混合動(dòng)力汽車(chē)機電電子發(fā)展方向

1 混合動(dòng)力汽車(chē)工作原理簡(jiǎn)介
混合動(dòng)力通常是指油電混合動(dòng)力，也就是汽油、柴油等燃料與電能的混合。在實(shí)際情況中，混合動(dòng)力汽車(chē)是由電動(dòng)機和發(fā)動(dòng)機共同驅動(dòng)的汽車(chē)。
混合動(dòng)力汽車(chē)現在的主流方式有串聯(lián)式，并聯(lián)式，混聯(lián)這三種。但總結起來(lái)都離不開(kāi)控制系統、驅動(dòng)系統、輔助動(dòng)力系統以及動(dòng)力電池組。比如在并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車(chē)中，由發(fā)動(dòng)機與電動(dòng)機共同驅動(dòng)汽車(chē)。發(fā)動(dòng)機與電動(dòng)機可以獨立的向汽車(chē)傳動(dòng)系統提供動(dòng)力。根據不同的工作情況，既可以共同的驅動(dòng)汽車(chē)，也可以單獨驅動(dòng)。比如，在汽車(chē)需要爬坡時(shí)，電動(dòng)機和發(fā)動(dòng)機同時(shí)提供動(dòng)力。在巡航時(shí)，汽車(chē)可以?xún)H依靠發(fā)動(dòng)機或電動(dòng)機來(lái)維持速度。作為動(dòng)力輸出的電動(dòng)機還可以當作發(fā)電機使用，為電池組充電。這樣一來(lái)，就可以用較小排量的發(fā)動(dòng)機實(shí)現較大排量發(fā)動(dòng)機才能實(shí)現的動(dòng)力，不僅提升了效率，也沒(méi)有犧牲汽車(chē)的性能，實(shí)現了節能減排的目的。
2 混合動(dòng)力汽車(chē)機電電子系統發(fā)展史與現狀
混合動(dòng)力汽車(chē)中，機電電子是其重要組成部分，也是混合動(dòng)力得以實(shí)現的基礎。
2.1 混合動(dòng)力汽車(chē)發(fā)展史
混合動(dòng)力汽車(chē)在國外發(fā)展較早，許多汽車(chē)公司早在上世紀九十年代就開(kāi)始投入巨資研究。并將其逐步應用于改良電子技術(shù)和機械技術(shù)方面，還將現代的電子、精密機械、控制技術(shù)，新型材料等各個(gè)方面的高新技術(shù)融入其中，到目前，其發(fā)展已初具規模。在這之中，電子技術(shù)更是被廣泛的應用在汽車(chē)機電方面的研發(fā)當中。作為一種通過(guò)電子技術(shù)改進(jìn)傳統的燃油動(dòng)力，混合動(dòng)力車(chē)可以很好的發(fā)揮電子技術(shù)的優(yōu)勢。在國內，我國從“十五"期間就開(kāi)始啟動(dòng)了混合動(dòng)力汽車(chē)專(zhuān)題研究。并分別由我國的一汽和長(cháng)安汽車(chē)等汽車(chē)企業(yè)承擔。各個(gè)汽車(chē)公司已經(jīng)完成了從研制到量產(chǎn)的轉化，并形成了一定的規模效益?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)的用戶(hù)也普遍對混合動(dòng)力汽車(chē)評價(jià)較好。
2.2 混動(dòng)汽車(chē)機電電子系統發(fā)展現狀
混動(dòng)汽車(chē)的機電電子系統是混動(dòng)汽車(chē)的核心技術(shù)。目前已經(jīng)形成了較為成熟的機電電子解決方案，也就是混動(dòng)汽車(chē)的控制系統，這其中包括電池管理系統（BMS），驅動(dòng)電機控制器（HEV/EV）系統，整車(chē)控制器等。
（1）電池管理系統形成了智能化的工作方案。由于混動(dòng)汽車(chē)的電池數量和容量較大，電池管理系統的重要性不言而喻。包括采用微控制器MCU，模擬前端電池控制器專(zhuān)業(yè)IC 等等，已經(jīng)形成了產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現了符合ISO26262 等標準的系統級應用。
（2）驅動(dòng)電機控制系統是負責驅動(dòng)電機和提供電機控制的自動(dòng)化系統。這其中包括了電動(dòng)機的高性能微控制器，各種傳感器和功率器件等。目前也已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化。
（3）整車(chē)控制器是整個(gè)汽車(chē)的核心控制部件，它采集加速踏板信號、制動(dòng)踏板信號等部件信號，并對網(wǎng)絡(luò )信息進(jìn)行管理、調度、分析和運算，做出相應判斷后，控制下層各部件控制器的動(dòng)作。整車(chē)控制器實(shí)現了能量管理，如整車(chē)驅動(dòng)控制、能量?jì)?yōu)化控制、制動(dòng)回饋控制和網(wǎng)絡(luò )管理等功能。目前在混動(dòng)汽車(chē)中，已經(jīng)有滿(mǎn)足汽車(chē)應用高功能和安全標準的各種控制器和基礎芯片、驅動(dòng)IC。
3 混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展趨勢
混合動(dòng)力汽車(chē)與傳統的單一燃料汽車(chē)相比，有著(zhù)諸多優(yōu)勢。目前，混合動(dòng)力汽車(chē)的研發(fā)已經(jīng)從實(shí)驗室走向了產(chǎn)業(yè)化，在*范圍內已經(jīng)形成了良好的發(fā)展態(tài)勢。而且不僅是在西方發(fā)達國家如此，在發(fā)展中國家也已經(jīng)開(kāi)始重視混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展。
不僅如此，在現階段混合動(dòng)力汽車(chē)與純電動(dòng)汽車(chē)等新能源汽車(chē)也有著(zhù)較大的優(yōu)勢，其不僅使用方便，而且技術(shù)較為成熟。成本也相對較低，經(jīng)濟性更好。但是從長(cháng)遠來(lái)看，目前的混合動(dòng)力汽車(chē)的研究還可能沒(méi)有達到階段，有很多的關(guān)鍵技術(shù)還有待進(jìn)一步攻克。尤其是對于我國這樣一個(gè)人口大國，在傳統汽車(chē)技術(shù)和汽車(chē)混合動(dòng)力技術(shù)方面還不夠先進(jìn)，很多技術(shù)還有待升級。
但是，由于混合動(dòng)力汽車(chē)相比于傳統汽車(chē)在節能減排等方面的巨大優(yōu)勢，發(fā)展混合動(dòng)力甚至是純電動(dòng)力的汽車(chē)技術(shù)，是未來(lái)的必然發(fā)展趨勢。目前，混合動(dòng)力汽車(chē)在機電電子方面的發(fā)展還有很大的空間，具體體現在如下幾個(gè)方面：
3.1 電池技術(shù)
電池技術(shù)是混合動(dòng)力汽車(chē)儲能的重要元件。在工作時(shí)的混合動(dòng)力汽車(chē)，對電池的要求很高。尤其是在混動(dòng)工作狀況的汽車(chē)在行駛當中，電池的工作狀況非常復雜，經(jīng)常處于非周期性的充電—放電的循環(huán)狀態(tài)中，而且充放電電流和充電速度都要求很高。此外，還要滿(mǎn)足功率密度的需求，使同樣體積、同樣重量的電池能夠儲存更多的電能。目前的電池技術(shù)還遠遠沒(méi)有達到這一理想狀態(tài)。所以在未來(lái)，電池技術(shù)是混合動(dòng)力汽車(chē)機電電子發(fā)展的一個(gè)主要方向。
3.2 優(yōu)化和提升動(dòng)力總成
動(dòng)力總成負擔了汽車(chē)產(chǎn)生動(dòng)力并傳遞動(dòng)力的工作，這其中有很多機電和電子的零部件。通過(guò)機電和電子控制技術(shù)的發(fā)展，動(dòng)力總成得到了優(yōu)化，可以更好的發(fā)揮出混合動(dòng)力汽車(chē)的優(yōu)勢。所以如何更好的加強動(dòng)力總成的效果，是未來(lái)混合動(dòng)力汽車(chē)機電發(fā)展的主要問(wèn)題。
3.3 電機及電機控制
混合動(dòng)力汽車(chē)除了發(fā)動(dòng)機系統，重要的就是電動(dòng)機系統。目前應用的電動(dòng)機組要有直流電機，永磁無(wú)刷電機，感應電機等。在未來(lái)需要開(kāi)發(fā)出重量更輕，動(dòng)力更大，體積更小，性能可靠，響應迅速的電機，這樣才能促使混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟性更進(jìn)一步的提升。
4 結束語(yǔ)
在節能減排的今天，混合動(dòng)力汽車(chē)是目前汽車(chē)行業(yè)比較好的解決方案。由于傳統汽車(chē)是使用石化能源的燃油汽車(chē)，無(wú)論在排放方面還是節能性方面其都具有天然的劣勢。在日益提倡環(huán)保節能的大環(huán)境下，混合動(dòng)力汽車(chē)是燃油車(chē)向電動(dòng)車(chē)過(guò)渡的理想選擇?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)的機電電子發(fā)展也體現了這一點(diǎn)，其由傳統的為發(fā)動(dòng)機服務(wù)，轉變到了發(fā)動(dòng)機、電動(dòng)機兼顧并重的局面。未來(lái)純電動(dòng)汽車(chē)的進(jìn)一步升級還需要相當長(cháng)的一段時(shí)間，在這段時(shí)間里，不斷的優(yōu)化和發(fā)展混合動(dòng)力汽車(chē)的機電電子技術(shù)，是現實(shí)而又實(shí)際的選擇。