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Análisis del estado actual y perspectivas de desarrollo de la tecnología de vehículos eléctricos híbridos Resumen: El énfasis de la sociedad en el medio ambiente y la conservación de energía ha impulsado fuertemente el desarrollo de vehículos eléctricos híbridos. Este artículo analiza el estado actual de la investigación de los vehículos eléctricos híbridos en el país y en el extranjero, presenta las principales formas estructurales y características de funcionamiento de los vehículos eléctricos híbridos, señala los principales problemas que actualmente deben resolverse y las tecnologías clave adoptadas, y predice su desarrollo. perspectivas. Palabras clave: Control del motor del motor de combustión interna de vehículos híbridos 0 Introducción Con el rápido desarrollo de la industria automotriz mundial, el suministro de recursos petroleros se está volviendo cada vez más limitado. Los países de todo el mundo están buscando activamente combustibles alternativos o reduciendo el consumo de combustible, y desarrollando vigorosamente nuevas energías. -Vehículos ahorradores y respetuosos con el medio ambiente. Antes de que las fuentes de energía alternativas, como la energía solar y la energía eléctrica, entren realmente en la etapa práctica, los vehículos eléctricos híbridos han atraído cada vez más atención debido a sus ventajas de bajo consumo de combustible y bajas emisiones. 1 Estado actual del desarrollo de la tecnología HEV en el país y en el extranjero 1.1 Descripción general del desarrollo de HEV en el extranjero Después del siglo XXI, varios países han acelerado el proceso de comercialización del concepto de HEV y han lanzado sucesivamente diferentes formas de productos HEV. El Prius de Toyota, el Insight de Honda, el Precept de GM, el Prodigy de Ford, el ESx3 de DaimlerChrysler, el Tino de Nissan, etc. son modelos representativos. Entre ellos, el Prius y el Insight son productos maduros en diciembre de 2008. Las ventas globales del Toyota Prius han superado el millón de unidades. 1.2 Estado actual de la investigación y el desarrollo de vehículos HEV en mi país Mi país también concede gran importancia a la investigación y el desarrollo de vehículos eléctricos híbridos, y el trabajo relacionado comenzó en los años 1990. Durante el período del "Décimo Plan Quinquenal", el Ministerio de Ciencia y Tecnología organizó muchas empresas, universidades e instituciones de investigación científica nacionales, como el Instituto de Tecnología de Beijing, la Universidad de Tsinghua y Dongfeng Motor Corporation, para abordar conjuntamente problemas clave y determinar el desarrollo de Vehículos de pila de combustible (FCEV) y vehículos eléctricos híbridos (HEV) El modelo de vehículo eléctrico puro (BEV) son las "tres verticales" y las tres tecnologías líderes del sistema de control del tren motriz multienergía, el motor de propulsión y su control. El sistema, la batería de energía y su sistema de gestión son los "tres horizontales". El diseño de investigación y desarrollo de "verticales y tres horizontales" posteriormente, la investigación y el desarrollo de vehículos de nueva energía y ahorro de energía se incluyeron en los "cinco undécimo". -Plan Anual" 863 plan de grandes proyectos. 2 Composición y características de funcionamiento del sistema de potencia híbrido El sistema de propulsión híbrido utiliza dos dispositivos de potencia en combinación, uno es un motor de combustión interna tradicional y el otro es un motor eléctrico. Todo el sistema consta de motor, motor eléctrico, dispositivo de distribución de energía, generador, batería e inversor de corriente. Generalmente, existen tres modos de transmisión de energía en los sistemas de energía híbridos: serie, paralelo e híbrido. Sus respectivas formas estructurales y características son las siguientes. 2.1 Sistema híbrido en serie Como se muestra en la Figura 1, en el sistema de propulsión híbrido en serie (SHEV), toda la energía mecánica del motor se convierte en energía eléctrica para impulsar el motor eléctrico. Este sistema permite que el motor funcione en su rango de rpm más eficiente, maximizando así la economía de combustible y reduciendo las emisiones. 2.2 Sistema de energía híbrido paralelo La estructura híbrida paralelo (PHEV) tiene dos sistemas de conducción: un motor de combustión interna y un motor eléctrico (ver Figura 2). El motor y el motor eléctrico están conectados en paralelo. Ambos pueden impulsar las ruedas. El motor eléctrico también se puede utilizar como generador para cargar la batería. Cuando el vehículo está en marcha, el sistema utiliza. el motor como fuente principal de energía y lo utiliza cuando el vehículo arranca o acelera. El motor eléctrico funciona como fuerza motriz auxiliar. Cuando la eficiencia del motor es baja y la carga es baja, la función del motor cambia a la función del generador para cargar la batería. En segundo lugar, cuando el vehículo frena o desacelera cuesta abajo, la energía de frenado se recupera a través del sistema de recuperación de energía de frenado. 2.3 Sistema híbrido híbrido El sistema de propulsión híbrido híbrido (PSHEV) es una combinación de serie y paralelo. Su estructura se muestra en la Figura 3. La estrategia de control del sistema de propulsión híbrido es: cuando el automóvil funciona a baja velocidad, el sistema de propulsión funciona principalmente en serie; cuando el automóvil funciona de manera estable a alta velocidad, el sistema de propulsión funciona principalmente en paralelo; 3 Problemas y tecnologías clave que deben resolverse para los vehículos híbridos En la actualidad, los problemas que deben resolverse para los vehículos híbridos incluyen los siguientes aspectos: Primero, investigación sobre dispositivos de distribución de energía y sistemas de gestión de energía. En segundo lugar, desarrollar baterías económicas y prácticas con alta energía específica y alta potencia específica. En tercer lugar, el sistema híbrido tiene una estructura compleja, altos costos de fabricación, mantenimiento difícil y precios de venta relativamente altos.

Cuarto, establecer un modelo matemático más avanzado del sistema de accionamiento (incluidos estáticos y dinámicos) y realizar análisis de simulación por computadora. En concreto, es necesario estudiar las siguientes tecnologías clave: 3.1 Tecnología de unidad de potencia híbrida En los vehículos híbridos, el motor térmico también se denomina unidad de potencia híbrida. Para mejorar la economía de combustible, inevitablemente se plantearán más requisitos para la unidad de potencia híbrida, como exigir que la unidad de potencia híbrida pueda arrancar y apagar rápidamente. La investigación actual sobre unidades de potencia híbridas se centra principalmente en: primero, la optimización del sistema de combustión; segundo, la tecnología de tratamiento de gases de escape, estudiando principalmente sistemas catalíticos de gases de escape eficientes; tercero, la investigación sobre combustibles alternativos; 3.2 Tecnología de estrategia de control El vínculo más crítico en el desarrollo de productos HEV es formular y optimizar estrategias de control basadas en diferentes sistemas de propulsión híbridos. Se han realizado en el extranjero una gran cantidad de estudios de teoría coincidente mediante modelado y simulación de sistemas. El desarrollo del sistema de control primero calcula la potencia de salida requerida correspondiente en función de los datos recopilados, como la velocidad y la carga: calcula el valor de potencia asignado al motor de combustión interna y al motor eléctrico en función de la eficiencia más alta, es decir, para lograr el nivel óptimo. rendimiento del motor de combustión interna y del motor eléctrico; luego, de acuerdo con la relación de distribución de energía, se obtienen el valor de potencia y otros datos relevantes del motor de accionamiento, y los parámetros de control del motor de combustión interna y los parámetros de control; del motor eléctrico. Al mismo tiempo, el actuador de accionamiento completa estos dos niveles de control del trabajo. En el diseño de actuadores, el diseño del dispositivo de distribución de energía y su integración con la transmisión son tareas clave de diseño de componentes. Porque debe descomponer correctamente la potencia del motor de combustión interna en potencia de conducción del vehículo y potencia de conducción del generador de acuerdo con las instrucciones del controlador. 3.3 Tecnología de almacenamiento de energía En los vehículos eléctricos, el desarrollo de baterías y el estudio de las características de carga y descarga son clave. Hoy en día, las baterías de hidruro metálico de níquel y las baterías de iones de litio pueden cumplir con los requisitos de los vehículos híbridos, pero aún tienen desventajas como el alto precio o la corta vida útil. Desde una perspectiva de desarrollo, la investigación sobre dispositivos de almacenamiento de energía debe incluir los siguientes aspectos: Primero, estudiar las conexiones internas, la detección y el monitoreo de las baterías. El segundo son las mejoras en el diseño y la fabricación de baterías para reducir los costos de fabricación, mejorar el rendimiento de la batería y extender su vida útil. Las baterías aptas para vehículos híbridos deben tener una potencia específica elevada. Los objetivos a conseguir son que la relación potencia-energía sea superior a 20W/wh; que la vida útil alcance los 10 años y que la batería se recicle al menos 120.000 veces; El tercero es la gestión de la energía térmica de la batería y la gestión de la energía restante. Además, la energía restante de la batería afecta directamente a la economía y a las emisiones de los vehículos híbridos, por lo que se requieren métodos de prueba y dispositivos de control eficaces. 4 Análisis de las perspectivas de desarrollo Desde el punto de vista del desarrollo actual, basado en la tecnología informática y la tecnología de control automático, varios sistemas de control inteligente incluyen tecnología de control adaptativo, tecnología de control difuso (Fuzzy), sistema de control experto (Expert System), sistema de control de red neuronal. (La aplicación gradual de redes neuronales en vehículos híbridos promoverá aún más el desarrollo de vehículos híbridos. En comparación con los vehículos tradicionales, los vehículos híbridos absorben por completo las mayores ventajas del sistema eléctrico/térmico y son superiores en ahorro de energía y emisiones en comparación con los vehículos eléctricos puros, los niveles de voltaje y potencia de los HEV son similares a los de los vehículos eléctricos, pero la batería es menor. La capacidad se reduce mucho, por lo que su coste es inferior al de los vehículos eléctricos. Todavía hay muchos problemas técnicos importantes que enfrentan actualmente los HEV. Aunque se trata sólo de un modelo de transición a largo plazo, no hay duda de que los HEV tendrán grandes perspectivas de desarrollo en los próximos 20 a 30 años. Los expertos de la industria del automóvil predicen que los HEV representarán más del 40% de los automóviles de nueva producción en un futuro próximo. La industria automotriz de nuestro país debe seguir la tendencia de desarrollo de la ciencia y la tecnología, apoderarse del mercado de vehículos HEV y concentrar los esfuerzos de investigación científica para abordar problemas clave y desarrollar rápidamente sus propios productos antes de la afluencia de productos extranjeros. Referencias: [1] Zhang Jinzhu. Estructura, principio y mantenimiento de vehículos eléctricos híbridos [M]. Beijing: Chemical Industry Press 2008. [2] Guo Xuexun, Zhang Jieshan, Hu Chaofeng. en Japón y Estados Unidos [J]. Shanghai Automobile 2006.3: 7-10.