混合动力汽车技术及发展趋势分析

ＸＸＸＸＸＸＸ学院

毕业论文

论文题目混合动力汽车技术及发展趋势分析学生姓名ＸＸＸ

专业汽车检测与维修

班级汽修Ｘ班

学号ＸＸＸＸＸＸ

指导教师ＸＸＸ

201６年４月 20日

目录

1 引言 (4)

2 混合动力汽车的类型和特点 (5)

2.1串联式混合动力汽车 (5)

2.2并联式混合动力汽车 (6)

2.3混联式混合动力汽车 (7)

3 混合动力汽车的核心技术研究与发展 (9)

3.1混合动力汽车用电池 (9)

3.1.1混合动力汽车对电池的特殊要求 (9)

3.1.2 混合动力汽车电池的发展 (10)

3.1.3 混合动力汽车电池的管理 (10)

3.2 混合动力汽车电机驱动系统 (11)

3.3 混合动力汽车中电力电子技术的应用 (12)

4 混合动力汽车需要解决的关键技术 (13)

4.1混合动力单元技术 (13)

4.2能量存储技术 (14)

4.3汽车集成电力电子模块技术 (15)

结论 (16)

致谢 (17)

参考文献 (18)

摘要

随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，电动车这种以电能为动力的交通工具凭借其节能、环保的优点日渐成为业界关注的焦点。20世纪80年代以来, 许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车，我国的“863 计划”也已明确将电动汽车作为重点攻关项目。社会对环境和节能的重视有力地促进了混合动力车辆的发展。本文分析了国内外混合动力汽车的研究现状，介绍了混合动力汽车的主要结构形式与工作特点，指出了混合动汽车目前需要解决的主要问题和采用的关键技术，并对其发展前景进行了预测。

关键词：环境；能源；混合动力

1引言

通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油）和电能的混合。混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗，简单地说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更小，而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主可以享受更强劲的起步、加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性。

混合动力电动汽车（HEV）将内燃机、电动机与一定容量的蓄电池通过控制系统相组合，电动机可补充提供车辆起步、加速时所需转矩，又可以存储吸收内燃机富余功率和车辆制动能量，从而可大幅度降低油耗，减少污染物排放。混合动力汽车虽然没有实现零排放，但其动力性、经济性和排放等综合指标能满足当前苛刻要求，可缓解汽车需求与环境污染及石油短缺的矛盾。所以自从90年代以来，全球刮起了研究混合动力的风暴。日本丰田率先将混合动力车商品化，于1997年推出Prius，随后的时间里，多家日本汽车公司实现了多款混合动力的商品化。在美国，克林顿政府上台不久，为了开发新一代汽车，由美国政府促进，于1993年9月29日发起了新一代汽车伙伴计划即PNGV，目标是开发低油耗的混合动力汽车。然而该计划最终被废止，没有达到预订的2005年左右推出商品化的混合动力汽车的目标。

随着机动车保有量的持续增长，我国机动车污染物排放总量持续攀升。2003年全国机动车碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物排放量是1995年相应污染物排放总量的2.51、2.05和3.01倍。事实上，汽车所产生的空气污染量比任何其他单一的人类活动产生的空气污染量都多。全球因燃烧矿物燃料而产生的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的排放量，几乎50%来自于汽油机和柴油机。

最近几年，我国对环境保护的投入不断加大。通过政府的努力，我国城市空气质量总体上也有所好转。随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧,电能为动力,节能、环保为特色的电动汽车逐渐成为业界关注的焦点。近10多年来,世界各大汽车产业集团陆续投入巨额资金研发电动汽车技术,目前均已从实验室

开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段,并进一步转向产业化批量生产阶段。但是,由于现阶段电动汽车关键部件之一的电池存在能量密度低,寿命短,价格高等问题,使电动汽车的性价比无法与传统的内燃机汽车相抗衡。在这种环境下,融合内燃机汽车和电动汽车各自优点的混合动力电动汽车(HEV)异军突起,在世界范围内成为新型汽车发的热点。

虽然电动汽车具有很多优点，但是它不能取代传统的燃气动力模式，而混合动力汽车是目前新型清洁动力汽车中最具有产业化和市场化前景的车型，其发展方向是真正零排放、无污染，不消耗燃油的燃料电池车辆。现在混合动力汽车在欧美国家及日本已形成产业化，而国内还处于起步阶段，没有形成产业化。

2混合动力汽车的类型和特点

先进的驱动技术是混合动力汽车取得成功并实现其优越性的关键。混合动力汽车是将电力驱动和辅助动力单元（Auxiliary Power Unit,缩写为APU）合用到一辆汽车上。这个辅助动力单元通常采用一台发动机或动力发动机组。一方面，发动机始终在最佳工作点上驱动发动机或直接驱动汽车，排放少、效率高；另一方面，蓄电池又可得到发电机的不断补充充电，从而，在减少蓄电池容量和体积的同时提高了汽车最高速度，加大了续驶里程，延长了蓄电池的使用寿命。根据动力系统的连接方式，目前开发研制的混合动力汽车基本上可分为三类，即串联式、并联式和混联式。

2.1串联式混合动力汽车

这种汽车系统更接近于电动汽车，它由燃油发动机、发电机、电池和电动机等动力装置以串联方式连接组成（如图2-1所示）。在这种系统中，一台小型的燃油发动机直接驱动发电机发电，电能被储存于蓄电池或传给电动机以驱动车轮。负荷小时由电池驱动电动机带动车轮转动；负荷大时则由发动机带动发电机发电驱动电动机；车辆制动或减速时，电动机把驱动轮的动能转化为电能，并通过功率变速器给蓄电池充电。