混合动力汽车技术研究及应用

混合动力汽车技术研究及应用

王可洲

山东农业工程学院 250022

摘要：绿色环保、节能减排是社会发展的主旋律，混合动力汽车相比于传统燃油汽车更为环保，并且使用成本也比较低。混合动力汽车的动力由引擎及动力电池联合提供，其整车性能的好坏不仅与汽车的电动机及发动机等零部件有关，且与其动力优化方式及控制策略有关。控制系统能够对采集自运行状况监控系统的信息进行分析处理，以确定电动机、引擎两者的协同工作模式。本文对混动技术展开探讨，旨在提高混合动力汽车的技术水平。

关键词：混合动力；技术研究；应用

引言：

近年来，中国经济的快速增长和民众生活质量的大幅提升，引发了社会消费需求的根本转变，尤其是在汽车领域。当前，人们对汽车的期望已不再局限于单纯的出行工具，而是对汽车的多功能性提出了更为严格的要求，期望在确保行车安全和乘坐舒适的前提下，汽车能具备出色的环保节能属性。这种需求演变正推动着汽车行业朝着可持续发展的路径转型，混合动力汽车因此逐渐成为焦点。为了确保这类新型汽车的高效运行并及时应对可能出现的技术挑战，应用合适的控制技术显得至关重要。因此，本文将深入研究这一主题，目标在于提升新型混合动力汽车的技术水平。

1.浅析混合动力汽车

1.1混合动力汽车定义

驱动系统由两个或多个能同时运转的驱动系统联合组成的，行驶功率需求由单个驱动系统单独或多个驱动系统共同提供的汽车。通常来讲，混动汽车同时具备两个动力源——热动力源与电动力源。热动力源由传统的汽油发动机或者柴油发动机产生，电动力源由蓄电池、发电机通过电动机产生。

1.2混合动力汽车的优点

首先，混合动力汽车展现出显著的节能特性，相较于传统汽车，它能更高效地利用引擎动力，从而大幅削减燃油消耗。其次，它的有害物排放优势明显，得益于高效的混合动力管理系统，发动机能在接近最优状态下运行，确保燃料充分燃烧，因此废气排放的污染物质相应减少[1]。

混合动力汽车具备显著的技术优点：（1）高效节能：相比常规汽车，其发动机能量管理优化，显著降低了燃油消耗。（2）环保减排：得益于其先进的混合动力管理系统，发动机常处于最优运行状态，确保了燃料的充分燃烧，从而减少了尾气污染。（3）充电灵活：混合动力汽车的电池无需依赖外部充电设施，系统能自动利用发动机多余的功率通过发电机进行充电，保证电池的能源补充。此外，就充电便利性而言，混合动力车的电池无需额外的外部充电设施，主要通过发电机转化引擎的多余能源来补充电力，因此充电操作简便无虑。再者，从经济角度看，混合动力车的成本效益高，由于电池能实时充电，设计上可倾向于小型化，这不仅减轻了车辆的整体重量，也降低了生产成本[2]。

2.混合动力汽车的控制系统

混合动力汽车的控制系统设计涵盖多项关键功能，如汽车运作状况的监督、信息管理及数据处理等。鉴于这类汽车的控制系统常常在严苛的环境中运行，如遭遇振动、尘埃和电磁干扰等挑战，这些因素可能对系统性能产生不利影响。故此，实际操作中的控制系统通常由运行监测体系和动力调控策略系统组成。借助先进的总线技术和计算机技术，系统能够有效地收集汽车运行的信号，实时了解车辆的状态，从而优化调整车辆的驱动模式。混合动力汽车的动力源主要由引擎和电动机构成，这两者的性能直接影响车辆的整体表现。依据能源配置模式，混合动力汽车的驱动模式可划分为并联、串联和混联三种。在这些类型中，串联式混合动力车尤其适用于都市环境，因其驾驶特性适应了城市交通中的低速行驶和频繁启停需求，能确保引擎始终处于高效运行状态。在车辆运行过程中，通过调控电动机和发动机的输出，可调整车速，即使在复杂路况下也能保持经济性行驶，并有助于减少尾气排放。当电池充电至高容量时，引擎可关闭，由电动机承担功率输出。这种策略避免了引擎运行于低速或怠速状态，从而有效提高引擎运行效率，同时减少有害物质的排放。

3.运行状况监控系统

本体系的核心任务是对车辆行驶状态实施全面监控，尤其关注电池在运行中的关键参数，如电流强度、温度控制、电压读数、行驶速率、刹车指令及离合器压力信号。这些精确的数据收集对于确保混合动力系统有效驱动车辆至关重要。该系统的设计巧妙地融合了LM2577 和 TLE4275 作为核心供电组件，其能稳定接纳6至18伏的输入电压范围，确保即使在车辆电力供应不稳定，如在特殊条件下，也能维持监控系统的稳定运行，避免因电池异常导致整个系统的失效[3]。

3.1信息采集通道

在监控体系的运作过程中，处理器单元负责高效地搜集并解析各类信号，随后这些信号被传输至系统的高层决策执行模块，经过运算、对比、判断处理后上层指令顺利传达至系统的基层组件。该系统实际操作中，通过双重CAN收发器机制来达成这一目标，采用这种方式的优势显著，它不仅展现出卓越的稳定性和即时响应能力，网络配置灵活性高，而且具备出色的监控和自我诊断功能，堪称理想的通讯手段。具体而言，它的运行特性体现在以下几个方面：首先，它在无需引发冲突的前提下，凭借智能优先级机制实现了高效能的总线访问仲裁；其次，具备强大的错误校验和多目标数据传输能力，提升了数据交换的灵活性；再者，数据传输方式多元，包括针对特定设备的远程数据请求和广播模式。更值得一提的是，系统内嵌了RS-232收发器组件，其优化配置有助于生产和质量控制过程中的精确监控与故障诊断。

3.2电池参数采集

在对车辆的动力电池电压进行精确监测时，理解电池状态至关重要。该系统采用的是镍氢电池，它由144个小单元，每个单元电压为1.2伏特，组合成12个并联的电路，总电压输出为12伏特。在系统的运行过程中，会遇到各种复杂的使用条件，尤其是在充电期间，电池电压可能攀升至超过20伏特。为了确保系统在各种情况下的稳定表现，设计时设定的电压范围限定在0到20伏之间。温度监控部分，选泽采用DS1860数字温度传感器。在实际运用中这种传感器通常采用多通道配置，包括信号线、电源线和接地线，结构简洁，操作简便。它占用的输入接口较少，既便于集成，又能满足设备的高效运行需求，充分体现了其实用性和灵活性。

3.3充放电电流测量

在评估电池充电和放电过程中高电流的测量手段时，我们有多种策略可以选择。其中，霍尔效应传感器以其广泛应用而备受瞩目，然而，精准地挑选霍尔传感器对于电路的精确测量至关重要。霍尔传感器的选择需匹配电机的具体型号和构造特性，因为电机型号不同，转子磁场结构最终导致磁场特性各不相同，包括磁场的分布、强度的波动。若传感器的灵敏度偏离理想值，无论是过低还是过高，都可能由于磁铁缝隙的不规则变化和转子磁体的动态影响，在实际操作中产生误导性的信号输出。此外，霍尔传感器芯片的静电防护性能同样不容忽视，它应能抵御突发的电压和电流冲击。在设计检测电路时，我们必须考虑到传感器输出的电流信号为微安级的特点，为此，在电路中设置精确的输入电阻，把电流信号有效的转换为电压信号，并结合高精度的采样电路与放大电路来确保数据的准确性。

4.总结

探索和实践新型混合动力汽车的控制策略，对于提升对这类车辆动态性能至关重要。它不仅有助于实时揭露和处理混动汽车可能存在的隐患，而且显著推动了混合动力汽车的质量管理体系。因此，对于专业人员而言，持续深化对这些技术的研究和探讨，才能有混动技术的日臻完善，只有这样，才能最大化这些技术的效能并确保其在实际操作中的高效应用。为保证绿色环保、节能减排，混动技术已广泛应用于汽车、拖拉机等车辆工程领域，城市公交、出租车服务、物流配送、个人出行、公共场所等等，混动技术的应用场景越来越多样化，应用前景非常广泛。

参考文献：

[1] 徐达成,谢鑫,朱涵,等. 各国电动汽车交流充电桩应用标准解读及技术发展趋势[J]. 汽车与新动力,2023,6(2):5-10.

[2] 欧阳壮,张瑞,朱天军. 并联混合动力汽车能量管理系统的仿真研究[J]. 计算机测量与控制,2023,31(1):133-139,146.

[3] 赵强,郎晋平,吴俊峰,等. 一种混合动力汽车国Ⅵ燃油蒸发系统脱附流量监测策略[J]. 汽车电器,2023(11):29-30.