混合动力汽车探索与研究论文

混合动力汽车的探索与研究

摘要：混合动力汽车采用不同能量转换装置作为混合动力源，已经成为解决环境污染和能源短缺最具市场潜力的车型之一。许多国家的政府部门、汽车公司和零部件厂商都投入巨资进行混合动力汽车的研究开发以及关键技术研究，目前已有多种产品问世。”十五“期间，科技部也把混合动力汽车项目列入863计划电动汽车重大专项的主要攻关技术之一。本文研究内容主要有混合动力汽车的机构、原理，围绕着发展前景、发展趋势开展探索与研究。

关键字：混合动力,发展趋势,前景,市场数据

引言

节能和排放是当今全球汽车工业发展的两大主题，围绕这两大主题各国争相开展绿色环保汽车——电动汽车的研制与开发。然而，作为纯电动汽车关键技术的动力电池技术一直未能取得重大突破，目前成为制约纯电动汽车市场化推广的技术瓶颈。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。在上述背景下，纯电动汽车与传统内燃机汽车的混血儿——混合动力汽车应运而生，成为目前清洁汽车中最具有产业化和市场化前景的车型之一。本文主要就混合动力汽车的概念、开发现状和未来发展趋势作一些简要介绍，并提出本文研究的主要内容。

第一章绪论

（一）混合动力汽车概述

本节主要就混合动力汽车的定义、基本工作原理和混合动力汽车的突出点以及混合动力汽车的分类作简要阐述。

（二）混合动力汽车的定义

混合动力汽车是电动汽车的一种。国际电工委员会电动汽车技委员会对混合动力汽车的定义为：有多于一种能量转换器能提供驱动动力的合型电动汽车。此外，也有学者对混合动力汽车作如下定义，即车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的驱动系统联合组成的、车辆的行驶功率需求由单驱动系统单独或多个系统共同提供的汽车。

（三）混合动力汽车有极佳的燃油经济性能

制定混合动力汽车控制策略的主要原则之一就是必须保证在不同的行驶工况下燃料转换装置、储能装置和电动机尽可能多的工作在高效率区域。这一原则使得混合动力汽车有极佳的燃油经济性能。德国高尔夫轿车采用混合动力系统的燃油经济性能比较，运行结果表明前者的燃油消耗比后者降低了56.7%。理论分析和现有混合动力汽车的运行结果已经证明。混合动力汽车与传统内燃机汽车相比，燃油消耗可降低30%~40%以上。

（四）混合动力汽车有很好的排放性能

制定混合动力汽车控制策略的主要原则之二就是保证汽车在不同的行驶工况下，燃油转换装置尽可能工作在低排放区域，从而保证混合动力汽车有很好的排放性能。以汽油机的Nox排放为例，美国新一代机动车伙伴关系计划2000年混合动力概念轿车、日本本田公司和丰田公司混合动力轿车已经分别达到美国环保署、美国加州ULEV、加州SULEV规定的Nox排放标准。

第二章混合动力汽车的发展史

油电混合动力、电动车并不是环保成为口号后的时代产物，实际上，早在汽车工业渐成规模的年代，工程师和科学家已经在思考如何打造更为节能的出行工具。

1916年8月，世界第一辆电油混合动力汽车问世。这款双排座的轿车使用操纵杆代替踏板来控制油门。即使在1916年，燃料使用的高效率也是汽车营销的一个亮点。1920年1月：第一辆充电式汽车问世。它是美国新泽西州的发明家在早期混合动力汽车设计基础上的创新之作。电动马达直接被安装在后轮轴上，同时车辆滑行时发电机能直接为蓄电池充电。此外，安装在车前的4缸汽油发动机也可以在行驶途中为汽车充电。1920年8月：经济型电动车风行天下。这种在20世纪20年代生产的电动车，体积小、重量轻，因此最大限度发挥了电动马达的功能。这种汽车的使用成本比燃油车更便宜。事实上，第一次世界大战之后，油价不断上涨，仅英国电动汽车的使用量便增加了百分之八，成为了一种更经济使用的交通工具。1959年2月：出现分期付款的电动汽车。1959年，一款名叫“Charles Town-About”的汽车受到人们热烈追捧，它创造了电动汽车分期付款的历史纪录。其美观的外形、80英里的行驶路程，以及充电7小时只需18美分的优势不能不让人为之砰然心动。

在1990年洛杉矶车展上，通用汽车公司展示了一款名叫Impact的先进电动概念车，它虽然日后逐渐成型，但一开始却引来人们怀疑的目光：重达394公斤的电池以及更换费用的昂贵。

看来它可能永远无法走向生产线了2008年11月：电动汽车迎来新的春天。如今，菲斯科Karma、日产Denki Cube、雪佛兰Volt，和泰斯拉Roadster等车型纷纷加入未来充电汽车的行列。这些汽车都采用最新的锂离子电池技术，准备把汽车的性能与活动范围都推上一个新的境界。

第三章混合动力汽车的结构与原理

（一）混合动力汽车的分类

混合动力电动汽车（HybridElectric Vehicle，简称HEV）是将电力驱动与辅助动力（APU）结合起来，充分发挥二者各自的优势及二者相结合产生优势的车辆。辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机，如内燃机、燃气轮机等或其他动力发电机组。根据混合动力系统连接方式的不同，混合动力汽车主要可以分为三种结构形式，即串联、并联和混联，它们各有优势。

（二）串联式混合动力汽车

串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联的方式组成SHEV的动力单元系统。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。当电动车处如启动、加速、爬坡的工况时，发动机-电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，由发动机-发电机组向电池组充电。这种串联式电动车不管在什么工况下，最终都要由电动机来驱动车轮。例如福特“新能级－2010”SHEV，其电池采用燃料电池，在城市市区行驶时全部由燃料电池驱动电动机，电动机通过减速器（变速器）和驱动桥驱动车轮，达到了“零排放”要求。当高速及爬坡时，则由发动机-电动机组和燃料电池组共同向电动机供电，驱动车轮。

（三）并联式混合动力汽车

并联式装置的发动机和电动机以机械能叠加的方式驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称