汽修專業(yè)畢業(yè)論文40754

1、武漢XXXX職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文題 目： 混合動力汽車的探索與研究汽車運(yùn)用工程系汽車檢測與維修技術(shù)專業(yè)11級02班學(xué) 號 110216 姓 名 XXXXX 指導(dǎo)老師 XXXXX 成 績 完成日期 2013 年 11 月摘要中國汽車業(yè)的發(fā)展思路應(yīng)該轉(zhuǎn)移到務(wù)實(shí)而量力而行的方向了。氫動力燃料電池車，是一項(xiàng)必須關(guān)注的前沿技術(shù)，但僅僅是“關(guān)注”即可。而混合動力車的研發(fā)倒應(yīng)該是當(dāng)務(wù)之急。一是混合動力車并非什么遠(yuǎn)在天邊的高科技，又有成熟的商品化車型可借鑒。二是混合動力車特別適合中國大城市交通普遍擁堵，汽車頻繁制動的國情，節(jié)能治污的效果可以發(fā)揮到極致。 其實(shí)，如果中國的油價繼續(xù)攀升，道路擁堵又難以根本改善，市場的

2、混合動力車的需求就會非常迫切。合資生產(chǎn)或者進(jìn)口混合動力車，一定很快就會被精明的生產(chǎn)商或經(jīng)銷商提到議事日程?；旌蟿恿噷⑹侵袊囀械男律虣C(jī)。關(guān)鍵詞:混合動力 關(guān)鍵技術(shù) 現(xiàn)狀 前景前言 進(jìn)入21世紀(jì)以來，能源安全與氣候變化成為國際社會關(guān)注的焦點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)交通領(lǐng)域的健康可持續(xù)發(fā)展，世界主要汽車生產(chǎn)國進(jìn)一步加快推動節(jié)能與新能源汽車的發(fā)展，預(yù)計(jì)未來3-5年內(nèi)，全球節(jié)能與新能源汽車將進(jìn)入一個快速產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的階段。根據(jù)機(jī)電混合度的不同，混合動力汽車與傳統(tǒng)燃油汽車相比能夠?qū)崿F(xiàn)10%-40%的節(jié)油效果，常規(guī)排放物和CO2排放也顯著降低，并具有性能穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)，不依賴于新建配套設(shè)施，因此被認(rèn)為是近中期比較現(xiàn)實(shí)和有

3、效的新能源汽車產(chǎn)品，會在未來2-3年內(nèi)將成為汽車市場的主要競爭者。 為了推動包括混合動力汽車在內(nèi)的節(jié)能與新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，我國政府目前局部小規(guī)模示范應(yīng)用的基礎(chǔ)上，近期將組織開展大規(guī)模推廣應(yīng)用工程，相關(guān)政府部門也在加緊制定專項(xiàng)財(cái)政補(bǔ)貼方案，隨著我國政府積極推動的以混合動力汽車為主的節(jié)能與新能源汽車大規(guī)模推廣應(yīng)用工程的啟動，將進(jìn)一步突破我國節(jié)能與新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化瓶頸、降低制造成本、培育產(chǎn)業(yè)鏈，并在局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)顯著的節(jié)能 減排效果，加速啟動我國節(jié)能與新能源汽車市場。一、混合動力汽車的概念 混合動力電動汽車(Hybrid Electric Vehicle，簡稱HEV)是將電驅(qū)動與輔助動力單元(

4、Auxiliary Power Unit，簡稱APU)合用到一輛車上。這個輔助動力單元實(shí)際上是一個燃燒(或消耗)某種燃料的原動機(jī)或動力發(fā)電機(jī)組。燃料可以是汽油、柴油等汽車的傳統(tǒng)燃料，也可以是甲醇、乙醇、液化石油氣、天然氣、氫氣等代用燃料。原動機(jī)可以是內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動機(jī)等熱機(jī)，也可以是燃料電池。車載動力源有多種：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內(nèi)燃機(jī)車的發(fā)電機(jī)組，當(dāng)前混合動力汽車一般是指內(nèi)燃機(jī)車發(fā)電機(jī)，再加上蓄電池的電動汽車。二、混合動力汽車分類（一）、根據(jù)混合動力驅(qū)動模式，混合動力系統(tǒng)主要分為以下三類: 1、串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機(jī)直接帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的

5、電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機(jī)轉(zhuǎn)化為動能，最后通過變速機(jī)構(gòu)來驅(qū)動汽車。在這種聯(lián)結(jié)方式下，電池就象一個水庫，只是調(diào)節(jié)的對象不是水量，而是電能。電池對在發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能量和電動機(jī)需要的能量之間進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保證車輛正常工作。這種動力系統(tǒng)在城市公交上的應(yīng)用比較多，轎車上很少使用。 2、并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調(diào)工作，也可以各自單獨(dú)工作驅(qū)動汽車。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單，成本低。本田的Accord和Civic采用的是并聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。 3、混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)?；?/p>

6、聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的特點(diǎn)在于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)構(gòu)或通過齒輪系，或采用行星輪式結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電動機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。此聯(lián)結(jié)方式系統(tǒng)復(fù)雜，成本高。Prius采用的是混聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。（二）、根據(jù)在混合動力系統(tǒng)中，電機(jī)的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重，也就是常說的混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為以下四類： 1、微混合動力系統(tǒng)。這種混合動力系統(tǒng)在傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)上的啟動電機(jī)（一般為12V）上加裝了皮帶驅(qū)動啟動電機(jī)（也就是常說的Belt-alternat

7、or Starter Generator, 簡稱BSG系統(tǒng)）。該電機(jī)為發(fā)電啟動(Stop-Start)一體式電動機(jī)，用來控制發(fā)動機(jī)的啟動和停止，從而取消了發(fā)動機(jī)的怠速，降低了油耗和排放。從嚴(yán)格意義上來講，這種微混合動力系統(tǒng)的汽車不屬于真正的混合動力汽車，因?yàn)樗碾姍C(jī)并沒有為汽車行駛提供持續(xù)的動力。在微混合動力系統(tǒng)里，電機(jī)的電壓通常有兩種：12v 和42v。其中42v主要用于柴油混合動力系統(tǒng)。 2、輕混合動力系統(tǒng)。代表車型是通用的混合動力皮卡車。該混合動力系統(tǒng)采用了集成啟動電機(jī)（也就是常說的Integrated Starter Generator，簡稱ISG系統(tǒng)）。與微混合動力系統(tǒng)相比，輕混合動

8、力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機(jī)控制發(fā)動機(jī)的啟動和停止，還能夠?qū)崿F(xiàn)：（1）在減速和制動工況下，對部分能量進(jìn)行吸收；（2）在行駛過程中，發(fā)動機(jī)等速運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動需求和發(fā)電機(jī)的充電需求之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。輕混合動力系統(tǒng)的混合度一般在20以下。 3、中混合動力系統(tǒng)。該混合動力系統(tǒng)同樣采用了ISG系統(tǒng)。與輕度混合動力系統(tǒng)不同，中混合動力系統(tǒng)采用的是高壓電機(jī)。另外，中混合動力系統(tǒng)還增加了一個功能：在汽車處于加速或者大負(fù)荷工況時，電動機(jī)能夠輔助驅(qū)動車輪，從而補(bǔ)充發(fā)動機(jī)本身動力輸出的不足，從而更好的提高整車的性能。這種系統(tǒng)的混合程度較高，可以達(dá)到30左右，目前技術(shù)已經(jīng)成熟，應(yīng)用廣泛。 4、完全混

9、合動力系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了272-650v的高壓啟動電機(jī)，混合程度更高。與中混合動力系統(tǒng)相比，完全混合動力系統(tǒng)的混合度可以達(dá)到甚至超過50。技術(shù)的發(fā)展將使得完全混合動力系統(tǒng)逐漸成為混合動力技術(shù)的主要發(fā)展方向。三、混合動力汽車的關(guān)鍵技術(shù)（一）、混合動力電動汽車用電池的開發(fā)研制以及充放電特性和電池管理系統(tǒng)的研究 在混合動力電動汽車上要求電池不但要具備較高的能量密度，而且要求較高的功率密度及充放電效率。電池的荷電狀態(tài)(State of Charge，簡稱為SOC)是表示電池使用特性的重要參數(shù)。經(jīng)無數(shù)次不同電流的充放電循環(huán)后，電池的SOC如何定義和判斷至今仍有待于研究。（二）、動力分配裝置的研制 動力分

10、配裝置是以機(jī)械的方式將混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)以及發(fā)電機(jī)結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)不同驅(qū)動方式的組合及分離。其要求是：能自動、快捷、方便的實(shí)現(xiàn)驅(qū)動方式的組合、轉(zhuǎn)化和分離；高效、可靠、輕量化、成本低。（三）、能量管理系統(tǒng)的研制 能量管理系統(tǒng)就是根據(jù)駕駛員的指令，電池的荷電狀態(tài)(SOC)、充放電效率，內(nèi)燃機(jī)(或燃料電池)的最佳工況，電機(jī)及發(fā)電機(jī)的效率等信息，以決定在不同行駛工況下自動實(shí)現(xiàn)不同驅(qū)動方式及控制策略，使汽車永遠(yuǎn)運(yùn)行在最佳工況。（四）、高效低成本輔助動力單元(APU)的研制 適用于混合動力系統(tǒng)的原動機(jī)小型、高速直噴式汽油機(jī)，高速燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動機(jī)等的優(yōu)化設(shè)計(jì)，發(fā)電機(jī)、燃料電池的性能改進(jìn)等，

11、都是今后混合動力電動汽車輔助動力單元實(shí)用化的重要組成部分。 混合動力電動汽車將是今后相當(dāng)長時間內(nèi)汽車的主要結(jié)構(gòu)方式。其技術(shù)的進(jìn)步將代表汽車今后發(fā)展的方向。四、混合動力汽車的開發(fā)前景 目前電動汽車推廣應(yīng)用中的最大障礙是受電池性能的制約。主要問題是： 1、電池極低的比能量密度 2、過重的電池組使整車重量增加 3、有限的續(xù)駛里程與較低的動力性能 4、汽車輔助功能的使用受到限制 5、電池組昂貴的價格及有限的循環(huán)壽命 由于以上困難，在燃料電池尚未大量應(yīng)用到電動汽車上之前，混合動力電動汽車是解決環(huán)境和能源問題的可行方案。最新研究表明，使用燃料電池的電動汽車，為了更好的發(fā)揮燃料電池的作用，采用混合動力系統(tǒng)是

12、最佳的選擇。 就目前的形勢來看，混合動力電動車擁有的特點(diǎn)是混合動力電動汽車具備了良好的動力性能、良好的燃油經(jīng)濟(jì)性、清潔環(huán)保、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，但為了達(dá)到提高車輛的動力性、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性, 就需要采用當(dāng)代最先進(jìn)的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)深入分析低油耗特性； 選擇比功率、比能量和效率最高、扭矩密度最大的電機(jī), 研究它的低速大轉(zhuǎn)矩、效率和再生制動能量回饋性能； 經(jīng)過周密分析和試驗(yàn)研究特性, 最佳選擇各自高性能區(qū)段的組合與疊加。另一方面，混合動力汽車成本過高絕對是目前混合動力電動汽車推廣應(yīng)用的主要難點(diǎn), 這是因?yàn)榛旌蟿恿ζ嚦艘酝膭恿ρb置外, 至少還必須安裝電池, 其成本不可能降至普通汽車的水準(zhǔn)。因此, 混合動力汽車技

13、術(shù)發(fā)展的首要難題是降低成本, 這也是今后有待解決的最大難題, 特別是必須降低動力電池、電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)、電子控制系統(tǒng)等的成本。還有，要提高汽車行駛過程中的能量再生利用效率，.就得從汽車制造階段著手, 設(shè)計(jì)改進(jìn)汽車動力系統(tǒng), 滿足汽車再生制動回收要求，加強(qiáng)混合動力電動汽車的可靠性, 解決動力電池的使用壽命和可靠性問題, 是混合動力電動汽車推廣應(yīng)用的前提。但是在國際能源緊缺，混合動力可以很好的節(jié)省汽車行進(jìn)過程中減速、下坡過程的能量消耗，同時其排量低、污染小，也是未來汽車發(fā)展的必然趨勢。五、混合動力的發(fā)展現(xiàn)狀（一）、國外混合國外混合動力汽車的發(fā)展自1995年起，世界各大汽車生產(chǎn)廠商已將研究的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了混

14、合動力汽車的研究開發(fā)。日本豐田汽車公司開發(fā)了混合動力轎車。美國三大汽車公司均開發(fā)了包括轎車、面包車、貨車在內(nèi)的混合動力汽車。目前，混合動力汽車技術(shù)及市場均被看好。 日本國內(nèi)擁有的混合動力電動汽車已超過7萬輛，預(yù)汁在2010年將達(dá)到210萬輛。美國通用公司將在5年內(nèi)銷售100萬輛混合動力汽車。目前本豐田汽車公司是走在混合動力汽車研發(fā)展前沿的汽車公司，開發(fā)的混合動力汽車已達(dá)到實(shí)用化水平。1997年，豐田推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力汽車，其后又在2001年相繼推出了混合動力面包車和皇冠轎車。到2002年底，豐田汽車公司生產(chǎn)的混合動力汽車在日本國內(nèi)和海外的累計(jì)銷量均突破了10萬輛，現(xiàn)在已經(jīng)在全

15、世界20多個國家上市銷售。豐田混合動力系統(tǒng) (THS)電子控制裝置的特點(diǎn)是:可分別利用電能、汽油或兩者組合同時工作。根據(jù)車速和負(fù)荷情況，THS可以控制每種能源所提供的功率比例，以保證汽車按最有效的模式運(yùn)行。在車輛的行駛過程中，乘客對THS的轉(zhuǎn)換是感覺不到的。THS系統(tǒng)的關(guān)鍵部分是功率分流裝置。該裝置利用一套行星齒輪組將發(fā)動機(jī)功率直接傳遞到車的前輪和發(fā)電機(jī)上。電控式變速器將汽油機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的功率輸出加以混合，從而達(dá)到汽車加速和減速的需要。2002年，豐田混合動力面包車投產(chǎn)，其混合動力系統(tǒng)采用了世界首次批量生產(chǎn)的電動4輪驅(qū)動及4輪驅(qū)動力/制動力綜合控制系統(tǒng)，它給混合動力汽車的行駛性能帶來了革

16、命性的改進(jìn)。所有這些都表明豐田公司在普及混合動力系統(tǒng)的低燃耗、低排放和改進(jìn)行駛性能方面已經(jīng)走在了世界同業(yè)前列。豐田汽車公司計(jì)劃2012年在其全部汽車產(chǎn)品上采用汽油電力混合動力發(fā)動機(jī)，以提高燃油經(jīng)濟(jì)性和降低排放污染。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國市場上售出混合動力汽車接近7萬輛，2002年美國的混合動力汽車市場規(guī)模達(dá)到35000輛。美國已有近20個城市在試用混合動力公共汽車。歐洲各大汽車廠商也紛紛推出了混合動力汽車。法國BE集團(tuán)先后推出了貝靈格型和薩拉型混合動力汽車。排放量較同類普通汽車降低35%，一次行程可高達(dá)1000km。（二）、國內(nèi)混合動力汽車開發(fā)情況 國內(nèi)90年代末期開始了混合動力汽車的研發(fā)工作。199

17、9年，清華大學(xué)與廈門金龍聯(lián)合汽車工業(yè)有限公司合作研制成功國內(nèi)第一輛混合動力輕型客車。2001年底，國家863電動汽車科技攻關(guān)項(xiàng)目正式啟動，第一批項(xiàng)目中主要是混合動力車，目前正在進(jìn)行當(dāng)中。一汽和東風(fēng)汽車集團(tuán)聯(lián)合所在地的高校和研究所，在各自客車底盤上，研發(fā)混合驅(qū)動公共汽車和大型客車。此外，東風(fēng)電動汽車公司還承擔(dān)了混合動力轎車的研究開發(fā)。十五目標(biāo)是攻克關(guān)鍵技術(shù)、推出新產(chǎn)品，主要研究內(nèi)容包括:發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、蓄電池等各種單元技術(shù)；各系統(tǒng)的電子控制技術(shù)和整車的動力系統(tǒng)優(yōu)化與控制技術(shù),應(yīng)節(jié)省燃料50%，排放下降80%；制動能量回收技術(shù),應(yīng)能回收30%制動能量。目前東風(fēng)電動車輛股份有限公司開發(fā)出混合動力汽車

18、。其中，EQ720OHEV型混合動力轎車以風(fēng)神藍(lán)鳥轎車為平臺，以滿足未來城市公務(wù)、出租用車需求為目標(biāo)，最大限度利用東風(fēng)公司現(xiàn)有產(chǎn)品平臺及社會資源開發(fā)而成，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品系列化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。主要技術(shù)參數(shù):最高車速160km/h, 鋰離子電池。EQ6110V型混合動力城市公交車采用混聯(lián)方案，專為2008年北京奧運(yùn)會公交用車而開發(fā)。主要性能參數(shù):采用東風(fēng)康明斯6BTA型柴油機(jī)(最大轉(zhuǎn)矩488Nm，額定轉(zhuǎn)速2200r/min；中科院電工所研制的交流電機(jī)，純電池電動運(yùn)行最高車速31km/h；最大功率27kW，最大電流119；發(fā)動機(jī)和電機(jī)混合驅(qū)動最高車速72km/h。 天津清源電動車輛有限公司開發(fā)出混合

19、動力中型客車。其主要技術(shù)特點(diǎn):使用燃油和電力雙能源，同時兼顧了傳統(tǒng)汽車的方便性和電動汽車的環(huán)保性能；排放達(dá)到歐標(biāo)準(zhǔn)，燃油經(jīng)濟(jì)性提高15%以上,適于城市和城際之間的公共交通。 深圳明華環(huán)保汽車有限公司開發(fā)出混合動力電動輕型客車。其技術(shù)特點(diǎn):采用并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，內(nèi)燃機(jī)采用達(dá)到歐II排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī),電動機(jī)采用國際先進(jìn)的異步交流電機(jī)，具有變頻調(diào)速的矢量控制系統(tǒng)；自身反充功能:內(nèi)燃機(jī)做動力源驅(qū)動車輛行駛中可同時通過電動機(jī)/發(fā)電機(jī)功能互換將發(fā)動機(jī)用作發(fā)電機(jī)為車載蓄電池組充電以補(bǔ)充能量，提高電驅(qū)動續(xù)駛里程。 第一汽車集團(tuán)公司、美國電動車(亞洲)公司、汕頭國家電動汽車試驗(yàn)示范區(qū)三方共同合作推出一款混合動

20、力轎車-CA718OAE。該款串聯(lián)式的混合動力轎車屬中高檔，13kW汽油機(jī)，l5kW直流電機(jī)， 高車速可達(dá)135km/h。 鉛酸電池，42前驅(qū)動形式，最144V(105Ah)六、我國發(fā)展混合動力汽車的機(jī)遇與挑戰(zhàn)（一）、機(jī)遇 在常規(guī)汽車技術(shù)開發(fā)方面, 國內(nèi)外存在明顯的技術(shù)差距, 由于合資外方對核心技術(shù)的保護(hù)和不轉(zhuǎn)讓, 為滿足巨大的市場需求, 應(yīng)對競爭對手, 縮短新品推出周期, 目前中國幾大汽車廠商均采取引進(jìn)國外企業(yè)先進(jìn)、成熟的產(chǎn)品進(jìn)行組裝生產(chǎn)或進(jìn)行適應(yīng)性改造的方式, 這無形削弱了企業(yè)進(jìn)行自主開發(fā)的意愿和動力, 對外方產(chǎn)生高度依賴性。而長此以往, 中國汽車產(chǎn)業(yè)將陷入“ 引進(jìn)落后再引進(jìn)”的惡性循環(huán), 中國將名副其實(shí)地成為世界汽車的裝配中心。因此, 混合動力汽車作為一種新興的節(jié)能環(huán)保型汽車, 其技術(shù)和市場仍然處于一種蓬勃的發(fā)展階段, 國內(nèi)外還不存在明顯的代差, 重視和扶持我國的混合動力汽車產(chǎn)業(yè), 是快速縮短與世界汽車技術(shù)水平差距的發(fā)展良機(jī), 也是保障我國汽車行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的重要機(jī)遇。