混合动力电动汽车技术

混合动力电动汽车技术（精选12篇）

混合动力电动汽车技术 第1篇

混合动力是指汽车上同时配备电动机和汽油机, 在两者共同配合下使汽车获得良好的经济性和环保性的动力系统。过去国内对混合动力的认识较少, 但随着近年来丰田和本田等品牌混合动力轿车在国内市场逐步发力 (性价比逐步提升) , 热度逐渐增加。

1、汽油机和电动机

下面来谈一下汽油机和电动机的特点。汽油机优点突出:技术非常成熟, 使用方便, 可靠性高。汽油可以通过燃烧转化为动能。汽油机缺点则是起动时 (低功率) 油耗高、汽油燃烧不充分, 怠速时发动机空转;废气对环境的污染;动能无法转化。

电动机的优点:电驱动汽车, 无怠速, 需要的时候能力随叫随到, 停车时即可停止工作;能量可以回收。

电动机的缺点:续航里程短, 充电麻烦, 如果增加蓄电池容量, 将导致汽车重量明显增加。

2、油电混合的基本原理

油电混合俗称双擎技术, 是指发动机有两个动力输出装置:发动机和电动机。油电混合将两者结合成一个整体, 取长补短, 利用汽油机和电动机的优点, 屏蔽掉了他们的缺点。

汽油机和电动机结合主要考虑通过调整汽车的整体负载, 提高汽车的实际效率。

其中负载率是指汽车在使用过程中负载越高, 则整体的负载率越高。

效率:试验发现合适的负载条件下, 发动机的实际效率会更高, 汽油机一般处在中等负载时效率最高。但发动机在实际工作过程中, 包括起步加速、均速、急停等多种工况, 在不同的工况下效率相差巨大, 这就需要电动机的介入并发挥它的优势。

电动机的加入调节可汽油机负载率, 使整体发动机的效率更加长期的处在合适的区间范围内:1) 负载率较低时, 电动机将汽油机多余的能量回收, 给蓄电池充电;2) 负载率较高时, 电动机帮汽油机分担一部分负载;3) 负载率超低时 (堵车时, 重复启动) , 汽油机完全熄火, 电机工作。此时, 单纯利用电机驱动, 省去了汽油机怠速时的油耗。

3、油电混合动力的主要工作模式

3.1 动能回收模式 (刹车和滑行)

汽油机或柴油机提到一定速度时无法进行能量回收, 特别是滑行或刹车时的多余能量均通过汽车零部件或刹车片的摩擦转变为热能, 白白的损失掉了, 无法转变为我们需要的汽车动能。混合动力系统的引入, 可以将多余的能量通过电动机转化为电能储存起来。

3.2 行驶过程中的充电模式

性能优异的混合动力车在行驶过程中电动机也会积极的提高负载率, 并将多余的能量回收起来, 储存到蓄电池里。当汽油机的运行效率较低时 (如等红灯、市区堵车需反复启停) , 将前期储存的能量提取并用到汽车的正常行驶过程中。

3.3 纯电动机驱动模式 (汽油机停机、电动机驱动、电池充电)

超低负载 (如超低速或等红灯) 时, 只需要电动机驱动。过去单纯依靠汽油机工作时大部分的能力将通过发动机的运行转化为热能散发出去, 经济型较差。

3.4 纯油驱动模式 (汽油机工作、电动机停机、电池电量不变)

有的情况混动汽车只有汽油机工作。纯油驱动的情况:1) 汽车正好处于最高效区域。2) 电池电量已经充满。

3.5 强制充电模式 (汽油机被迫运行、发动机发电、蓄电池充电)

电池电量已经用光, 此时混合动力较为尴尬:夏天由于开空调, 电量过渡损耗, 等红灯或堵车过程中需要发动机重新启动, 怠速运行。

3.6 油电共同驱动模式 (汽油机驱动、电动机驱动和电池供电)

启动或超车过程油门一脚到底时需要的功率最高时, 汽油机、电动机配合共同输出最高的动力。在查看油电混合双擎的汽车功率时需要把电动机的功率考虑进去。

4、插电式混合动力

相对于油电混合动力, 插电式混合动力所用的电池容量更高, 可以满足日上上班高峰或短途的纯电动行驶 (100KM内) , 但需要额外的充电。实际运行时的工作原理与传统混合动力相近:当用电时最经济则用电;当用油最经济时发动机则运行。

5、非直连混动

汽油机只用于发电、给蓄电池充电, 不直接驱动汽车, 汽车的能量只能来自蓄电池。

6、混合动力系统的评价

混合动力系统的评价指标:

1) 行驶过程中油电混合动力的衔接是否平顺, 如纯油动力切换到纯电模式;

2) 能力管理效率。影响效率的重要因素:汽油机的燃烧效率, 汽油机最好的燃烧效率现在的做法是自然吸气配合燃烧的阿特金斯循环 (压缩比和膨胀比特性比传动汽油机的奥拓循环燃烧效率更高, 但充气效率较低, 同排量发动机功率可能较低) , 混合动力的发动机应该配合宽域段 (多转速) 的阿特金斯循环。

3) 电机的效率

多数的混合动力汽车配备了多款不同型号的电机:1) 低功率时小电机工作;2) 功率增加、不太高时, 大电机工作;3) 功率稍大时, 汽油机介入并且对电动机进行充电;4) 功率要求最高时, 汽油机配合大、小电机共同驱动汽车。

7、总结

混合动力电动汽车技术 第2篇

微电子与固体电子学院

集成电路设计与集成系统二班

高昆

201003202001

1国内外电动汽车发展史电动汽车从动力技术上来讲主要包括混合动力汽车、燃料电池汽车和纯电动汽车。近年来,随着环境污染和能源危机的加剧, 世界各国电动汽车的研发方兴未艾。在电动汽车研发布局中,出现了纯电动车和燃料电池车、混合动力车“三驾马车”并行齐驱的局面, 电动汽车正在朝产业化方向一步步迈进。

国外电动汽车发展现状

美国政府至今已出资数百亿美元支持汽车厂商和相关厂商进行电动汽车技术的开发研究。美国三大汽车公司1991年联合成立了美国先进电池联合体, 投入了415亿美元, 其中政府拨款2125亿美元, 共同开发镍镉、镍氢、锌空气电池、燃科电池等各种高性能蓄电池。日、法、德等国各大公司也投入巨资研究开发高性能电池。

国内电动汽车发展现状

我国电动汽车的研发与国外在技术水平与产业化方面差距较小。“十五”期间, 在国家863计划电动汽车重大专项连续两期的滚动支持下,我国在纯电动汽车的核心部件研发、总成集成以及整车系统设计上实现了技术创新和跨越。自主研发的55辆纯电动铿电池汽车、25辆混合动力客车、75辆混合动力轿车、20辆燃料电池轿车,以及41辆纯电动场地车等各种新能源汽车。中国汽车产业调整和振兴规划正式发布, 规划中称, 将实施新能源汽车战略。规划中称, 推动纯电动汽车、充电式混合动力汽车及其关键零部件的产业化。掌握新能源汽车的专用发动机和动力模块(电机、电池及管理系统等)的优化设计技术、规模生产工艺和成本控制技术。建立动力模块生产体系, 形成10亿安时(Ah)车用高性能单体动力电池生产能力。发展普通型混合动力汽车和新燃料汽车专用部件。另外, 启动国家节能和新能源汽车示范工程, 由中央财政安排资金给予补贴, 支持大中城市示范推广混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等节能和新能源汽车。

我国电动汽车发展所存在问题

制约电动汽车发展的技术瓶颈尚待突破;

电动汽车的价格过高阻碍了电动汽车的普及和产业化;

我国发展电动汽车的配套设施不够完善。

电动汽车发展趋势

与其它两种新能源车相比, 纯电动车无论是在技术还是企业参与度上都更有优势, 其零排放、零污染的环保优势和相对其他新能源车而言的价格优势也更容易被公众认可。这主要是因为, 我国在电动汽车关键技术的电池、电机发展基础好,在纯电动汽车方面的研发实力亦不亚于日韩, 我国的小功率锂离子电池早已经产业化, 形成了上下游结合的完整产业链, 电池产品超过世界市场的三分之一, 锂离子动力电池技术已经达到国际先进水平, 产业化条件也基本成熟, 我国的高功率型动力蓄电池发展也很迅速, 与国外相比有很大价格优势。

此外, 我国是永磁同步电机中永磁材料—稀土资源的大国, 稀土储量世界第一将有利于未来降低电动汽车的制造成本。混合动力电动车是我国目前可以小批量生产、替代燃油汽车、减少废气排放的较现实的电动车。

混合动力电动车的发展也依赖于动力电池的发展, 在未来10年, 混合式电动车在其特定市场范围内的商业化生产将持续增长, 增长速度取决于价格因素。

总之, 从长远发展趋势来看, 我国混合动力电动车将有长远的市场前景, 不过, 纯电动汽车和燃料电池汽车在产业化上的优势可能会更大。

混合动力汽车在目前的高油价时期虽然具有更好的燃油经济性, 并且能满足高排放标准的要求,但是由于其只是对现有汽车技术的相对改进, 所以只能作为一种过渡路线。

而纯电动汽车和氢燃料电池汽车在使用过程中能够实现零排放, 并完全摆脱了对石油资源的依赖, 将成为我国电动汽车发展的最终目标。

充电系统技术研究现状

电动汽车的发展包括电动汽车以及能源供给系统的研究和开发, 其中能源供给系统是指充电基础设施, 供电、充电和电池系统及能源供给模式。电动汽车充电技术作为一个新的科技领域,世界各国都置身于充电技术的研究, 并拟制作充电技术标准, 为未来企业发展占据先机。

因为目前电动汽车充电站建设的规模小、数量少, 所以电动汽车充电站相关技术大部分还处在实际应用的初级阶段。

国际上电动汽车充电系统的标准主要是IEC发布的IEC61851: 2001, 该标准包括三个部分, 分别为: 一般要求(partl)、电动车辆与交流/直流电源的连接要求(part2-1)、电动车辆与交流/直流充电站(part28小时,甚至长达10至20多个小时。

优缺点: 因为所用功率和电流的额定值并不关键, 因此充电器和安装成本比较低;可充分利用电力低谷时段进行充电, 降低充电成本;可提高充电效率和延长电池的使用寿命。常规充电模式的主要缺点为充电时间过长, 有紧急运行需求时难以满足。

快速充电

概念: 常规蓄电池的充电方法一般时间较长, 给实际使用带来许多不便。快速充电电池的出现, 为纯电动汽车的商业化提供了技术支持。

优缺点: 充电时间短;充电电池寿命长(可充电2000 次以上);没有记忆性, 可以大容量充电及放电, 在几分钟内就可充70% ～80%的电;由于充电在短时间内(约为1090% , 与加油时间相仿, 因此, 建设相应充电站时可不配备大积停车场。但是, 相对常规充电模式, 快速充电也存在一定的缺点: 充电器充电效率较低, 且工作和安装成本较高;由于采用快速充电,充电电流大, 这就对充电技术方法以及充电的安全性提出了更高的要求, 同时计量收费设计也需特别考虑。

快速充电又称应急充电, 是以较大电流短时因为目前电动汽车充电站建设的规模小、数量少, 所以电动汽车充电站相关技术大部分还处在实际应用的初级阶段。

国际上电动汽车充电系统的标准主要是IEC发布的IEC61851: 2001, 该标准包括三个部分, 分别为: 一般要求(partl)、电动车辆与交流/直流电源的连接要求(part2-1)、电动车辆与交流/直流充电站(part2-2)。

我国根据国内电动汽车的发展状况, 于2001年制定了3 个标准, 这3 个国家标准分别

等同(或等效)采用了IEC61851 的3 个部分。

近年来, 电动汽车以及电力技术的快速发展, 这些标准己不能完全满足当前的发展需求, 而且这些标准中缺乏通信协议、监控系统等方面的内容。目前国家电网公司为了规范内部电动汽车的应用,已经颁布了6项与电动汽车充电站相关的企业标准。目前供电、充电和电池系统应用集成技术和相关标准及规范研究的缺乏, 仍然是电动汽车推广应用的主要薄弱环节, 给电动汽车下一步的发展和充电设施的统一规划带来了很大的困难。能够保证大规模充电站正常运营的充电站监控系统尚无成熟产品, 充电站监控系统和充电机间的通信协议和通信接口尚无统一的标准可以遵循, 各充电站之间也无信息联系。

机械充电

概念: 即电池组快速更换系统。通过直接更换电动汽车的电池组来达到为其充电的目的。由于电池组重量较大, 更换电池的专业化要求较强, 需配备专业人员借助专业机械来快速完成电池的更换、充电和维护。

优缺点: 电动汽车用户可租用充满电的蓄电池, 更换已经耗尽的蓄电池, 有利于提高车辆使用效率, 也提高了用户使用的方便性和快捷性;对更换下来的蓄电池可以利用低谷时段进行充电,降低了充电成本, 提高了车辆运行经济性;解决了充电时间乃至蓄存电荷量、电池质量、续驶里程长及价格等难题;可以及时发现电池组中单电池的问题, 进行维修工作, 对于电池的维护工作将具有积极意义, 电池组放电深度的降低也将有利于提高电池的寿命。电动车电池概况及发展前景1

国内电动车电池发展简况及市场前景铅酸蓄电池铅酸蓄电池

已有100多年历史的老产品，比能量较低，因此很多人认为铅酸蓄电池在电动车上应用的前途不大，进一步开发的必要性不大。

笔者认为这种观点不一定正确。实际上，铅酸蓄电池在100多年的历史中一直不断地在改进提高，有的是革命性的飞跃式提高，如从开口式流动电解液的铅酸蓄电池发展到密封式无流动电解液的阀控铅酸蓄电池：比能量从不到10Wh／kg提高到50—60Wh／kg。

我国北京世纪千网公司已收购了Electrosource公司，专业生产铅布和铅布水平电池。另外，中船总公司712所、武汉银泰、湖南丰日、广东佳力等公司正在研制开发比能量高的铅布水平电池；已开发出可象汽车加油一样在几分钟内对铅酸蓄电池实现充电的快速充电技术。我国在“八·五”期间就安排了电动车铅酸蓄电池的研制工作，最后分别由山东淄博481厂研制出管式、轻工业化学电源研究所研制出椭圆管式、河北保定482厂研制出板式12 V150 Ah的电动车用开口富液式铅酸蓄电池，它们的5 h率比能量达到38～41Wh／kg和80一82wh／L，循环寿命按牵引蓄电池标准GB7403．1-87可达到750次以上(管式)和400次以上(板式)，并在我国研制的几辆概念车上试用。在试用中反映出来的问题是：电池间的均匀一致性不够好和补加水维护麻烦等问题。

因此，笔者认为：①铅酸蓄电池因其价格便宜、材料来源丰富、技术和制造工艺较成熟等综合因素将是商业化电动车主要采用的电池，事实上目前实际使用和己商业化的各种电动车，90％以上都采用铅酸蓄电池；②随着电池性能不断地改进提高，在现阶段，铅酸蓄电池很难被完全取代，要重视对它的研究和改进提高。．⑨在实际使用中，应根据使用对象、维护条件和专业化程度，选择使用寿命长、成本低的品种，不必盲目追求最新的品种和单项性能指标。金属氢化物一镍蓄电池(MH-Ni)MH

．Ni蓄电池的比能量高(60—70 Wh／kg)，有较高的比功率(150—250 W／kg)，寿命长(500-1000次循环)，材料来源丰富(特别是我国有丰富的稀土资源)，无污染等优点，被认为是应提倡的电动车用蓄电池。

我国投入巨资研究开发电动车用MH．Ni蓄电池。有色金属研究院己研制出150Ah的电动车用MH．Ni蓄电池，并装车进行了试验，此车成功地跑完了北京到天津的往返路程：春兰集团投入巨资研制电动车用MH．Ni蓄电池，研制的20 Ah蓄电池已通过国家经贸委组织的鉴定。沈阳三普、上海友申、天津和平海湾、广东南海新力、深圳格瑞普、深圳德力普等公司(厂家)都有5-25Ah的电动助力车用的MH．Ni蓄电池产品。湖南神舟科技公司着力开发混合电动车用MH．Ni蓄电池。湖南长沙力远公司是世界上连续化带状泡沫镍的最大生产基地，最近，在此基础上成立湖南科力远公司，计划建成l x 108VAh MH．Ni蓄电池生产能力的基地。并要生产装MH—Ni蓄电池的电动助力车。

虽然，MH．Ni蓄电池有许多优点，并有很多单位在研制开发，但在商业化的电动车上使用还只占很小的比例。这主要是由于MH．Ni蓄电池的价格贵(每VAh 4元人民币，为铅酸蓄电池的6倍)；电池的均匀一致性较差，限制了蓄电池组实际使用寿命。还有，锂离子电池的迅速发展对MH—Ni蓄电池在电动车上应用的地位造成强大的威胁。

因此，笔者认为：MH．Ni蓄电池价格比铅酸蓄电池贵，而且将逐渐贵于锂离子电池，而性能不如后者，在电动车上应用的地位是过渡性的，将来的市场份额是有限的。

3Zn—Ni蓄电池

Zn—Ni蓄电池的比能量高(55～65 Wh／kg)，有较高的比功率(150～250 W／kg)，寿命较长(400．600次循环)，材料来源丰富，无污染等优点，被认为是应提倡的电动车用蓄电池。

我国厦门三圈益尔希公司用美国ERC公司技术，开发电动车用Zn—Ni蓄电池。虽然，Zn—Ni蓄电池有许多优点，但在商业化的电动车上使用还很少。这主要是由于Zn—Ni蓄电池的价格贵(每伏安时2．5—4元，为铅酸蓄电池的4～6倍)；循环过程中，初期容量衰减率大，限制了蓄电池组实际使用寿命：综合性能不如MH．Ni蓄电池。同样还有锂离子电池的迅速发展对Zn—Ni蓄电池在电动车上应用的地位造成强大的威胁。

因此，笔者认为：Zn—Ni蓄电池在电动车上应用的地位是暂短的，市场份额小于MH—Ni蓄电池。锂离子电池

锂离子电池的比能量更高(120—150 Wh／kg)，有较高的比功率(250．350 W／kg)，寿命长(500．1000次循环)，无污染等优点，被认为是有希望的电动车用电池。

我国有不少单位对电动车用锂离子电池进行研究开发。天津电源研究所在“九·五”期间接受国家科技部的研制电动车用锂离子电池的任务，最近与天津力神公司合作研制出95Ah圆柱形电动车用锂离子电池及6个单体的单元电池组，即将装车试验。深圳雷天公司开发了10 Ah、50 Ah、100 Ah的电动车用锂离子电池，并在电动自行车、电动摩托车、电动轿车、电动中巴车上进行了试验，电动轿车的1次充电行驶里程达300—400 km，其价格只有2—2．5元厂vAh。另外，北京太极、中信国安的盟固利、北京星恒、深圳比亚迪、深圳华粤宝、深圳桑群、遵义梅岭、武汉力兴、浙江万向集团的埃泰克、浙江无限公司等单位也积极参与电动车用锂离子电池的开发，有10—150 Ah产品。

笔者认为：锂离子电池比能量高：摇椅机理使其应该会有较长的寿命；这些是它的突出优点。目前影响锂离子电池在电动车上商业化使用的关键是安全性和价格。如果能做到电池本身绝对安全可靠，外部有可靠的保护电路及电池组管理系统，即使性能衰退和损坏也不会伤害人身和产生灾害性危害：采用价廉正极材料等措施降低价格，使性能价格比上可与铅酸蓄电池媲美：那么锂离子电池在电动车上将受到欢迎，可进入商业化使用。锂聚合物蓄电池

锂聚合物蓄电池有更高的比能量(120—150Wh／kg)，有较高的比功率(250—350 W／kg)，寿命长(500～1000次循环)，安全性好、无污染等优点，也被认为是有希望的电动车用电池。

我国研制电动车用锂聚合物蓄电池的单位较少。厦门宝龙公司已有手机用的商业化产品；最近苏州吴江全友能源科技公司已研制出25 All的锂聚合物蓄电池；上海的南都瑞宝已有15 Ah的锂聚合物蓄电池。影响锂聚合物蓄电池在电动车上商业化使用的关键仍然是安全性和价格及成熟程度。随着锂聚合物蓄电池技术的进步和成熟，锂聚合物蓄电池发挥其安全性好的优点，克服锂离子电池安全性上的缺点，再加上采用廉价正极材料等措施降低价格，锂聚合物蓄电池就会在电动车上成为受欢迎的电池，进入商业化使用。燃料电池燃料

电池是一种电化学发电器，它相当于1个内燃机一发动机组的功能，它利用空气中的氧为氧化剂，用氢(或碳氢化合物转换来的氢)为燃料，将化学能直接转换成电能供给电动机来驱动车辆。

它的主要优点是：效率高，可节省燃料；零排放或少排放；噪音小等，特别适合于做车辆动力源。因此，人们认为燃料电池车将最终取代以石油产品为燃料的汽车。

我国的燃料电池研制工作在上世纪末停顿了约20年，因此落后于一些先进的国家。从九·五开始，国家对燃料电池研制工作做了重点安排，使我国的燃料电池研究水平逐渐跟上国际的步伐。大连化学物理研究所是我国从事燃料电池研究较早的单位之一，研制了航天和潜艇用碱性燃料电池。1995年开始研究质子交换膜燃料电池(PEIdFC)，现在已研制出5 kW、15 kW和30 kw的燃料电池，并与二汽合作将30 kw燃料电池装在中巴车上试验运行。北京富原新技术开发总公司出资引进加拿大新能源公司的技术，现在已有50W、100W、750W、1500W和5 kw的成套燃料电池可以出售。1999年底，他们与清华大学研制成我国第一辆装有5 kW氢／氧燃料电池系统的游览车。后来又为小羚羊电动车公司开发了电动自行车用燃料电池。上海神力科技公司是从事燃料电池开发研究的公司。现研制出5kW氢／氧燃料电池装置，在2000年上海国际工业博览会上展出了装有5kW氢一空气燃料电池系统的游览车。完成了“九五”重大科技攻关项目“30kW质子交换膜燃料电池动力系统”的研制，并通过了中国科学院组织的专家验收。

混合动力电动汽车技术 第3篇

【关键词】电力电子技术 混合动力电动汽车 技术应用

基金项目：本文是来自于陕西工业职业技术学院2011年度教研项目《电力电子课程理实一体化教学方案研究》编号JY11-08教研成果之一。

电力电子技术主要作用于大功率电能的转换与控制，该技术结合了电子、控制、电能转换器件这三个部分，当前电力电子装置应用非常普遍，例如在一些需要大功率电能来维持运行的设备当中，都可以轻易发现电力电子技术的身影。现阶段对于电力电子技术的研究大体分为三个方向，首先是变换器拓扑开关、电路仿真建模、电路控制等方面，此外在电子设计中，还能够作用于半导体器件的模型建立、测试工作以及仿真加工等，电力电子技术还可以应用于工控领域。进入21世纪以来，电动汽车得到了广泛青睐，它具有绿色节能环保的优势，并且对于城市环境改善具有深远意义，是一个值得长期研究的汽车产品种类，现在将电力电子技术引入到电动汽车当中，这对于双方面的应用价值无疑是一种考量，具有很高的研究价值。

电动汽车的特点及发展历程

根据不同的动力来源，电动汽车主流类型分为三种：纯电动汽车、燃料电池电动汽车、混合动力汽车。车载电池是纯电动汽车的动力来源，但是由于电池性能在很长一段时间里都没有实质性突破，因此纯电动汽车并没有更新到人们所预期的高度。而燃料电池电动汽车则有所不同，它的动力源可以实现高效率转换，不会对环境产生较大的污染，电池使用寿命具有优势，但燃料电池电动汽车的问世至今，在性能方面依旧未获得显著提高，所以燃料电池电动汽车也未能像人们所预想的那样普及。最后，混合动力电动汽车则是通过发动机驱动来为汽车提供可靠的动力，让电力电子控制系统与蓄电池紧密配合，在能量分布上非常均衡，混合动力电动汽车同样具有污染低、能耗低等特点。上世纪90年代中后期，各国汽车生产巨头开始着手研究电动汽车，对其应用与发展作出了规划，德国、日本、美国的汽车生产公司相继推出了各自的电动汽车，在车型方面涵盖轿车、货车与面包车等。

日本丰田公司始终是电动汽车的领军者，丰田所研制的电动汽车已经拥有15年商业化经验，第一批混合动力电动汽车的量产开始于上世纪90年代中期，紧接着又推出了混合动力四轮驱动面包车，并且为其搭载了专用动力控制系统。丰田公司在2003年确立了一套混合动力系统THS II，其油耗低，节能效果显著，接下来丰田公司开始面向欧洲拓展动力电动汽车业务，Lexus RX型混合动力轿车正式与欧洲消费者见面。2013年，丰田公司已经将自家生产的电动汽车悉数采用混合动力发动机，为环境保护和节省燃油带来了巨大帮助。

电动汽车分类概述

现阶段，汽车产业迎来了技术改革和产业结构调整的重要时期，以安全环保为前提的汽车成为了众人关注的焦点，电动汽车将成为汽车界的重要成员，在发达国家对于电动机车技术的研究始终没有间断，包括我国也同样在大力研发新能源汽车。21世纪汽车领域的发展，电动汽车会扮演一个重要角色，脱离了实验室阶段的电动汽车，开始慢慢向商品化过渡，很多知名汽车生产厂家都陆续推出了环保型电动汽车或概念电动汽车，引发新一轮汽车技术浪潮。

混合电动汽车根据不同的性能原理，可搭配合适的电力电子装置，为汽车提供有效的动力控制。混合电动汽车分为多种类型，并根据混合动力结构来为发动机分配功率。串联式系统需要利用发动机的驱动来供电，然后为汽车驾驶提供必要的电能转换，功率分配会参照发动机的工作原理和相应类型。因为动力源处于并行状态，所以混联式也被称作为串并联式，它可以极大程度上挖掘出并联式与串联式各自的性能优点，丰田公司推出的Prius系列动力系统便是采取这样的工作原理，将动力分配给发动机，然后驱动汽车行驶，加强电动机的运行效率。

电力电子技术在混合动力电动汽车中的应用

1.应用技术分析

因外部环境所限，混合动力电动汽车在使用电力电子技术时，应当关注功率、体积、安装以及成本这些问题，此外，具体技术应用细节也值得思考。首先是密封，电力电子装置在电动汽车内部必须得到密封，车身剧烈的晃动会导致机油或其他液体溢出，损坏电子电力装置。此外，蓄能系统作为混合动力中的变量，它会因为电流电压的变化对汽车构成负载，进而影响到直流母线，包括弱磁状态下的电机，这些负载最终都会对蓄能系统带来不利，致使母线电压超过理论承载范围。基于电动汽车复杂的驾驶情况，设计人员需要根据不同车型来调整和控制直流母线电压。电力电子装置的干扰问题。电磁干扰会减弱电力电子装置的控制能力，在车身空间内，集成了许多控制芯片和电路的装置很容遭到干扰，解决干扰的方法需要依靠设计工艺来完成，如何屏蔽或减弱这些干扰，为电力电子装置提供稳定的运行空间。最后，电力电子装置的系统控制问题。高采用率的开关系统被广泛应用于混合动力电动汽车，在交流传动系统中发挥着控制作用，这样的控制系统必须搭配精确的解算器和编码器，也就是说必须让电机呈现饱和或理想的温度梯度，这样才能满足控制需求。电动汽车电池组的供电电压是固定的，为了让电子电力装置能够发挥出良好的控制作用，可以通过设计来调节变压器输出电压，让电压对应电力电子装置和发电机的需求。

丰田THSⅡ对于电力电子装置的应用非常具有代表性，装载着“AtkinSon” 循环发动机的THSⅡ，再搭配交流电动机与动力调节装置，使得电池组可以持续稳定的输出电压，并且交由变压器来调整。高压电源电路，采取多种逆变器与14V蓄电池组成功率控制单眼，该单元将DSP控制器和保护电路集成一体。

2.控制策略分析

电力电子技术在混合动力电动汽车中的应用，还需要关注控制策略，当主要配件设计完成后，怎样针对控制策略展开优化变成了主要问题。为了符合电动汽车低排量、低油耗等特点，在汽车性能方面应该在保证正常运行的情况下，寻找一条最为科学的控制策略，让混合动力电动汽车的发动机与电机得以分配到合理的功率，节约混合动力电动汽车的能源消耗，在最低排放下取得最为平稳的驾驶感受。当前并联式混合动力电动汽车在控制方面依旧存在不足，包括一些主流汽车制造企业的电动汽车控制策略仍然对应电池SOC和油门踏板、驱动功率、车速等，在一定范围内限制发动机与电动机之间的转矩，让混合动力电动汽车的动轮驱动力矩得到满足。在控制策略方面应用电力电子技术，可以有效解决相关控制问题，其中包括自由切换系统控制工作程式，此外还能让多个动力源之间完成功率调配，想要让电子电力技术在控制策略中发挥出最高性能，需要遵循以下三个原则。第一，混合动力电动汽车的整体车速以及功率消耗大于设定值后，由电力电子装置自动转换发动机模式，让发动机为汽车提供功率，中止电机的工作。第二，混合动力电动汽车的整体车速和功率消耗若低于设定值，电力电子装置令发动机维持待机，汽车呈纯电动驱动模式。第三，当负荷过重时，电力电子装置自动将控制系统转换为混合工作模式，即电动机与发动机共同来驱动车轮，应对紧急加速或者高角度爬坡等驾驶情况。

结束语

随着电子电力技术研究加深，已经能够兼容越来越多的受用器件，为混合动力电动汽车提供稳定的控制与调节。当前商业电动汽车开始注重电力电子装置的使用，并且充分肯定了电力电子技术对大功率电能的调节能力，所以电力电子技术的广泛应用将会在汽车工业的未来得以验证。随着人们的环保意识的逐渐上升，绿色节能电动汽车将会得到更多消费者青睐，降低石油能源的使用，在提供可靠性能的同时，混合动力电动汽车还可以在低污染的情况下长时间驾驶，所以与之对应的电力电子技术也必将得到完善。

参考文献：

[1]张卫青.混合动力汽车的发展现状及关键技术[J].重庆工学院学报，2006（5）.

[2]马宪民.电动汽车的电气驱动系统[J].西安公路交通大学学报，2001，21（3）.

[3]麻友良，程全世.混合动力电动汽车的发展[J].公路交通科技，2001，18（1）.

[4]俞勇祥.电力电子技术的应用概况[J].新技术新工艺，2002（10）.

混合动力电动汽车技术 第4篇

随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧, 以电能为动力, 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开发的热点。

1 HEV的结构及特点

目前国内外研究的HEV有多种结构, 按动力系统布置可分为串联式混合动力汽车 (SHEV) 、并联式混合动力汽车 (PHEV) 、混联式混合动力汽车 (PSHEV) 和复合式混合动力汽车 (CHEV) 。

SHEV的动力系统结构是HEV中最简单的一种 (图1) 。发动机输出的机械能首先通过发电机转化为电能, 该电能可通过功率转换器为蓄电池充电, 或经由电动机和传动装置驱动汽车。SHEV以电动机为主驱动装置, 发动机为辅助动力装置以提高行驶里程。由于发动机与驱动车轮之间没有直接的机械连接, 发动机不受汽车行驶工况影响, 易运行在高效区。但是SHEV的能量转换、传输环节多, 造成能量转换效率低, 使得燃油利用率比较低。

PHEV采用发动机和电动机两套驱动系统 (图2) , 可采用发动机单独驱动、电动机单独驱动或发动机和电动机联合驱动3种工作模式。在汽车需要大功率输出时, 发动机和电动机联合驱动汽车, 所以此时发动机和电动机的额定功率选较小值就可以达到动力要求。在汽车减速或刹车时, 电动机工作在发电状态, 向蓄电池充电, 即再生制动。与SHEV相比较, PHEV的发动机和电动机的功率较小, 但结构复杂、控制难度大。

PSHEV在结构上综合了SHEV和PHEV的特点, 如图3所示。与SHEV相比, 它增加了机械动力传递路线;与PHEV相比较, 它增加了电能的传递路线。发动机和电动机可选择比较小的功率, 控制策略灵活, 发动机可以比较容易的工作在高效率区域。但是, PSHEV结构复杂, 成本高。

CHEV结构更加复杂, 如图4所示, 一般用于双轴独立系统, 相当于一套完整的串联系统加上一套完整的并联系统, 工作模式更加多样化, 成本最高, 控制系统也最复杂。

2HEV的核心技术研究与发展

汽车的混合动力技术发展与机械、电气、内燃机、能源、计算机、汽车、信息等技术息息相关。HEV作为多种高薪技术的集成, 是典型的高薪技术产品, 集智能化、数字化、轻量化和实用化于一体。其研制和开发的核心技术主要是电池、电动机、电动机控制、电力电子技术、能量管理技术以及车身和底盘设计等, 其中前4项是混合动力汽车的发展瓶颈。

2.1HEV用电池

HEV的成败关键在于电池, 电池也是一直制约混合动力汽车发展的关键因素。HEV在匀速行驶时, 由发动机提供能量, 电池组基本上处于不充不放的状态;汽车行驶需要大功率时 (如加速、爬坡、高速等) , 电池组放电, 释放能量;汽车行驶需要小功率时 (如低速、停车等) , 电池组充电, 积蓄能量。

a) HEV对电池的特殊要求:与EV不同, HEV电池连续工作时间短, 对电池容量要求不高, 而对功率要求较高。另外HEV电池SOC工作范围在50%左右, 波动一般不超过20%。这是因为HEV要求电池留有足够的余量, 以保证车辆制动时可以充分吸收能量, 并不致使电池过充后降低寿命, 甚至破坏电池。HEV和EV用电池的主要性能指标有质量比能量、体积比能量、质量比功率、价格和循环寿命等。

为了确保HEV合理的行驶性能, 对其能源系统有如下要求:高比能量 (确保HEV达到合理的行驶里程) ;高比功率 (确保加速和爬坡性能) ;寿命长、免维护、充电快、效率高 (提高车辆的使用效率和接受制动回输功率的能力) ;尺寸小;安全性高。

b) HEV电池的发展:至今为止, 电动汽车用电池经历了三代的发展, 已取得了突破的进展。第一代是铅酸电池, 主要是阀控铅酸电池 (VRLA) , 由于其比能量高、价格低和放电倍率高, 成为目前唯一大批量生产的电动汽车用电池。第二代是碱性电池, 只要有Ni-Cd, Ni-MH, Na/S, Li-ion和Zn/Air等多种电池, 其比能量和比功率都比铅酸电池高, 大大提高了电动汽车的电动能力和续驶里程, 但是价格比铅酸电池要高。第三代是以燃料电池为主的电池, 燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能, 具有能量转换效率高、比能量高、比功率高、控制反应过程可控、能量转化过程可连续的特点, 因此是理想的汽车用电池, 现正处于研制阶段, 一些关键技术还有待突破。

从目前车用电池的发展来看, 镍氢电池可能是HEV动力能源的首选电池, 它已经规模化生产, 性能稳定, 其质量比、体积比功率、电池寿命和重复充放电次数方面已经达到美国先进电池联合会 (USABC) 性能指标。另外, 一种叫质子交换膜的燃料电池 (PEMFC) 的能量转换效率是普通内燃机热效率的2～3倍;同时它还具有噪音低、无污染、寿命长、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整等特性, 使得PEMFC非常适合用作交通工具的动力源, 有关专家预言:21世纪燃料电池电动汽车可能成为汽车的主体。其他尚在试验阶段的电池如飞轮电池、太阳能电池, 有着寿命长、环保等优点, 在未来的车用电池中也必将占有一席之地。

c) HEV电池的管理:在电池管理方面, 目前着力于多个电池串、并联使用, 为管理此更新的电池类型, 需要采用嵌入式控制器来监视电池组的工作情况。大型HEV电池组可能包含200个甚至更多的独立电池, 因此对所有电池进行单独监控是不现实的, 而嵌入式处理器的可根据电池技术的多重特性、不同电池组之间的电压以及流入或流出电池组的电流来估计电池的电量状态。当铿电池或镍氢 (Ni-MH) 电池的电量耗尽到低于闭值时, 镍氢电池和铿电池将很快损坏, 不过嵌入式处理器可测定电量状态, 并在电池组或单个电池的电压低于闭值前关断系统。但也不可对铿电池和镍氢电池进行过充电, 以尽量延长电池组的使用寿命。

2.2HEV电机驱动系统

电机驱动系统是电动汽车的原动机, 是心脏, 是HEV的关键核心技术之一。电机驱动系统是由电动机和驱动控制器两部分组成。

电动机是一种将电能转化为机械能的装置, 为满足整车动力性能的需要, 对电动机的具体要求为:1) 瞬时功率大、功率密度高、过载能力强;2) 效率高;3) 运行速度范围要广, 高、低速综合效率也要高。电动机在低速区具有恒转矩特性, 在高速区具有恒功率特性, 其转矩和功率控制特性如图5所示;4) 结构简单牢固, 耐冲击、颠簸、运行可靠, 免维护, 低成本等。驱动控制器是将电池的电能转换为适于电动机运行的另外一种电能变换控制装置。通过这种变换和控制使电动机处于上述要求的运行最佳工作状态, 以满足HEV实际行驶工况的需要。驱动控制系统结构简单, 控制精度高, 动态响应好, 系统可靠性高, 成本低等。

用于HEV的电机必须要具有良好的可控性和容错能力以及具有低噪声、高效率的特点, 同时具有对电压波动不敏感等性能。用于HEV的电机类型有交流感应电机、永磁同步电机、开关磁阻电机。其中交流感应电机较具有代表性, 但这种电机很难解决其功率和效率之间的矛盾, 因此需要能够适用于HEV的具有更高效率和功率密度的永磁电机、开关磁阻电机的先进电机来替代目前使用的交流感应电机。同时对电机的控制方法和冷却系统也应有深入的研究。

2.3HEV中电力电子技术的应用

a) HEV常用的电力电子技术装置:丰田新一代混合动力系统Prius THSII的电力电子技术在HEV中的应用如图6所示。该整车电器驱动系统主要采用用AtkinSon循环的高效发动机、永磁交流同步电动机、发电机、动力分配装置、高性能镍金属氢化物 (Ni-MH) 电池、控制管理单元以及各相关逆变器和DC-DC变换器等部件组成。

b) HEV对电力电子技术的要求:受各方面运行条件的限制, 要求HEV用电力电子技术机装置应具有成本低、体积小、比功率大。易于安装的特点。此外, 以下的技术细节必须得到重点考虑:

1) 电力电子装置密封问题:各种车用电力电子装置必须要进行有效的密封, 以耐受温度和振动的影响, 并能防止各种汽车液体的侵入。

2) 电磁兼容/电磁干扰 (EMC/EMI) 问题:HEV是一个相对狭小的空间, 里面包含有各种控制芯片和弱电回路, 因此在进行车载电力电子装置设计时, 为了消除将来的事故隐患, 必须要很好的研究并解决EMC/EMI问题。

3) 直流母线电压利用问题:HEV储能系统的电压是可变的, 电压的大小取决于汽车实际负载的大小、运行工况 (电动还是发电) 以及电机是否弱磁运行等等, 典型的母线电压波动范围是标称值的-30%～+25%。因此如何在汽车工况频繁变化的情况下, 充分利用直流母线电压, 成为了控制策略设计者所需要解决的问题。

4) 电力电子装置控制问题:“高开关频率”和“高采样率”目前被普遍应用于HEV的电力电子装置和交流传动系统中, 客观上, “双高”需要高精度的编码器和解算器, 因此这就意味着电机中出现宽的温度梯度和饱和状态时, 如何降低参数敏感度, 以满足控制要求。

5) 软开关技术在HEV中的应用:目前, HEV普遍采用PWM控制的电压源型逆变器。长时间以来, 正弦波逆变器主要的工作模式是SPWM或SVPWM, 在这种工作模式下, 逆变器开关管工作在“硬开关”状态。它存在开、关损耗大、过高的的dv/dt和di/dt带来传导和辐射电磁干扰等问题, 这些问题已经引起人们的充分重视, 做了大量的研究, 研究的重心就是如何实现功率开关器件的“软开关”。现阶段, 研究较为活跃的有电感换向SPWM软开关技术、电感换能式三相软开关技术新型半桥电流源串联谐振软开关技术等等。

6) HEV用逆变器的通态损耗分析:目前, 逆变器中的主流器件仍是IGBT和快恢复二极管, 这些器件在运行时都会产生损耗, 主要由通态损耗和开关损耗组成。随着器件开关特性的优化, 通态损耗占变换器损耗的比重越来越大, 特别是软开关技术的应用使得开关损耗大大减小, 通态损耗从而成为主要的功率损耗源。因此, 通态损耗的精确计算是HEV用逆变器系统热设计的一个重要的环节。

3 总结

阐述了混合动力汽车的基本结构, 分析了电池技术、电力电子技术等核心技术在HEV中的应用, 并提出了急需解决的问题。

随着电池技术、电力电子技术、微电子技术和控制技术的发展, 数字化交流驱动系统在商业化电动汽车中得到广泛应用;而开发研制采用交流电机驱动系统的HEV, 已经汽车工业可持续发展的重要途径之一。随着人类对生存环境要求的提高, 合理利用能源意识的增强, 作为一种污染小和高效率的现代化交通工具, HEV将得到全面的发展和应用。

参考文献

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论混合动力汽车的发展 第5篇

毕 业 作 品 题目：系

专年级

学生

学指 导

完成论混合动力汽车的发展部：______汽车工程系___ 业：_ _汽车检测与维修技术_ 班级：2010级博世班 姓名：王茂 号：10310267 教师：贾启阳期：2013年4月

1日

论混合动力汽车的发展

随着社会对环境和节能的重视有力地促进了混合动力电动车辆的发展。混合一、混合动力汽车的概念

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。

二、国外混合动力汽车的发展

（一）日系混合动力汽车的发展

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。

日本汽车保有量占全球第二位，由于人口密集，国土狭小，石油100％依赖进口。因此，日本对EVHEV的研发十分重视。早在1992年，日本政府宣布将允许投放市场20万辆电动车的计划，但是没有实现；2001年7月，日本开展了“低公害车开发普及行动”，将EVHEV列为重点开发的低公害汽车之列，并制定了专门的政策，以促进EVHEV的普及应用；2002年提出从2005年开始大幅度限制尾气排放，制定了《新长期排放限制》的标准，准备用于2005年以后销售新车的一项排放法规；2002年2月26日，日本中央环境审议会大气环境领域的一个专门委员会（环境大臣的咨询机构）提出了一份将要纳入这项法规的尾气排放标准的咨询提案。这项提案的内容包括将颗粒状物质（PM）含量比现行标准的要求最大削减85%，将氮氧化物（NOx）削减50%等一些内容，该法规的实施将进一步推动EVHEV的发展。按照目前的发展速度，预计在2010年将达到210万辆。

（二）丰田的混合动力汽车的发展

丰田作为日本汽车的龙头老大，是全世界第一台正式批量生产的混合动力车的制造者，自从1997年开始，Prius就开始在日本销售，2000年起便在北美、欧洲及世界各地公开发售。目前，Prius已经在中国上市。到了2001年，丰田

又在日本推出了Estima混合动力小货车、使用弱混合动力的皇冠豪华小轿车和

Dyna混合动力轻型货车。丰田商业化的车型已经达到5款。

2005年11月30日，丰田汽车正式宣布，丰田混合动力汽车累计已经超过

了50万台，到今年十月末，全球已经接近销售了51.3万台。

为了在实现低排放的前提下，提高车辆的动力性，在2003年，丰田汽车把

新一代的混合动力系统Hybrid Synergy Drive引入到了第二代的Prius上面。

在2005年，他把这套系统的使用范围扩展到了对动力性能要求更高的SUV车型

上——雷克萨斯的RX400h（日本名为Harrier Hybrid）和Highlander Hybrid

（日本名为Kluger Hybrid）。

在混合动力车方面，目前本田公司主要销售的两个品牌，一个是1999年推

出的“INSIGHT”，一个是2001年推出的“CIVIC”。本田还在混合动力车的开发

上，通过研究新型发动机、镍氢蓄电池等追求动力高效化；通过开发新型轻质铝

车身、树脂油箱等谋求车辆的轻型化，使汽车达到每公升汽油可行驶35公里的世界最高水平，并且使汽车尾气排放达到世界最严格要求的标准。

三、欧系的混合动力的发展

（一）环境立法的颁布

混合动力汽车的发展在欧美等西方国家也是有一段历史追溯，1973年OPEC

组织对西方国家石油禁运给美国政府敲响了警钟。1976年卡特总统签署EV/HEV

研究开发和示范法案，授权美国能源部执行和管理EV/HEV研究计划，但是直到

九十年代初电动车的研究在美国才真正开始。1990年10月布什总统签署清洁空

气法严格规定了汽车排放的标准，同月加州政府也有了新的规定，即要求汽车制

造商在加州销售的车辆中百分之二必须是零排放车辆，而当时只有纯电动汽车才

可能达到零排放车辆的要求。

（二）美国混合动力的发展

1991年1月美国先进电池联合会成立，成员包括美国三大汽车制造商(福特、通用和克莱斯勒)以及美国电力研究院、美国能源部，正式开始了政府与企业联

合开发电动汽车的新时期。1992年麻省州和纽约州正式采用了加州零排放车规

定,同年布什总统正式签署能源政策法案，有关EV/HEV研发成为此法案的重要组

成部分。根据此法案，联邦政府将第一笔经费拨给国防部从事EV/HEV的研发和

示范。1993年，美国克林顿政府推出了新一代汽车伙伴计划即PNGV，要求联邦

政府部门从1993到1995大量购买包括EV/HEV的替代燃油车。PNGV制订了

10年开发计划，目标是80mpg(约3L/100km)的低油耗汽车。2002年1月9日，10年计划尚未结束，美国能源部部长斯潘塞·阿伯拉罕在各大汽车公司首脑参

加的会议上宣布，根据总统布什的国家能源计划，降低美国对进口石油依赖性，决定成立一个新的汽车研究项目，叫做自由车(FreedomCAR)，该项目的长期目标

是高效、价廉、无污染。研究先进、高效的燃料电池技术，用氢燃料作动力，不

产生任何污染。改项目继续对电动汽车进行专项研究，但是重点是发展氢燃料电

池电动车。

PNGV概念车的出现，成为混合动力汽车的一个新的发展阶段。按照PNGV的时间表，在1999年以前为浓缩并集中技术目标阶段，1999～2001为生产概念车

阶段，2001～2005年为生产性样车阶段。按照上述开发时间表，经过各参与单

位的6年努力，PNGV的中期目标已经实现。在2000年底特律国际汽车展上福特

和通用汽车公司展示了其柴油复合动力概念车，同年2月22日，戴姆勒克莱斯

勒在华盛顿国家博物馆公布了其PNGV复合动力概念车。PNGV计划在2002年被

终止，原因是80MPG的目标很高，而研制的新车在成本上并未取得很好的成果，不能满足用户在价格上的要求，也就是说，在短时期内不具有市场价值。更重要的是，PNGV仍然局限于用石油作为基本能源。因此要求新项目在这方面有新的突破，将着眼于新一代汽车能源，而不囿于现有技术和当前燃料资源。但是PNGV

起到了全球EV/HEV技术开发领头人的作用，从其建立和执行情况来看，新一代

汽车已经成为跨国汽车公司和工业国家战略发展的重要内容。

混合动力技术的先进性和实现的现实性，节能、环保效果明显，采用混合动

力汽车是现阶段解决环保和能源问题最为切实可行的方案。但是，由于混合动力

汽车是在牺牲了部分环保利益的基础上，可以满足目前人们对汽车环保的基本要

求，在结构上两套系统电池/电机和内燃机同时安装于本来只装一套系统的汽车

上，不仅加大了汽车本身的重量，也提高了对整体工艺及控制等方面的要求。除

了和纯电动汽车（BEV）一样受目前蓄电池技术的限制之外，混合动力的能量来

源仍然是石油，这决定了混合动力不是电动汽车发展的最终形式。美国PNGV计

划的废止和FreedomCAR计划的重点是发展燃料电池汽车正说明了这一点。

三、国内混合动力汽车的发展

（一）国内比亚迪的飞跃

国内的汽车领域起步相对较晚，随着国内经济的飞速增长，混合动力汽车的设计也得到了相应的发展。比亚迪公司针对混合动力汽车的发展，成功的研制了

全球首个铁电池，可在家中充电，所装备的首款油电双模混合动力汽车将于明年

上市，预计价格不超过15万元。

2007年12月2日，比亚迪股份有限公司董事长兼总裁王传福在深圳会展中

心宣布，全球第一款可以用于汽车充电的铁电池已经在深圳诞生；与此同时，以

铁电池为能源的中国第一款油、电双模混合动力汽车比亚迪F6DM也于昨天下午

开进深圳会展中心，将于第九届高交会期间与深圳人见面。这项在汽车动力方面的重大突破，成为第九届高交会推出的第一颗“重磅炸弹”。

作为新能源在汽车工业上的试验，混合动力车、电动汽车的概念早已提出，福特、通用、丰田等国际汽车巨头多年前就已进行尝试。但是截至目前，国际市

场上价格适中、广受消费者认可的混合动力车凤毛麟角。可以随时充电作为动力的车更是久久不见问世。那是因为他们都没有从根本上解决电池的问题。

传统的电池有一个致命弱点：遇到1500℃以上的高温就会爆炸。这使得电

池迟迟无法成为汽车的能源。据比亚迪公司技术人员介绍，电池重量大约2千克

左右。这块电池的容量、力度都很强，而且安全性远远高于一般电池，比亚迪的铁电池扔到火里烧也不会爆炸。使汽车发生了碰撞、燃烧，它都不会烧起来。

比亚迪汽车采用“双模”动力系统。所谓“双模”，就是一辆车里安装了电动、燃油两套动力系统，就好像双模手机可以同时兼容GSM和CDMA两种制式。如果

电池和油箱都是满的，驾驶者可以任选一种能源模式，如果在行驶过程中，电池

没电了，汽车可以自动转为燃油模式；反之，没油了就会自动转为用电模式。手

机充电通常要一小时以上，汽车电池呢？试验结果显示，这款汽车铁电池如果在比亚迪专门建造的充电站充电，只要10分钟就行。充一次电跑100公里没有问

题。因为专业汽车充电站目前还没有普及，车主也可以把铁电池带回家，放在家

用电源插座上充电，大约9个小时可以充满。

今后比亚迪将与其他企业合作，大量建设汽车充电站。充电站与加油站不同，一是成本低，只要能接上电源安装充电器就行；传统的电池有一个致命弱点：遇

到1500℃以上的高温就会爆炸。这使得电池迟迟无法成为汽车的能源。据比亚

迪公司技术人员介绍，电池重量大约2千克左右。这块电池的容量、力度都很强，而且安全性远远高于一般电池，比亚迪的铁电池扔到火里烧也不会爆炸。使汽车发生了碰撞、燃烧，它都不会烧起来。

但是，目前日本的几大公司的混合动力汽车的热销说明，混合动力汽车是传统汽车时代向氢燃料电池汽车时代的过渡车型技术，虽然不是长远之计，但据估计，仍有20年以上的较长市场周期。可以充分利用现有内燃汽车生产能力，推动传统汽车工业的改造发展。

油电混合动力汽车 第6篇

经过二十多年的时间，在我国，电动车的概念已经逐步为人们所接受，国家也把发展电动汽车作为新兴战略性产业。电动汽车概念的形成自然要确立一个参照物，以区别与现有汽车类别的不同。这个参照物就是已有一百多年历史，以汽油、柴油为燃料的汽车。于是现在的汽油车、柴油车就被叫作了传统汽车。

本来，发展电动汽车是为了取代传统汽车，以节约石油资源和解决石油枯桎后的交通问题。然而电动汽车尚存在技术、成本、使用方便性、基础设施以及经营模式等一系列需要逐步解决的问题。而统计数据表明：全球保有的汽车每年消耗世界石油产量的约60%；到2010年全球石油的储采比为46.2年，因此在近二十年内指望依赖电动汽车大幅度节约石油资源并不现实。另一方面全球现保有汽车7亿多辆，保有量还得继续增加，因此我们只有把希望寄托在今后的46.2年内依赖传统汽车大幅度地节约石油资源上。于是，促进传统汽车的技术进步就成为当今不亚于发展电动汽车的战略任务。在这样的背景下，技术已经成熟，只需进一步降低成本的油电混合动力汽车做为能全面满足用户需求，能大幅降低油耗的传统汽车就具有了商业价值，代表了传统汽车的发展方向。随着成本的进一步降低必将成为下一代传统汽车，而混合动力技术也将成为各种传统汽车的标准配制。另一方面，插电式混合动力汽车、增程式电动汽车作为混合动力汽车又为其家族增添了实力并为混合动力汽车向电动汽车的平稳过渡提供了有效途径。

综上所述，如果说发展电动汽车是未来战略性产业的话，那么普及推广混合动力汽车就应作为汽车行业现实的战略性产业。对此行业要有清醒的认识，企业应有积极地行动，把混动技术的发展作为当今汽车技术进步的最重要方面来对待。

混合动力电动汽车技术 第7篇

插电式混合动力电动汽车 (PHEV:Plug-in hybrid electric vehicle) 是具有可外接充电功能并且有一定的纯电动续驶里程的混合动力电动汽车, 具有工作效率高、噪音低、行驶平稳等诸多优点。插电式混合动力电动车最大的优点在于其具有纯电动汽车各项优势的同时, 对基础设施的依赖程度相对较低, 成为电动汽车产业化发展的一个重要方向。目前, 行业公认插电式混合动力电动汽车是汽车工业向低碳化、无碳化过渡的一个重要选择, 并会持续一个相当长的时间, 因此, 发展插电式混合动力电动汽车具有深远意义。

由于插电式混合动力电动车非常适合中国的国情, 因此国家对开发插电式混合动力电动车给予了大力支持。目前, 我国的生产插电式混合动力电动乘用车的企业主要有上海汽车、比亚迪、奇瑞汽车、天津清源、长安汽车等 (这里不包括低速车产品企业) 。

编制《插电式混合动力电动乘用车技术条件》标准具有非常重要的现实意义, 对于推动汽车工业的可持续发展, 创造清洁环境, 保障能源安全等方面都会起到十分积极的作用。

2012年, 国家标准化管理委员会下达项目计划;为了充分征求行业的意见和建议, 2013年初, 全国汽车标准化技术委员会电动车辆分委会组建了插电式混合动力汽车标准研究项目组。项目组由从事插电式混合动力汽车产品研究开发、生产、试验, 并有一定技术实力和代表性的企业或机构选派专家组成。通过项目组专家的调研, 我们在广泛征集行业意见的基础上, 平衡用户需求和车辆现实技术水平, 提出了一些对插电式混合动力电动乘用车的基本要求。

单纯从插电式混合动力电动乘用车产品的角度来说, 我们需要对牵涉到安全和正常使用的项目进行规定, 如一般安全、续驶里程、可靠性、电池、操纵稳定性等, 同时考虑到现阶段的需要, 对一些与产品本身属性相关的项目, 本标准也做出一些规定。这些项目涉及到产品的设计, 作为引导和管理, 随着将来的技术进步, 会逐步地修订、完善。

关于本标准中工况和续驶里程测量方法的说明

[标准原文]

A.2.4试验循环应按GB/T 18352规定, 由4个市区循环和1个市郊循环程序组成。

按照A.2.4的工况行驶, 直到发动机启动, 纯电驱动模式续驶里程测量结束, 车辆行驶的距离为纯电驱动模式续驶里程, 结果应四舍五入至最近整数位。

[标准解读]

在制定续驶里程测量方法时, 起草组充分考虑了现实情况的多种可能性, 如采取不同的试验循环 (3种) 、不同的试验截止方式 (2种) , 为了考虑各种情况, 我们设计了工况和续驶里程计算方法的矩阵, 矩阵包含6种可能性 (见表1) 。

为便于理解, 现就矩阵中的名称进行如下解释:

1.GB 18352中规定的完整试验循环

试验循环由4个市区循环和1个市郊循环程序组成, 理论试验距离为11.022 km, 时间为19min 40s。具体方法如图1所示。

2.只用GB 18352中规定的市区循环

根据国标GB/T 18386的要求, 允许只采用市区循环进行试验, 所采用的试验循环应在试验报告中说明。PHEV纯电动驱动基本上在市区行驶, 我们统计, 在中国的城市当中, 市区的行驶速度基本上在50 km/h以下, 一些城市快速路限速在80km/h左右, 但是由于里程长, 不止纯电模式起作用。这样又违背了PHEV的鼓励方向。

市区循环由4个基本的市区循环组成。

3.对只用GB 18352中规定的市郊循环进行最高速度的消平改造

有些企业的产品希望在进行试验时候, 尽量运行完整的循环, 但是其最高车速无法满足要求, 所以这个时候, 采取对视觉循环进行改造的方式, 即把视角循环的最高车速部分按照一定的规则, 如不超过80 km/h的方式, 时间短不改变。

4.∑De

按照GB 18352中规定的循环进行试验时, 在市郊循环阶段, 根据大多数车辆的能量管理策略, 发动机会启动。因此在ECE R101中, 考虑到了发动机在车辆爬坡、高速行驶时对额外功率的需求而启动的情况, 采用下图2的分析方法, 即剔除掉发动机启动时带来的车辆和动力电池的变化情况, 理论上讲是合理的, 但是在实际试验当中, 需要有专门的测试、分析软件。

5.发动机启动时试验结束

如果按照GB 18352中规定的完整试验循环条件来做试验, 国内的检测机构目前尚无手段, 为此, 在集中行业意见的基础上我们在标准中提出“发动机一旦启动, 试验结束。”

考虑到GB/T 18386中的规定, “允许只采用市区循环进行试验, 所采用的试验循环应在试验报告中说明。”

6.不同情形的比较

矩阵中有6种试验方法组合, 但在实际中, 由于把视角工况的高速部分进行改造的设想不易操作, 因此, 没有被大家所认可。此外, 如果只采用市区工况的话, 大多数企业产品的发动机也不会频繁启动, 所以最后矩阵中只剩下了3种情形, 其优劣比较见表2。

经过慎重考虑和多次讨论, 确定了采取GB18352中规定的完整试验循环, 试验过程中, 发动机一旦启动, 试验视为结束的方式, 该方式在国内完全可以操作。

关于续驶里程的最小值

[标准原文]

纯电驱动模式续驶里程应不小于50 km。

[标准解读]

在明确了试验方法之后, 经过两年的发展, 中国的电动汽车技术取得长足进步, 人们的出行半径也在不断扩大。此外发展PHEV的初衷是减少城市污染, 在市区尽量不烧燃油, 所以从需求的角度来讲, 50km较为合适。以下为PHEV续驶里程最低指标定为50km的主要理由:

1.城市用户日常出行需要

我国大型城市中, 私家车用户日行驶距离 (往返) 接近50 km, 考虑到我国在居住区和工作区同时安装充电桩较为困难, 50 km的续驶里程既能保证用户平时出行需要, 又能保证实际减排效果。

北京市第三次交通调查数据显示 (2005年发布) , 北京小汽车日平均行驶里程是44.1 km。上海市第四次全市性综合交通调查 (2011年发布) 发现, 小汽车日均行驶里程为39km。此外发展PHEV的初衷是减少城市污染, 尽量不烧燃油, 所以从需求的角度来讲, 50km较为合适。从国内的技术水平来看, 目前主要生产企业比亚迪和上汽均能够满足要求。从2012年7月份调研的结果来看, 在NEDC工况下都基本能够达到30km, 随着时间的推移、技术水平的提高、工况的高速部分剔除, 满足50km的要求应该没有问题。

专家也研究提出:纯电动续驶里程应大于等于50 km。

2.电池和整车技术快速发展

近几年, 电池技术进步很快, 价格下降明显。同样重量和体积的电池组可以存储更高的能量, 行驶更长的距离。同时, 随着整车控制策略的优化和节能技术的发展, 整车百公里油耗逐渐降低, 这进一步提高了整车续驶里程水平。因此标准的指标应不断提高。

3.城市节能减排需要

混合动力电动汽车技术 第8篇

1混合动力控制系统

实现混合动力车共有三个关键因素:能够对汽车运行状态详细监控的系统;分析监控系统所获取的信息, 并发出相应的控制命令[3];相比一般电子系统, 混合动力车电子控制系统工作在车内非常恶劣的环境, 电磁干扰、振动、灰尘等都会造成技术上的瓶颈[4], 如图1所示。

本文对混合动力车进行了研究, 系统地分析了混合动力车的各个重要组成部分的核心技术, 提出一种经济实用的混合动力车的控制系统的设计实例。该系统采用了先进的计算机技术和总线技术, 集智能控制、信号采集、数据处理和通信于一体, 控制实时性好, 实现了整车控制智能化和多传感器之间的有效融合。

2动力控制策略系统

混合动力电动汽车由发动机和蓄电池共同提供动力, 发动机和电动机可进行不同组合得到不同的驱动方案, 如: 串联、 并联及混联。整车性能的好坏不仅与发动机和电动机等部件有关, 还与其控制策略和优化方法有关。按照能源组合的方式, 混合动力电动汽车可按动力驱动方式分为串联式混合动力电动汽车 (SHEV ) 和并联式混合动力电动汽车 (PHEV ) [5]。本文研究对象是SHEV。SHEV 的特点适合城市行驶中频繁起动、 加速和低速运行工况, 可使发动机在最佳工况点附近稳定运转, 通过调整蓄电池和电动机的输出来达到调整车速的目的, 从而提高在复杂工况下行驶的车辆的燃油经济性, 同时降低排放[6]。在电池的荷电状态 (SOC) 较高时还可以关闭发动机, 只利用电机进行功率输出, 使发动机避免在怠速和低速工况下运行, 提高发动机的效率, 减少有害物质的排放[7]。 SHEV 的结构如图2所示。

混合动力车需根据不同的行车状况, 以及动力电池的实时参数来决定其相应的控制策略。“动力控制策略系统”分析和处理来自运行状况监控系统的数据, 判断此时的电动机应该处于发动机工作模式、动力电池工作模式, 或者是协同工作模式, 然后发出相应的控制命令。研究表明, 好的系统控制策略应是使发动机工作在其最大负荷的50%～65%, 同时需要兼顾汽车的动力性[8]。

策略控制的一个重要依据是动力电池的SOC值, 当SOC值处于正常工作区 (30%～75%) , 动力电池放电电流处于20～65 A范围内, 如果此时驾驶员对汽车加速的要求低于30%, 可采用动力电池驱动车辆。当驾驶员对加速的要求为30%～65%, 可利用此时发动机释放的多余能量给动力电池充电。当驾驶员对加速的要求为65%～80%, 由发动机独立驱动汽车, 直到其最大输出功率。当加速要求大于80%, 可由发动机和动力电池同时驱动车辆。

另外, 需考虑到动力电池安全性和寿命, 当其SOC值变化超出了上述范围, 需及时合理地发出相应的控制命令。当SOC大于80%时, 动力电池强制放电, 控制系统需改变此时的动力混合度的比例, 提高动力电池的占总输出功率的比例, 此时不再收回发动机产生的富裕能量。当SOC小于20%, 动力电池进入强制充电模式, 此时由发动机的输出功率的一部分要用于动力电池充电, 汽车此时完全由发动机驱动[9]。

3运行状况监控系统

“运行状况的监控系统”具备采集动力电池的电流、电压、温度, 以及车辆的刹车信号、离合器压力信号、行车速度等, 准确地获取这些信号是实现混合动力驱动汽车的关键所在。图3是“运行装况监控系统”的一个结构框图。 该系统采用两片TLE4275和一片LM2577作为系统的供电模块, 输入电压为6～18 V, 可满足车辆启动和特殊情况下导致的蓄电池输出电压不稳定而导致的监控系统瘫痪。

3.1 信号通道

处理器系统将采集到的各种信号进行处理后, 送至上层的动力策略控制系统, 并且上层的控制信号也要传送至底层。本系统采用两路CAN收发器完成这一任务。采用CAN总线技术, 不仅组网自由, 扩展性强, 实时性好, 可靠性高, 而且具有自诊断和监控能力, 它是一种十分有效的通信方式[10]。CAN总线具有以下特点:

(1) 无破坏性地基于优先权竞争的总线仲裁;

(2) 可借助接收滤波的多地址帧传送;

(3) 具有错误检测与出错帧自动重发送功能;

(4) 数据传送方式可分为数据广播式和远程数据请求式。

另外, 系统还具有一路RS 232收发器, 主要用于设计过程中的调试和产品生产过程中的质量检查。

3.2 电池电压和温度的测量

动力电池电压的测量方式取决于动力电池的具体情况, 本系统采用镍氢电池, 可分为12组电池, 每一组电池包括10节小电池, 每节电池电压1.2 V, 所以每组电压为12 V, 总电压为144 V。为确保测量系统适用于不同的工作状况, 尤其是考虑到充电时电池电压会适当上升, 特殊情况时电压可能达到20 V, 因此设计的测量范围应为0～20 V。

温度的测量采用数字温度传感器DS1860, 这种传感器可以采用多路传感器, 共一条数据线和一条电源线以及一条地线, 具备操作简单, 占用输入口少的优点。

3.3 充放电电流测量

动力电池充放电的大电流的测量可采用两种方式, 最常见的就是采用霍尔传感器。因此选择合适的霍尔传感器是精确测量电路的关键。霍尔传感器的磁场灵敏度或者称磁场的开起点要与电机型号和结构相匹配。不同的电机型号和不同的电机设计结构转子磁场有不同的磁场分布和磁场分布涨落。如果霍尔传感器的磁灵敏度太高或者太低, 由于转子磁钢和磁钢缝隙磁场分布的不规则涨落, 会导致位置传感器给出错误的信号。

此外, 还要考虑霍尔传感器芯片的抗静电能力, 霍尔传感器芯片的抗浪涌电压或抗浪涌电流能力。本文研究的系统采用型号为UGN3503UA的霍尔传感器。

在测量电路的设计中需注意的是该传感器的输出为毫安级电流, 因此必须选择合适的输入电阻将其转化为电压信号, 并采用精度较高的放大、采样电路。表1是本系统的一次实验结果。

4结语

燃油成本的提高和人们环保意识的增强, 使混合动力不再是高成本的代名词。目前国内尚无自主产权的混合动力车型上市, 因此本文对混合动力车的研究不仅为国内同行的研究工作提供了一些经验, 还具有打破国外技术垄断的作用, 且混合动力车因具备经济实用的特点, 相信混合动力的使用市场将会越来越大, 应用前景也会越来越广阔。

摘要：对混合动力汽车的“动力控制策略”和“运行状况的监控系统”进行了研究, 重点分析了实现混合动力驱动车辆的关键技术, 并给出一种新型混合动力汽车控制系统的设计方法。该系统汇集了先进的电子技术于汽车领域中, 因此具备精确的检测功能, 满足了混合动力车高效节能的油电混合驱动控制系统的要求, 同时增强了控制系统的稳定性和可靠性。

关键词：混合动力汽车,动力控制,霍尔传感器,控制策略

参考文献

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[4]余志生.汽车理论[M].北京:机械工业出版社, 2000.

[5]Takeshi A so, Masato Fukino, To shio Kikuchi Eiji Inada.Simulation Study of Third-generation Series Hybrid Sys-tem, 1998.

[6]Kenneth J Kelly, Matthew Zolot, Gerard Glinsky, et al.TestResults and Modeling of the Honda Insight Using ADVI-SOR[D].Society of Automotive Engineers, 2001.

[7]Cerruto E, Conso li A, Raciti A, et al.Energy Flows Manage-ment in Hybrid Vehicles by Fuzzy Logic Controller[A].E-lectro Technical Conference[C].1994, 3:1 314-1 317.

[8]蔡锐彬, 林慧斌.能源与汽车节能展望[J].机械开发, 2000 (1) :9-10.

[9]宋国华, 于雷, 莫飞, 等.混合动力车与传统汽油车的排放对比试验研究[J].汽车工程, 2007, 29 (10) :865-869.

混合动力电动汽车技术 第9篇

公安部消防局天津火灾物证鉴定中心与德国梅赛德斯-奔驰公司于2013年12月17日在公安部天津消防研究所南河试验基地联合举办了关于混合动力和纯电动车辆火灾危险源分析及应对方式技术研讨会。公安部消防局、北京、天津、黑龙江、广东、陕西等省市消防总队、中国人民武装警察部队学院等单位的火调专家和技术人员, 公安部天津消防研究所张清林所长、田亮副所长以及科技处、物证中心、重点实验室、基理室、质检中心等部门的专业技术人员共30余人参加了研讨会。

研讨会上, 天津火灾物证鉴定中心主任鲁志宝介绍了2012年“526”深圳比亚迪电动出租车火灾事故的调查过程;中国汽车技术研究中心樊彬工程师根据锂电池检测工作, 总结和分析了锂电池的火灾危险性;国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心综合部李毅主任根据科研工作情况介绍了电动汽车电池火灾灭火技术的研究进展和取得的成果;德国奔驰汽车公司技术人员马丁介绍了奔驰公司在汽车安全技术和电动汽车研发等方面的最新技术。

本次技术研讨会是继2012年汽车火灾模拟试验后公安部天津消防研究所和德国梅赛德斯-奔驰公司的第二次合作, 展示了天津消防研究所在新能源汽车火灾调查和科研方面的能力, 得到了全国火灾调查领域的高度认可, 报告会取得了预期的学术交流效果。

混合动力电动汽车的动力系统简述 第10篇

关键词：混合动力电动汽车,驱动系统,性能特点

混合动力汽车表示有多种动力参与汽车驱动，一般指燃油发动机和电机这两种动力，又称混合动力电动汽车。它综合了传统汽车引擎驱动电机驱动的优点，既能充分发挥燃料发动机持续工作时间长、动力性能好，又能发挥电动机无污染、低噪声的好处。并且，混合动力汽车可以在运行过程中维持电量的均衡，不像纯电动汽车要配备专用的充电器等配套设备。

混合动力电动汽车(Hybrd Electric Vehicle，简称HEV)的动力系统采用了两种动力装置，兼备了内燃机汽车和电动汽车优点，通过储能装置(蓄电池等)和控制系统对能量的调节，实现最佳的能量分配，达到整车的低排放、低油耗和高性能。按内燃机与电动机的连接方法可分为串联式、并联式和混联式。它将内燃机、电动机与一定容量的储能器件通过控制系统相结合，电动机既可以补充提供车辆起步、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和石油短缺的矛盾。与传统内燃机汽车相比，它的主要优点是采用了高功率的能量储存装置(飞轮、超级电容器或蓄电池)向汽车提供瞬时能量，可以提高效率、节省能源、降低排放，经济性和排放性明显改善，技术经济可行性较强。较之纯电动汽车，其主要优点：续使里程和动力性可达到内燃机汽车的水平;空调、真空助力、转向助力及其它辅助电器，借助原动机动力，无需消耗电池组有限电能，从而保证了乘坐的舒适性;而且混合动力汽车技术难度相对较小，成本相对较低。

混合动力电动汽车将原动机、电动机、能量储存装置 (蓄电池) 按某种方式组合在一起，有串联式、并联式和混合式三种布置形式。

1. 串联式驱动系统（Series Schedule，简称SHEV)

(1)结构特点。发动机带动发电机发电，其电能通过电动机控制器直接输送到电动机，由电动机产生电磁力矩驱动汽车。在发动机与驱动桥之间通过电实现动力传递，当发电机的发电功率大于电动机所需的功率时，控制器控制发电机向电池充电;而当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时，电池则向电动机提供额外的电能。

(2)性能特点。发动机功率是以汽车某一速度下稳定运行工况所需的功率选定的，当汽车运行工况变化，电动机所需的驱动功率与发动机输出功率不一致时，由控制器控制发电机向电池充电或使电池向电动机放电，电池充电和放电电流的大小由控制器根据电动机驱动功率的变化情况进行控制。这样的结构形式和控制方式使串联式混合动力电动汽车具有如下性能特点：

(1) 发动机工作状态不受汽车行驶工况的影响，始终在其最佳的工作区域内稳定运行，因此，发动机具有良好的经济性和低的排放指标。

(2) 由于有电池进行驱动功率“调峰”，发动机的功率只需满足汽车在某一速度下稳定运行工况所需的功率，因此可选择功率较小的发动机。

(3) 发动机与驱动桥之间无机械连接，因此，对发动机的转速无任何要求，发动机的选择范围较大，比如，可选用高速燃气轮机等效率高的原动机。

(4) 发动机与电动机之间无机械连接，整车的结构布置自由度较大。

(5) 发动机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能，需要功率足够大的发电机和电动机。

(6) 要起到良好的发电机输出功率平衡作用，又要避免电池出现过充电或过放电，就需要较大的电池容量。

(7) 发电机将机械能量转变为电能、电动机将电能转变为机械能、电池的充电和放电都有能量损失，因此，发动机输出的能量利用率比较低。串联式混合动力电动汽车发动机能保持在最佳工作区域内稳定运行这一特点的优越性主要表现在低速、加速等运行工况，而在汽车中、高速行驶时，由于其电传动效率低，抵消了发动机油耗低的优点，因此，串联式混合动力电动汽车更适用于在市内低速运行的工况。在繁华的市区，汽车在起步和低速时还可以关闭发动机，只利用电池进行功率输出，使汽车达到零排放的要求。

2. 并联式驱动系统（Parallel Schedule，简称PHEV)

(1)结构特点：发动机通过机械传动装置与驱动桥连接，电动机通过动力复合装置也与驱动桥相连，汽车可由发动机和电动机共同驱动或各自单独驱动。并联式混合动力电动汽车的结构形式更像是附加了一个电动机驱动系统的普通内燃机汽车。当汽车运行工况所需的功率超过了发动机的功率时，电动机从电池取得电能产生电磁力矩，并向驱动桥提供额外的驱动功率。有的并联式混合动力电动汽车也有发电机，但其主要作用是向电池充电，以保持电池的荷电状态(SOC)。

(2)性能特点：并联式混合动力电动汽车其发动机功率也是以汽车某一速度下稳定行驶工况所需的功率选定的，当汽车在低速或变速工况行驶时，需通过加速踏板和变速器来调节发动机的功率输出;而在汽车高速行驶，发动机的输出功率低于汽车行驶所需功率时，由控制器控制电动机协助驱动。这样的结构形式和控制方式，使并联式混合动力电动汽车具有如下性能特点：

(1) 发动机通过机械传动机构直接驱动汽车，无机电能量转换损失，因此发动机输出能量的利用率相对较高，当汽车的行驶工况使发动机在其最佳的工作范围内运行时，并联式的HEV燃油经济性比串联式的高。

(2) 有电动机进行“调峰”作用，发动机的功率也可适当减小。

(3) 当电动机只是作为辅助驱动系统时，功率可以比较小。

(4) 如果装备发电机，发电机的功率也可较小。

(5) 由于有发电机补充电能，比较小的电池容量即可满足使用要求。

(6) 由于并联式驱动系统的发动机运行工况要受汽车行驶工况的影响，因此在汽车行驶工况变化较多、较大时，发动机就会比较多地在不良工况下运行，因此发动机的排污比串联式的高。

(7) 由于发动机与驱动桥之间直接机械连接，需要通过变速装置来适应汽车行驶工况的变化。此外，发动机与电动机并联驱动，还需要动力复合装置，因此，并联式驱动系统其传动机构较为复杂。并联式驱动系统最适合于汽车在中、高速稳定行驶的工况。而在其它的行驶工况，由于发动机不在其最佳的工作区域内运行，发动机的油耗和排污指标不如串联式。并联式混合动力电动汽车也可实现零排放控制，在繁华的市区低速行驶时，可通过关闭发动机和使离合器分离，也可以使汽车以纯电动方式运行。但这样就需要功率足够大的电动机，所需的电池容量也相应要大。

3. 混联式驱动系统

混联式驱动系统是串联式与并联式的综合，发动机发出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电。发电机发出的电能由控制器控制，输送给电动机或电池，电动机产生的驱动力矩通过动力复合装置传送给驱动桥。混联式驱动系统的控制策略是：在汽车低速行驶时，驱动系统主要以串联方式工作;当汽车高速稳定行驶时，则以并联工作方式为主。

混联式驱动系统的结构形式和控制方式充分发挥了串联式和并联式的优点，能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统工作在最优状态，因此更容易实现排放和油耗的控制目标。

参考文献

[1]李兴虎.电动汽车概论.北京:北京理工大学出版社, 2005.8, 46-47.

[2]胡骅, 宋慧.电动汽车.北京:人民交通出版社, 2002.10, 1-3.

混合动力汽车呼之欲出 第11篇

混合动力汽车呼之欲出

当油价的大幅上涨再一次撩动我们紧绷的神经时，很多消费者开始把眼光转向了另外一类车型——“混合动力汽车”。尽管之前的很长一段时间，这类车型显得有些郁郁寡欢、甚至有一点点寂寞。但现在，围绕在它身边的人群似乎多了起来。

炽热的目光

昆明中升丰田汽车销售服务有限公司展厅经理忽春昉最近有一个新发现，在他们店里，越来越多的消费者对他们的丰田普锐斯表现出强烈的关注。作为中国第一代混合动力汽车，丰田普锐斯早在2年前就已经进入云南市场。

在忽春昉的记忆里，普锐斯刚到昆明的时候，也没有近段时间受到众多人的注目。一个值得注意的细节是，之前普锐斯的消费者基本都是社会名流和明星，因为他们为体现环保意识、表明社会责任感而购买。但最近，前来询问普锐斯的人相比前两年要多了很多。

有着相同感受的还有东风本田实田特约销售服务店销售经理王丽纳。已经上市的混合动力思域受众群大部分是高校教授、白领和一些从事公益事业的人员。但最近这个群体好像更宽了一些。

受访者提供的一些数据多少让大家对混合动力汽车的油耗有了一定了解：普锐斯最大的优势在于发动机是专门研发，由北美设计师为混合动力量身订做的，能提高燃油经济性50%——80%，其综合工况测试1.3L百公里耗油量为4.7L，常规车百公里耗油量为7.8L。思域混合动力厂家测算的数据为百公里油耗在4.7L左右，相当于同排量1.8L汽油车的一半。预计2008年底将实现小批量生产荣威混合动力汽车，在综合工况下混合动力轿车预计节油可高达25%。

昨天的梦想

很多经销商眼里，混合动力汽车已变得平常。但时光回到几年前，在他们的意识里，混合动力几乎只能是梦。

王丽纳是在2003年的一张报纸上偶然看到混合动力汽车报道的，她当时惊讶地发现汽车概念正在被颠覆，认为混合动力汽车的环保和节能一定会有广大的市场空间。

我们无法判断王丽纳当时有没有想过她以后的日子也会与报纸上的混合动力有很大关系，但一個既成事实是，从2007年12月1日下午2点后，在工作日内，她几乎每天都要看到混合动力汽车。虽然从表面上看，思域混合动力平淡得有些让人无法接受。当它与普通思域放在一起的时候，只能通过车身的贴花以及明显的贴纸才能分辨出来。不过，时间长了，她已经学会用尾部的HYBRID标志和颜色来区别。

直到今天，上汽荣威云南经销商云南鸿森汽车销售服务有限公司总经理邹云峰谈及混合动力汽车时，也坦承现实和想象的距离还是比较大的。7年前他就听说了混合动力，但当时对这概念还比较陌生，在心中还没有一个具体的雏形，总觉得这东西离自己还比较遥远。让他真正的近距离的见到混合动力车型是在2006年北京车展，是当时荣威混合动力车首次亮相。掀开了国内第一款面向产业化自主研发的混合动力轿车新篇章。更让他惊讶的是， 该车在外观和荣威750简直没有多大区别。

普锐斯探路

2006年，作为中国第一代混合动力汽车，丰田普锐斯于2006年进入云南市场，这款以环保、节能、时尚为开发理念的汽车在拉丁语中是“先驱”的意思。这款车的寓意很明白，就是向世人表明其想成为环保先驱的决心。丰田普锐斯在全球上市10年，全球超过百万辆的销售业绩，让“混合动力”在全世界受到了越来越多的关注。

2007年底，思域混合动力借东风本田汽车实田特约销售服务店这个载体高调入滇。当时，这款混合动力思域全国只有64家东风本田特约销售服务店取得了销售权，而云南省只有实田店一家。值得注意的是，虽然此次上市的思域混合动力是一款进口车型，但这是继丰田普锐斯、丰田雷克萨斯LS600之后，在中国上市的又一款混合动力车型。

近段时间又有很多声音频频传出，各种品牌的混合动力汽车将越来越多的进入云南市场。

复杂的市场迷局

厂家看好市场、经销商也满怀希望、消费者也跃跃欲试。可混合动力在云南到底卖得怎么样呢？

在采访过程中，部分受访者选择了沉默，也有的受访者选择了回避。但从一些不愿透露姓名的经销商得到的信息是，就目前云南的真实市场来讲，混合动力汽车的市场份额是极小的，有些品牌混合动力车的销量甚至可以忽略不计。也就是说，到目前为止，混合动力汽车在整个云南的销售并不乐观，甚至有些低迷。

从一些国内媒体的报道可以看出云南市场的一些端倪：在售的混合动力车目前只有普锐斯、思域和雷克萨斯等少数几个品牌，其中国产普锐斯受限于价格因素，进入中国市场两年仅销售了2500多辆，即使是今年3月初大幅降价2.4万元，其当月销量也仅58辆。

由于混合动力汽车价格不低导致许多人望洋兴叹的局面成为业内的共识。王丽纳认为，混合动力汽车是汽车工业领域的一个更高门槛，它代表了汽车工业最尖端的科技和环保理念，成本高昂，思域混合动力汽车高于普通思域售价近10万元。所以混合动力汽车还未到大众追捧的程度。

此外，尽管荣威混合动力有望今年年底在云南上市，但邹云峰还是对混合动力的前景表示出担忧。他发现目前车界在销的混合动力车型由于本身较高的制造成本等因素，在同等的汽油车型卖得风生水起的时候，基本上无人问津。比相同配置的汽油版车型贵10万元以上的价格，是消费者购买的最大拦路虎。按照每百公里节油2-3升，一年行驶20000公里计算，当前6元/升的油价，一年下来可最多节约3600元钱。照这样计算的话，即使将车开到报废，也无法收回多支出的购车成本。当然，另外一个问题也阻碍了这种车型的推广速度：维修保养。他说，目前国内的混合动力车型，无论是否属于国产，其使用的核心模块都是进口的，这就不可避免在日后的使用中会产生较高的维护费用。相对汽油车型在正常的维修保养过程中，4S店在技术支持和进零部件方面成本都会大大增加，而这些成本势必转嫁到消费者头上，在两种车型的选择中，面对高昂的维修费用，消费者在环保和现实支出的十字路口，大多会对混合动力车型望而却步。

3年的时间能给我们带来什么？能让一个懵懂少年长成英俊小伙，也可能让很多东西从默默无闻到闻名遐迩。但走了三年的混合动力汽车就真的止步了。没有，他们喊出了一个洪亮的声音：绝不放弃！

希望政府能部分“买单”

就目前看来，导致消费者与混合动力汽车基本没有交叉点的主要原因是较高的价差。不管是经销商还是消费者都表现出一个共同的愿望，希望政府能为这个环保事业的部分费用进行“买单”，在国外，这是个很通行的做法。邹云峰就明确表示，这类车型要想真正得到推广，除了产品本身质量外，宏观环境也是大因素，比如说政府是否出台相关购混合动力车型的补贴政策等。

现在，汽车厂家、经销商以及消费者可能最关心的一个问题就是 “下半年将对混合动力汽车进行减免购置税”的传言。尽管消息还没有最终权威发布，但仍挡不住众多人关注的热情。消息人士说，如果该项措施如期出台，下半年消费者购买柴油、混合动力汽车等，将可以享受全免17%的增值税，而只需要缴纳车价10%购置税的政策。目前海外多个市场上对新能源车型的优惠力度为10%～13%，因此该项政策将使国内对新能源车的扶持与国际正式接轨。

根据该项措施，一款售价20万元比普通车贵4万、但能节油30%的“中度”混合动力车，在减免10%即约2万的购置税后，与普通车的差价就缩小到了仅1万左右，按每百公里10升油耗，年行驶3万公里计算，差不多使用两年就可抵消成本，因此混合动力车型将因此具有相当竞争力。

目前，国内市场上的混合动力车型价格区间都在20万元以上，而随着更多厂家的进入，价格水平预计将下降，加上购置税的优惠措施，消费者购买和使用混合动力车的成本将大大降低。

前景看好

短期内政府究竟能否为混合动力产生的部分费用“买单”姑且不谈。但不管是国外还是国内，人们对这类车型的前景却是从未怀疑过。

目前，世界各个汽车企业对于新能源汽车的开发热潮也是一浪高过一浪。在全球市场范围内，混合动力车型的生产和销售已经颇具规模，面对这种情况，汽车厂商也一直在进行新能源汽车的开发，但是这些车型由于成本太高或技术还不成熟没能量产。因此，目前最理想的解决方案就是混合动力车型，从世界上第一款量产型混合动力车型问世以来，已经走过了十一个年头；相比之下在技术上已经非常成熟。虽然到目前为止，混合动力车型在全球汽车市场上的销售比例仅有1%左右，但是来自美国著名的资讯公司毕马威发布了一份针对汽车企业高管的调查报告显示，83%的受访者认为，未来5年内最流行的轿车将是混合动力车型。

王丽纳就乐观认为，由于不再生资源的日渐缺稀和人们环保意思逐渐加强，混合动力汽车一定会成为今后发展的主流。在未来数十年后，混合动力汽车和新能源汽车一定会占据整个汽车市场。

对于未来混合动力车的趋势，忽春昉也相信，未来10年汽油、柴油车不会完全消失，但在节能、环保的社会大背景下，混合动力市场必将成为一个群雄逐鹿的经营领域。

混合动力究竟是什么

混合动力汽车究竟是采用什么原理工作？目前在售的混合动力车型具体的工作方式是什么 ？

从基本的工作原理这个角度出发，业界人士将目前市场上的混合动力汽车概括为三种：

一种是以发动机为主动力，电动马达作为辅助动力的“并联方式”。这种方式主要以发动机驱动行驶，利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征，在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时，用电动马达辅助驱动的方式來降低发动机的油耗。这种方式的结构比较简单，只需要在汽车上增加电动马达和电瓶。

另外一种是，在低速时只靠电动马达驱动行驶，速度提高时发动机和电动马达相配合驱动的“串联、并联方式”。启动和低速时是只靠电动马达驱动行驶，当速度提高时，由发动机和电动马达共同高效地分担动力，这种方式需要动力分担装置和发电机等，因此结构复杂。

还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”，发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动系统只是电动马达，但因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力汽车的一种。

上市车型四大特点

从目前了解到的一个情况是，目前上市的主要车型都有各自特点。

电力为主，发动机为辅：一汽丰田普锐斯是国内第一款上市销售的混合动力车，它在2006年就已经投放市场，也是国内消费者最熟悉的混合动力车。国内销售的这款普锐斯已经是第2代车型，它的技术在混合动力领域算是比较成熟的。在多数情况下，普锐斯仅靠电动机的动力即可正常行驶，高速行驶或需要急加速时汽油机才会介入。当电量不足的时候，发动机会强制工作，带动发电机对其充电。在自由滑行或制动过程中，电动机又可逆变为发电机，对电池进行充电。

发动机为主，电力为辅：东风本田思域混合动力在多数情况下，都是靠一台1.3L的汽油机提供动力，电动机只会在加速或高速行驶时进行辅助工作。仅在低速巡航等状态下，才可以实现完全靠电动机驱动。混合动力版思域同样可以在车辆滑行时对电池进行充电，制动停车之后发动机也会停止工作，但如果松开制动踏板，发动机又会恢复到怠速运转。

电力提供有限辅助：别克君越Eco-Hybrid油电混合动力车将是国内市场上首款采用混合动力技术的中级车。这款车在现有的2.4L发动机基础上增加了一套独立的电机-镍氢电池组动力辅助系统。在车辆减速和静止状态下发动机会自动切断燃油供应，在起步和加速等动能需求大的工况下，电动机自动启动发动机并提供辅助动力，而当匀速行驶时则能自动对电池组进行智能充电。

并联混合动力汽车动力性能仿真 第12篇

超级电容式并联混合动力汽车结构

并联混合动力汽车的动力系统部件包括一个动力总成 (含发动机和变速器) 、电池组和电动机。动力总成和电动机都可以给汽车提供动力, 电动机还可作为发电机给电池充电。一般情况下, 并联混合动力汽车的变速器默认为五速, 默认的控制策略是并联电动机辅助策略, 混合动力汽车的负载为恒电功率负载。并联混合动力汽车的结构图如图1所示。

整车动力性能仿真

汽车动力性能指标中, 主要以汽车的最高车速、最大爬坡度和百公里加速时间来作为考量指标。ADVISOR本身自带有很多典型车辆的模块, 由于软件的源代码公开, 所以用户可根据自身需求修改模型。本车动力性能设计的要求为最大车速v≥140km/h, 最大爬坡度为15%, 0~100km/h的加速时间t14s。

本款混合动力汽车仿真模型, 仿真思路是以向后仿真为主, 向前仿真为辅。

整车动力系统技术参数

根据上述仿真流程, 在仿真前先要输入整车参数, 如整车质量、风阻系数等, 通过其中的变量编辑按钮直接修改并保存, 也可通过其Matlab-M文件来进行修改, 如发动机的万有特性等。经反复对参数进行匹配, 设定整车仿真参数见表1。

1.仿真参数选择

我国主要以E C E_E U D C循环工况为主, 在A D V I S O R仿真参数输入界面中, 选择C Y C_E C E_EUDC循环工况, 在该工况中, 总行驶时间为1 225s, 总行驶里程为10.93km, 最大行驶速度为120km/h, 平均速度为32.12km/h, 最大加速度为1.06m/s, 行驶过程中共停车13次。

在加速度性能测试选项中, 换挡延迟时间为默认值0.2s, 选择所有系统都可用, 选择0~100km/h所用时间、最高加速度和最高车速为输出的结果。在爬坡性能测试选项中, 爬坡速度为36.8km/h, 选择所有系统可用。

2.仿真结果分析

汽车行驶速度随时间变化如图2所示, 车速接近循环行驶工况的车速。图3所示超级电容作为蓄电池荷电状态的SOC曲线图, 每个抖动弯曲表明该电动汽车在行驶过程中频繁加减速过程中不断地回收能量给超级电容充电。由图3可知, 超级电容的荷电状态SOC在一段时间内变化比较平缓, 波动幅度较小, 有利于延长超级电容的使用寿命。汽车在该循环工况下, 当加速时, 电动机提供辅助驱动, 当减速或停车时, 电动机回收制动能量。

利用ADVISOR建立的仿真模型对该车进行动力性能仿真, 见表2, 仿真值与设计值对比表明整车设计和参数匹配方案可行, 且满足动力性能设计要求。

结语