电气工程及自动化控制技术在混合动力汽车中的应用

引言

在全球能源危机与环境保护双重压力下，汽车产业正经历从传统燃油向新能源转型的深刻变革。混合动力汽车凭借燃油与电能的双重动力供给，兼具节能与续航优势，成为汽车电动化过渡阶段的重要技术路线。混合动力汽车的性能提升与功能拓展，依赖于先进技术的深度融合，其中电气工程及自动化控制技术作为核心支撑，对优化动力系统、提升车辆智能化水平具有不可替代的作用。

一、电气工程及自动化控制技术在混合动力汽车中的重要性

1.1 提升动力性能

混合动力汽车融合发动机与电动机双动力源，而电气工程及自动化控制技术是实现两者高效协同的 “智慧大脑”。通过传感器实时采集车速、油门踏板深度、电池电量等关键数据，自动化控制系统能够精准判断车辆行驶工况，并智能调节发动机与电动机的输出功率。

1.2 提高能源利用效率

能源利用效率是混合动力汽车的核心竞争力，而电气工程及自动化控制技术是实现节能增效的关键。智能能量回收系统通过自动化控制，在车辆制动或减速时，将车轮的动能转化为电能并存储至电池中。当制动踏板被踩下时，控制系统会迅速计算所需制动力，并精确分配机械制动与电制动的比例，使能量回收效率最大化。

1.3 保障行车安全

电气工程及自动化控制技术为混合动力汽车构筑起全方位的安全防护网。在制动与稳定控制领域，电子制动力分配系统和电子稳定程序通过自动化控制，实时监测车辆的制动状态与行驶姿态。当检测到车轮打滑或车辆侧滑时，系统会迅速对单个车轮进行制动干预，并调整发动机与电动机的输出扭矩，帮助车辆恢复稳定。自动化故障监测与预警系统则是行车安全的 “守护者”。

二、电气工程及自动化控制技术在混合动力汽车中的应用

2.1 动力系统控制

电气工程及自动化控制技术在混合电动汽车动力系统的整车当中，从发动机、电机动力输出再到对动力电池组的控制都是电气工程及自动化控制技术的实施范围。通过各种传感器采集发动机中的进气量、发动机转速、进气温度等数据信息，控制器完成计算后再下达给喷油装置，实现对点火正时和喷油量的有效控制，让发动机始终保持最经济的最佳燃油燃烧工况状态。电机驱动与控制是充分利用电气电机动力，实现动力电动机直接驱动。永磁同步驱动电机的运行可通过矢量控制技术实现对电机扭矩、转速的有效控制，控制响应时间短、功率输出效率高，可对急加速过程进行有效的高转矩输出。利用驱动与能量回收功能，实现发动机和驱动电机的搭配，让混合汽车实现更高的加速度等级；在滑行或制动过程中将制动能量存储电池，进行能量回收。

2.2 底盘与车身控制

作为控制汽车底盘电子化的核心装置，底盘电子控制系统可以通过提升操控性能和舒适性来有效提升混合动力车型的整体性能。电子助力转向系统通过分析来自车速、方向盘的转角等输入信号，由电机提供恰当助力，提供合适的转向助力，在低速行驶时增大转向助力使汽车转向更灵活，在高速时减小转向助力，保证汽车的稳定转向。电子稳定程序可以根据轮速传感器、横向加速度传感器分析当前车况，当监测到汽车行驶出现侧滑或失控的趋势时，立即进行单只车轮的制动并在其惯性作用下进行动力输出的调整，恢复车辆可控制的状态。

2.3 智能驾驶辅助系统

混合动力汽车的智能化驾驶主要是依托于电气工程和控制技术进行自动化控制。例如，自适应巡航控制（ACC）的系统主要依靠毫米波雷达以及摄像系统进行实时获取前方车辆的距离、车速信息，控制系统实现对车辆时速和距离的自动调控，从而实现“刹车-加速”等全时范围的跟车，使驾驶员轻松驾驶。车道保持辅助系统（LKA）也主要是利用摄像系统分析车道线信息，一旦驾驶员出现跑偏，自动化控制系统可通过转向系统给予车辆轻微的反向力，或是通过语音报警器实现提示。而自动紧急制动（AEB）系统作为行车的最后一道屏障，主要利用毫米波雷达以及摄像系统的结合进行对前方目标的检测，一旦检测到即将碰撞的信息，自动化控制系统先是进行警报，如驾驶者仍无动于衷，则通过制动系统启动系统，通过制动实现对事故的预防和缓冲。

三、电气工程及自动化控制技术在混合动力汽车中的发展方向

3.1 智能化发展趋势

随着人工智能与大数据技术的深度渗透，电气工程及自动化控制技术在混合动力汽车中的智能化水平将实现跨越式发展。自动驾驶技术的深化应用成为核心趋势，通过激光雷达、高清摄像头、毫米波雷达等多传感器融合感知，结合深度学习算法，自动化控制系统将实现更精准的环境建模与决策规划。车联网技术的普及将推动车辆与基础设施（V2I）、车辆与车辆（V2V）的实时通信，使混合动力汽车能够获取交通流量、信号灯状态等信息，优化动力输出与行驶路线，进一步提升能源利用效率与通行效率。车内智能化体验也将迎来升级。

3.2 集成化与轻量化设计

集成化与轻量化是提升混合动力汽车性能与经济性的关键路径。在系统集成方面，多合一动力总成成为发展方向，将电机、减速器、逆变器等部件高度集成，减少连接线束与接口，降低能量损耗与故障率。域控制器的应用将整合车身、底盘、动力等多个子系统的控制功能，减少 ECU 数量，提升数据交互效率与系统响应速度。轻量化设计则通过材料创新与结构优化实现。

3.3 新能源技术融合

电气工程及自动化控制技术与新能源技术的深度融合，将为混合动力汽车带来全新突破。在电池技术领域，固态电池、氢燃料电池的发展对自动化控制提出更高要求。固态电池具有更高的能量密度与安全性，但对充放电过程中的温度、电压控制精度要求严苛，需研发更先进的自动化 BMS 系统，实现毫秒级响应的动态均衡管理。氢燃料电池系统则依赖自动化控制实现氢气供应、空气压缩、水热管理的协同优化，保障电堆高效稳定运行。自动化控制系统需实时监测电网状态与车辆需求，智能决策充放电策略，使车辆成为移动储能单元。

结语

综上所述，电气工程及自动化控制技术深度赋能混合动力汽车，在动力优化、智能操控、安全保障等多领域发挥核心作用，显著提升车辆性能与能源效率。尽管面临技术标准、成本控制等挑战，但其智能化、集成化、融合化发展趋势明晰。未来，随着技术创新与产业协同推进，该技术将持续推动混合动力汽车向更高能效、更智能化方向迈进，为汽车行业绿色转型与可持续发展注入强劲动力。

参考文献

[1]刘祥辰,崔犇远,陈明,等.电气工程及自动化控制技术在混合动力汽车中的应用[J].汽车知识,2024,24(03):51-53.

[2]雷丹.电气工程及自动化控制技术在混合动力汽车中的应用[J].内燃机工程,2023,44(06):8.