混合动力汽车技术的现状及发展汽车工程专业.docx

混合动力汽车技术的现状及发展 The Status and Development of Hybrid Vehicle Technology 目 录 引言 1 第一章 混合动力汽车的概述 1 （一）混合动力汽车的定义 1 （二）混合动力汽车的工作原理 2 （三）混合动力汽车的分类 第二章 混合动力汽车国内外发展现状 11 （一）国内发展现状 11 （二）国外发展情况 14 第三章 混合动力汽车的关键技术分析 5 （一）电池及电池管理系统 5 （二）驱动电动机及其控制技术 8 （三）整车能量管理控制系统 （四）动力传动系统匹配……………………………………………………………………………………………………………………. （五）再生制动能量回收系统……………………………………………………………………………………….. （六）先进车辆控制技术……………………………………………………………………………………………… 第四章 发展面临的问题和面临的挑战 17 （一）控混合动力单元技术 17 （二）能量存储技术 17 （三）汽车集成电力电子模块 18 （四） 电力驱动系统和汽车附件 18 （五） 混台动力汽车仿真技术 18 （六）混合动力汽车标准和法规的制定 18 第五章 混合动力汽车发展策略探讨 19 （一）我国混合动力汽车推广措施 19 （二）混合动力车型发展趋势 20 参考文献 23 混合动力汽车的现状及发展 摘要：在21世纪，由于汽车数量庞大，尾气排放严重。环境退化逐渐变得越来越严重。随着环境问题日益增多，由于天气朦胧和能源短缺造成的阴霾使人们意识到必须找到新的能源来取代现在的情况。目前因为纯电动汽车还不够完善，因此混合动力汽车作为内燃汽车的代替品，它的优点也比较突出，首先它的油量的消耗较小，对环境的勿扰也比较小，其实它的动力可以和内燃机汽车媲美，行使历程也同内燃机汽车差不多。这些优点使它成为各大汽车公司的热点。混合动力电动汽车结合了发动机，电动机和储能装置（电池）。它们的绝佳配合使混合动力汽车既发挥了内燃机汽车的优点，又最大的发挥了电动汽车的优点，最大程度的减少了自身的缺点。这是今天最发达的有意义的低排放和低油耗汽车。 关键词：节能环保 混合动力 技术发展 The present situation and development of hybrid cars Abstract In the 21st century, due to the large number of cars, exhaust emissions are serious. Gradually, environmental degradation has become more and more serious. With the increasing number of environmental problems, the haze caused by hazy weather and the shortage of energy have made people realize that new energy must be found to replace the current situation. As an important transitional product for the replacement of internal-combustion engine vehicles with pure electric vehicles, hybrid vehicles not only have obvious advantages in fuel-saving and environmental protection, but also have the same dynamic performance and mileage as current internal combustion engine vehicles. This has become a hot spot for major auto companies today. Hybrid electric vehicles combine engines, electric motors, and energy storage devices (batteries). Good matching and optimal control between them can give full play to the advantages of internal combustion engine cars and electric vehicles and avoid their own shortcomings. It is the most developed today. Meaningful Low Emissions and Low Fuel Consumption Cars Key words ：Energy efficient Hybrid vehicle Technological development 引言 目前，石油资源供应日趋紧缺，环境得到破坏以及污染的情况越来越严重，所有国家都提高了对环境保护以及可持续发展的重视。全球范围内都达成了这样的一种共识：要尽可能地去发现新能源，而并非去挖掘传统燃料。最近几年来，中国汽车的保有量得到了很大程度的提高。汽车尾气排放已成为各大城市空气质量最重要的来源之一，严重制约和影响着城市和人们日常生活的可持续发展。因此，寻找替代传统石油燃料的新能源是人们必须解决的首要问题。相对于混合动力汽车，纯电动汽车具有显着的环境优势，但其产业发展研究尚处于起步阶段。它受到燃料电池等关键技术的限制，行驶距离短，动态性能差，成本高。目前尚未解决，因此纯电动汽车发展的局限性使其难以上市。 为了寻找传统燃料汽车与纯电动汽车之间的过渡产品和权衡，混合动力电动汽车（HEV）的研究和开发已成为世界上新型环保汽车发展的新热点，非常好的发展前景和市场潜力。为此，世界各国政府和主要汽车制造商正在加紧开发和测试各种混合动力和混合动力客车。就现在的技术发展水平可知，因为然来电池性能还不够优化，纯电动汽车的发展得到了一定的限制，不存在很大的续航里程，无法得到广泛的推广。燃料电池汽车基础研发设备的投资非常大，车辆成本极高，短期内实现产业化的可能性较小。混合动力汽车具有排放低，行驶里程长，节能和不改变现有基础设施等优点。它们是实现环保车辆产业化和规模化的最佳产品。 第一章 混合动力汽车的概述 （一）混合动力汽车的定义 基本定义：混合动力汽车（HybridElectricVehicle，HEV）是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。由于每个部件的组成结构不一样，相互之间的布置方式不一样，以及控制汽车的方式不一样，产生了不同类型的混合动力汽车。因为混合动力汽车的能量损耗低，对环境的污染小，所以不仅仅是汽车公司格外关注混合动力汽车的开发，汽车消费者也在随时关注着混合动力汽车的发展。 [1] （二）混合动力汽车的工作原理 下图是串联混合动力电动汽车的工作原理。 图2.1：串联混合动力电动汽车工作原理 车子在刚刚开始启动的时候，蓄电池的电量是满的，此时，它可以为车辆的行使提供足够的能量，此时的辅助动力系统是出于休眠状态，只有当蓄电池电量的消耗大于40%时，辅助启动系统才开始发挥其作用；如果该汽车是一个能量消耗比较大的汽车时，不能够只依靠蓄电池为其提供能量，同时还需要辅助动力系统与其共同作用；如果该汽车是一个能量较小的汽车时，辅助的动力系统不仅仅能为驱动系统提供能量，同时还可以为蓄电池提供能量，帮其充电。因为有了蓄电池，发动机就能够处于比较稳定的环境下工作，减少其排放值。[2] （三）混合动力汽车的分类 由于驱动系统有不同的组合方式，同时配置也不相同，因此，我们可以把它分类成如下： 1．串联式混合动力汽车（SHEV） 串联式驱动系统图如图2.2所示。串联混合动力系统一般由内燃机直接驱动发电，发电后的电能通过控制单元传递给电池，然后由电池传递给电机转化为动能，最后通过传动机构开车。在这种连接模式下，电池就像一个水库，但调节的对象不是水，而是电能。电池调节发电机产生的能量和电机所需的能量，以确保车辆正常运行。这种电力系统在城市公交车上有更多的应用，很少用于汽车。 图2.2 串联式混合动力系统示意图 2．并联式混合动力电动汽车（PHEV） 并联式驱动系统工作方式如下。它可以给车轮提供动力。发动机的机械能一般传递到驱动桥中间无能量转换，系统效率高，油耗相对较低。然而，在发动机与车辆的驱动轮之间存在许多直接的机械接触，导致发动机不能在最佳操作条件下操作，并且车辆的特定驾驶条件在一定程度上起着重要作用。平行驱动系统更适合稳定的行驶条件，如城际公路和高速公路。在崎岖不平的山路等较之复杂的工况下运用并联式混合动力系统，拥有更广的使用范围，但需要更加优化的内燃机工作状态和更佳的能量系统管理。 [3] 图2.3 并联式混合动力系统示意图 3．混联式混合动力电动汽车（PSHEV） 混联式驱动系统图如图2.4所示。串联式与并联式综合起来就相当于混联式混合动力驱动系统。混联式的驱动系统通过发动机生成的机械能与电动机生成的机械能共同为汽车提供能量，驱动它行使，此时的工作原理是发动机与发电机串联起来。发动机不但可以为发电机提供能量，甚至还可以吧能量传输给驱动桥。发电机发出的电能被传送至电池端或者是电动机，电动机得到的能量通过相应的设备传送至驱动桥。混联式驱动系统比较灵活，当车子运行的速度比较低时，它就使用串联的方式，反之，当车子运行的速度比较快时，驱动系统基本上用并联方式运作。混联式混合动力驱动系统既保留了并联式的优势，又保留了串联式的优势，不但提升了系统的工作效率，还减少了污染物的排放。混联式的要求比并联式要求要高，也更加的复杂。 [4] 图2.4 混连式混合动力系统示意图 第二章 混合动力汽车国内外发展现状 （一）国内发展现状 1990年以后，我国就开始着手研究混合动力电动汽车，加上有了国家的大力支持，我国在新能源汽车方面取得不错的成绩，不管是核心技术还是系统集成，都有较多的创新。上汽、东风、长安和比亚迪汽车公司走在了HEV开发和研制的最前列。表4.1为国内主要厂商生产的混合动力汽车。 表4.1： 国内主要厂商生产的混合动力汽车 2017年2月，国内新能源汽车销量为17596辆，同比增长30.3%。受补贴政策及推广目录调整的影响下，国内新能源汽车市场在经历了1月的低迷走势后，在二月份终于有所恢复，其中，生产了插电式的混合动力汽车两千六百多辆，同比减少了三分之一，同时卖出了三千六百多辆，同比减少了八分之一。 图4.2：2017年2月国内插电式混合动力车型销量排名 国产有代表性的混合动力汽车有： 1．上汽的荣威E550 　动力方面，荣威E550使用了2台电动机以及一台发动机，三台设备的结合，使得该款车型可以输出147KW的功率，扭矩也可以达到580NM。通过调校以后，荣威E550综合续航可以达到500公里；如果只依靠电，续航行程也可以达到60公里。除此之外，100公里的路程最少只需要消耗1.6L。 2．比亚迪秦 比亚迪秦在混合动力的作用下，只需要不到六秒的时间就可以加速到100公里每小时，最快的速度可以到达185公里每小时，一百公里的路程只需要花费2L的油。该款车在纯电的环境下可以行使70KM，短途旅行完全合适，如