2014年中国混合动力电动汽车研发需要解决的问题

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内容提要：蓄电池的开发和充放电特性是混合动力电动汽车研究的关键，由于电池的作用是储存、输出尽可能多的电能，以提高汽车的续驶里程，因此对混合动力电动汽车用电池不仅仅要求高能量密度，同时还要求高功率。

1 需要解决的问题

混合动力电动汽车所需要解决的问题包括以下几个方面。

（1）由于车况的变化，电池必

须经受不同电流的充放电循环作用，这就要求电池不但应具备较高的能量密度，而且要求较高的功率密度及充放电效率和较长的使用寿命。能量存储装置要具有较高的比功率，以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要。

（2）动力分配装置和能量管理

系统是各种运行状态的控制管理枢钮，技术难度大，加工精度高。发动机频繁起动、关闭，使驱动系统和附件的电能管理变得复杂，因此需要先进的检测和控制系统：现有的以热力发动机为主的混合动力单元在将燃油转化为有用功的同时，需要提高转化效率，同时还要满足严格的排放标准。

（3）建立先进的驱动系统数学模型，并在此基础上进行计算机仿真和分析。

（4）混合动力系统结构复杂，制造成本高，维修比较困难，售价相对较高，所以必须在减轻质量、减小尺寸和降低制造成本上多做工作。

2 关键技术

1 能量存储技术

蓄电池的开发和充放电特性是混合动力电动汽车研究的关键，由于电池的作用是储存、输出尽可能多的电能，以提高汽车的续驶里程，因此对混合动力电动汽车用电池不仅仅要求高能量密度，同时还要求高功率。现在，镍氢电池和锂离子电池已成为混合动力电动汽车首选。镍氢电池已广泛地应用于电动汽车、计算机、医疗器械以及其他领域。该电池技术的关键是，其储存氢的合金应该是一种能够稳定地经受无数次循环反复使用的材科。镍氢电池容量大，可以循环使用，但主要缺陷是成本高，效率低，同时还需要控制氢的损失。离子电池电压高，能量密度高，有更高的功率，且充电时间短。在2006～2012年期间，随着锂离子电池进一步发展，其市场份额将会逐步扩大。从发展看，能量储存装置的研究应该包括以下几个方面：一是电池设计和制造方面的改进，以降低制造成本、改善电池的性能和提高寿命，并进行电池充放电动态特性的研究；二是研究电池内部的连接、检测、监控以及便于将整个电池子系统安装在汽车上的支撑机构；三是电池的热能理及剩余电量管理。

2 混合动力单元技术

在混合动力电动汽车上，热力发动机又被称为混合动力单元。在并联混合动力电动汽车上，混合动力单元通过传动轴驱动车轮，同时电动机也承担一部分功能，因而使得混合动力单元能够采用尺寸更小、效率更高的热力发动机；在串联混合动力电动汽车上，混合动力单元驱动一台发电机产生电能，由于汽车的行驶与发动机没有直接的联系，因此混合动力单元也能够采用小型高效的发动机，且其运行工况可以固定于较小的高功率区。当前，混合动力单元研究的主要对象是热力发动机和燃料电池。其在燃料的使用方面也出现了很大的变化，除了柴油、汽油外，还有天然气、液化气和酒精等代用燃料。要提高混合动力单元的燃料经济性，对混合动力单元必然提出更多的要求。对于汽油机采用电喷技术、增压技术、可变定时进气系统、多气门技术以及稀薄燃烧技术等是必然的要求。而对柴油机应采用多气门技术、电控技术、增压技术、可变定时进气技术、可变涡流进气技术、直喷技术及新的喷油技术等。混合动力电动汽车的主要目标是降低排放，所以，控制混合动力单元的排放将是今后研究的重点。目前对混合动力单元的研究主要集中于：一是燃烧系统的优化，通过观察燃料与空气混合物的点燃和燃烧的过程，发现形成氮氧化物的机理，从而改进燃烧系统；二是尾气处理技术，主要研究高效的尾气催化系统；三是代用燃料的研究。

3 控制策略技术

HEV 产品开发中最关键的环节是根据不同的混合动力驱动系统制定和优化其控制策略。HEV 根据开发目的、使用环境及价格水平的不同，可选择采用串联或并联型式，且其动力混合的轻重程度也不同，因而控制策略也就各具特色。国外通过系统建模仿真对此进行了大量的匹配理论研究。混合动力系统的精确运转依赖于优化控制的实现，而控制系统的开发是混合动力系统的最关键的技术创新。控制系统的功能首先是根据采集到的速度和负荷等数据，计算出对应的要求输出的功率；计算出以最高效率为基点分配到内燃机与电动机上的功率值，即实现内燃机与电动机的最优功率分配比；然后，根据功率分配比，需有驱动电动机的功率值和其他有关数据，给出内燃机的控制参数和电动机的控制参数。同时，驱动执行器完成这两个层次的工作控制。

内容选自188bet金宝搏网站发布的《 2013-2017年中国混合动力客车市场研究与前景预测报告》