混合动力技术在车辆工程领域的应用
摘要
关键词
汽车领域应用;混合动力技术应用,混联式混动
正文
一般来说,汽车的混合动力系统是指油、电混合动力。相对于传统车辆仅发动机输出动力,这种搭载油电混合动力汽车具有较好的节能、环保和减排效果,并能有效的提高汽车的驾驶体验和稳定性,有效地促进了国内汽车工程领域标准化的进一步建设和发展。因此,有必要对汽车设计中广泛应用的各种混合动力技术系统进行全面的讨论和分析,最终使新的混合动力技术系统发挥更大优势的使用价值,达到更好的节能、减排、降耗的整体效果。
1混合动力汽车的优势分析。
首先,搭载传统燃料发动机的汽车在我们使用运行过程中,因为它们往往只有一个能够完全稳定地直接提供其燃料源作为主要动力输入的单引擎系统,有效地用作车辆的动力源,进而支持驱动汽车其他系统正常运行。在传统的动力引擎结构中,能够提供输出的动力及其扭矩输出比与发动机最大转速、扭矩等变化有一个相对直接而复杂的几何比例关系。事实上,这种关系基本上决定了发动机系统将其运行工况保持在这样一个复杂的工况环境中,即转速不断变化,虽然发动机功率输出可以在独立电子控制单元(ECU)和其他传动系统控制器的有效帮助下,可以根据不同工况准确控制燃料供给量,实现合理的功率和扭矩的输出。但是由于在我们日常生活中的驾驶条件复杂多变,传统动力汽车由于只有单个独立的动力系统输出动力,发动机功率大多数情况下并非处于全功率状态,发动机转速比最大扭矩转速差异较大。同时,如果在行驶过程在拥堵路况频繁制动或紧急制动等危险工况时,动力系统会进行无效的燃油供应和输出,因此必然会导致大量的有价值的燃油能量被发动机直接浪费。其次,混合动力汽车可以通过动力控制系统实现发动机的怠速启动和停止,降低燃油泵在车辆怠速运行时无效燃油输出。还可以通过车辆电机控制系统(MCU)和电池管理系统(BMS)实现车辆制动能量和燃油能量的高效回收,转化为电能并储存到动力电池中,从而减少了燃料消耗,更好地发挥油电混合动力汽车的节能效果。最后,混合动力汽车除了具有足够的环保、节能、减排的整体效应优势外,还能够真正有效地提高车辆驾驶员和乘客的整体舒适使用体验。混合动力汽车中电力驱动系统能够直接作用于传统动力传动系统,为其输出功率和扭矩,实现油、电动力系统系欸套配合,为汽车提供充足、强大的功率、扭矩输出。进而减小了汽车在起步加速时间和提升了汽车行驶速度,提升了汽车驾乘体验。同时,现代混合动力汽车系统设计中广泛使用功率分流式电气变速器(evt),能够直接输出动力是传统手动机械变速器或者无极变速器(CVT)难以达到的输出扭矩。并提供了强大的功率分流是的扭矩输出,能够在形式和换挡过程中不会造成功率频繁中断,有效的改善了行车安全,提升了驾驶员的驾驶体验。
2混合动力汽车类别分析。
在车辆工程领域的整个系统中,混合动力汽车基于各种驱动部件的各种连接和运行模式。一般来说,它们大致可以分为三类:第一类是串联式混合动力汽车(SHEV),主要由汽油发动机、发电机、驱动电机三个主要动力部件组成,它们之间用串联的方式组成SHEV的动力单元系统,结构相对简单。在车辆行驶过程中,由发电机将发动机的机械能转化为电能,一部分通过电机将电能转化为机械能驱动汽车行驶,另一部分将储存到蓄电池之中。第二类是并联混合动力汽车技术(PHEV)系统。对于并联式混合动力汽车的总驱动功率和扭矩来说,是由发动机输出的机械能和电动机将电能转化为机械能通过同轴输出,达到转矩耦合的效果。发动机与电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系统提供扭矩,在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。由于没有单独的发电机,电动机又可以作为发电机使用,将发动机的机械能转化为电能储存到蓄电池中。并联混合动力汽车虽然动力性能较好,但是发动机常处于非高效转速区间,经济性相对于串联式略差。最后一种相对新型的混联式混合动力汽车(PSHEV)系统,主要是由发动机、发电机和直流驱动电机组成。这种混合动力汽车系统实际上是一种新型的汽车动力复合体,属于上述前两种混合动力汽车系统的组合,该系统将传统的串联式混合动力系统和新型并联式混合动力系统集成在一起。根据输入到传动系统的功率不同,又分为发动机为主和电机为主两种形式。该结构虽然系统效率高,结构紧凑,但控制逻辑繁琐,机械结构复杂。此外,从汽车的混合动力系统结构角度分析,根据车辆混合程度的不同匹配程度,系统类型大致可分为以下四类:第一类系统是微混合动力系统,该系统广泛应用于小型车中。典型的代表系统只有PSA开发的混合动力版C3和丰田推出的微混合动力版Vitz。然而,从严格的理论意义来看,这种配备了微混合动力系统的车辆不能完全属于混合动力汽车范畴。原因是这种微混合动力系统电机输出牵引力小,且不能为汽车行驶过车中提供持续的动力输出。第二类是轻混合动力系统,典型代表是通用汽车研发的混合动力皮卡车。这类这种轻混合动力系统的混合度一般只有20%左右。它能有效的控制发动机快速启动和停止,具有减速和制动工况回收部分能量。第三类是中混合动力系统,典型代表由丰田旗下的混合动力版本的雅阁、思域等车型,此类混合度可达到30%左右。混合动力系统采用高压电机驱动,在起步和大负荷工况下,电机可以辅助发动机提供扭矩输出。第四类是完全混合动力系统。典型代表车型有丰田的普锐斯、凯迪拉克凯雷德等。该混合系统同样采用高压电机驱动,但混合度甚至可以达到或者超过50%。由于系统优越的动力性和经济性,是未来混合动力技术重点研究发展方向。
3车辆工程领域中混合动力技术和应用分析。
3.1混联混合动力功率分流技术
混联混合动力技术已经在各种汽车产品中得到广泛的展示和应用。在各种具体的功率实现技术组合中,主要分两大类:开关时混联混合动力汽车和功率分流式混合动力汽车。其中功率分流式混合动力汽车凭借着
发动机工作点灵活控制、更优秀的经济性、更低的有害气体排放被广泛的应用。其功率分流式混合动力系统主要是有一组或者多组行星齿轮结构与两个电机组成,通过行星齿轮机构将发动机的功率进行任意比例分流,一部分通过机械路径输出,另一部分通过电路输出。
3.2城市车辆中混合动力技术的应用。
在满足当前我国城市公共交通车辆正常运行条件的基础上,混合燃料能源动力技术的应用不仅要完全符合当前节能减排的发展规划和政策方向,满足我国各地城市公共交通行业的环境保护和碳中和目标要求。同时其意义还在于,通过使用混合动力技术进一步降低城市公共的燃料使用成本,以更有效的方式推动全国城市公共交通车辆进一步实现更好、高效、安全的清洁节能发展。混合动力技术应用于客车的车辆控制系统产品开发和设计过程的工作环境中,很容易制定出更加全面、灵活、科学、实用的管理方案,公交综合智能车辆动力控制系统的调度与运行系统策略几乎通过对所有通过同一行车路线的公交车的系统设计,对于通过同一车辆线路的公交车内的多车能源与动力技术管理、运行与调度操作系统,加强和优化其车辆智能管控系统的优化设计,使其公交车在实际运营车辆的管理、运营和管理中,能够真正完整地实现不同路况下公交车与电源总成的无缝快速智能切换,有效快速地增加母线电源系统的总电能输出范围和电机功率。借助和推动现代油点混合技术的进一步有效发展,可以更充分地使各种燃油系统汽车在保证其完全满足各种实际车辆工况和用户能源需求的技术基础上,有效地节约燃油和能源,从而有效的实现促进不同类型车辆在各种工况下工作能量需求,使其始终处于安全运行的工况范围内,以最节能、高效、合理的方式运行。
3.3混合动力参数匹配。
对于车辆搭载了混合动力系统装载机技术而言,这些车辆也是基于电磁感应原理与传统机械混合动力运行技术。基于混合动力技术的实际应用和车辆的实际应用,做好该类车辆控制参数匹配也非常重要。一般来说,这种车辆在其车载智能传感器控制系统的有效帮助和保护下,能够有效地控制其车用发动机的正常工作,保证整车发动机的功率值和脉冲输出控制信号频率与实际车辆的工作场所或工况完全一致,降低了其能量和功率损失,实现了开关量的高精度仿真。同时,在实际发动机和具体整车运行现场的实践和运行过程中,也将要求维修技术人员继续注意进一步提高系统对信号控制和传感器输出分析的重视程度,从而实现控制和脉冲信号频率的准确合理调整,从而进一步促进车辆的整体安全运行,系统参数应能保持并处于至少一个或两个特定工况下,运行更稳定、安全、可控。
4结语
综上所述,在现代汽车工程研究领域,发展和应用混合动力技术,不仅可以进一步有效地节约大量燃料,提高燃料的整体利用率,促进汽车的高效节能减排,同时也真正有效地提高了现代汽车的整体驾驶舒适性体验,确保了现代汽车的整体安全、健康、稳定运行。因此,高校、汽车企业相应领域的技术人员有必要继续加强高性能混合动力技术的基础研究和技术应用。推动高效混合动力技术的研究,在高性能车辆工程实践中充分发挥其更大的潜在技术价值,推动相关车辆工程标准建设尽快实现科学更好的发展。
参考文献:
[1]张江红.车辆工程领域中混合动力技术分析[J].内燃机与配件,2018(13)23-24.
[2]梁源.车辆工程领域中混合动力技术的应用现状分析[J].高考,2016(12)94-96.
[3]于得洋,张伟,王涛.车辆工程领域中混合动力技术的应用现状分析[J].南方农机,2017,48(1):89-89.
...