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混合动力汽车动力系统匹配策略研究

混合动力汽车动力系统匹配策略研究

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混合动力汽车动力系统匹配策略研究

一、混合动力汽车概述

1.1混合动力汽车的定义与分类

混合动力汽车（HybridElectricVehicle，HEV）是一种同时装备两种动力来源——传统燃油发动机和电动机的汽车。根据动力系统的结构和工作模式不同，混合动力汽车可以分为多种类型。常见的分类方式包括串联式混合动力汽车、并联式混合动力汽车和混联式混合动力汽车。

-串联式混合动力汽车：在这种结构中，发动机并不直接驱动车轮，而是通过带动发电机发电，电能再供给电动机驱动车辆。这种方式的优点是发动机可以始终在高效区间运行，缺点是能量经过多次转换，存在一定的能量损失。

-并联式混合动力汽车：发动机和电动机都可以直接驱动车轮。在车辆行驶过程中，可以根据不同的工况，灵活选择发动机或电动机单独驱动，或者两者协同驱动。它的优势在于结构相对简单，成本较低，但在发动机和电动机的协同控制上需要更精细的策略。

-混联式混合动力汽车：结合了串联式和并联式的优点，具备更复杂的动力系统结构。它可以根据不同的行驶需求，灵活调整发动机和电动机的工作模式，实现更高的能源利用效率，但由于其结构复杂，技术难度和成本也相对较高。

1.2混合动力汽车的发展背景与意义

随着全球汽车保有量的不断增加，传统燃油汽车带来的能源短缺和环境污染问题日益严重。混合动力汽车作为一种过渡性的解决方案，受到了广泛的关注。它可以在一定程度上降低燃油消耗，减少尾气排放，同时又保留了传统燃油汽车的一些优势，如长续航里程和快速加油等。发展混合动力汽车对于缓解能源危机、改善环境质量以及推动汽车产业的可持续发展都具有重要的意义。

二、混合动力汽车动力系统的组成与工作原理

2.1动力系统的主要组成部分

混合动力汽车的动力系统主要由发动机、电动机、电池、变速器以及控制系统等部分组成。

-发动机：作为传统的动力源，为车辆提供动力。在混合动力系统中，发动机的工作模式和控制策略与传统燃油汽车有所不同，需要根据车辆的整体需求进行优化。

-电动机：是混合动力系统中的关键部件之一，它可以作为主要动力源驱动车辆，也可以在车辆制动过程中回收能量。电动机的性能参数，如功率、扭矩等，对车辆的动力性能和能源利用效率有着重要的影响。

-电池：用于存储电能，为电动机提供能量。电池的性能，包括能量密度、功率密度、充放电效率以及循环寿命等，直接决定了混合动力汽车的续航里程和使用成本。

-变速器：在混合动力汽车中，变速器的作用不仅是改变车速和扭矩，还需要协调发动机和电动机的输出，以实现最佳的动力匹配。

-控制系统：是混合动力汽车动力系统的核心，它通过对发动机、电动机、电池和变速器等部件的实时监测和控制，实现车辆在不同工况下的最佳运行状态。

2.2动力系统的工作原理

混合动力汽车的动力系统在不同的工况下采用不同的工作模式。

-起步和低速行驶阶段：在这个阶段，电动机通常作为主要动力源驱动车辆。由于电动机具有良好的扭矩特性，可以提供较大的启动扭矩，使车辆能够平稳快速地起步。同时，在低速行驶过程中，电动机的高效运行区间可以更好地满足车辆的动力需求，减少发动机的启动次数，降低燃油消耗。

-正常行驶阶段：当车辆速度达到一定程度后，发动机可能会介入工作。在一些混合动力系统中，发动机和电动机可能会协同工作，根据车辆的负载和行驶速度，合理分配两者的输出功率，以达到最佳的燃油经济性和动力性能。例如，在车辆加速过程中，发动机和电动机可以同时提供动力，增加车辆的加速性能；在车辆匀速行驶时，发动机可以在高效区间运行，同时电动机可以根据需要进行辅助或回收能量。

-制动和减速阶段：在车辆制动或减速过程中，电动机可以作为发电机工作，将车辆的动能转化为电能并存储在电池中，实现能量的回收利用。这种能量回收机制可以有效提高混合动力汽车的能源利用效率。

三、混合动力汽车动力系统匹配策略

3.1动力系统匹配的目标与原则

混合动力汽车动力系统匹配的目标是在满足车辆动力性能要求的同时，实现最佳的能源利用效率和最低的排放。为了实现这一目标，需要遵循以下原则：

-能量平衡原则：确保发动机和电动机之间的能量分配合理，使整个动力系统在不同工况下都能保持能量的平衡。既要避免发动机过度工作导致燃油浪费，也要防止电动机过度放电影响电池寿命。

-动力性能原则：动力系统的匹配要能够满足车辆的基本动力性能要求，如加速性能、最高车速、爬坡能力等。在满足这些要求的基础上，尽量提高能源利用效率。