn)0油耗。此外,極速版將擁有更強(qiáng)大的性能表現(xiàn),其0-100km/h加速時(shí)間更是僅需4.5秒,純電續(xù)駛里程可達(dá)80公里。
4 結(jié)語
從國內(nèi)外混合動(dòng)力汽車技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀來看,不斷推出更好的新能源汽車,降低油燃料的消耗,減少有害氣體的排放已經(jīng)成為現(xiàn)在汽車產(chǎn)業(yè)所研究的焦點(diǎn)。隨著能源的枯竭,人們對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的提高,混合動(dòng)力汽車技術(shù)將會(huì)成為新世紀(jì)汽車行業(yè)發(fā)展的主流。因此,混合動(dòng)力汽車技術(shù)代替原始汽車技術(shù)將會(huì)成為必然趨勢(shì),對(duì)能源及環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的歷史意義。
(審核編輯: 滄海一土)
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