精選混合動力發(fā)展簡介講義

（優(yōu)選）混合動力發(fā)展簡介當前第1頁\共有46頁\編于星期一\11點主要內容：1、混合動力汽車原理及分類2、混合動力汽車的性能特點3、現狀及國內外發(fā)展趨勢當前第2頁\共有46頁\編于星期一\11點1、混合動力汽車原理及分類當前第3頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類混合動力汽車定義:多于一種能量轉換器來提供驅動動力的混合型汽車--------國際電工委員會電動汽車技術委員會又稱復合動力汽車（HybridPower

Automobile），指車上裝有兩個以上動力源：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內燃機車的發(fā)電機組，當前復合動力汽車一般是指內燃機車發(fā)電機，再加上蓄電池的汽車。----------百度HybridElectricVehicle簡稱為HEV：是在一輛汽車上同時配備電力驅動系統(tǒng)和輔助動力單元(APU)的汽車，其中APU是燃燒某種燃料的原動機或由原動機驅動的發(fā)電機組。--------多數論文當前第4頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類混合動力汽車地位:隨著世界各國環(huán)境保護的措施越來越嚴格，替代燃油發(fā)動機汽車的方案也越來越多，例如氫能源汽車、燃料電池汽車、混合動力汽車等。但目前最有實用性價值并巳有商業(yè)化運轉的模式，只有混合動力汽車。新能源汽車時代的過渡客當前第5頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類最常用分類方法：1、根據動力源數量及動力傳遞方分類：2、按照混合度分類：串聯型(SHEV)并聯型(PHEV)混聯型(SP-HEV)弱混合(MicroHEV)中度混合(MicroHEV)完全混合(MicroHEV)當前第6頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（1）串聯式混合動力系統(tǒng)(SHEV)結構特點：發(fā)動機機械能轉換為電能。用發(fā)動機直接帶動發(fā)電機發(fā)電，電能直接輸送到電池或電動機，電動機驅動汽車，電池作為發(fā)動機輸出和電動機需求的調節(jié)裝置。發(fā)動機的運行獨立于車速和道路情況，適用于市內常見的頻繁起步、加速和低速運行工況。當前第7頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（1）串聯式混合動力系統(tǒng)(SHEV)應用：主要用城市大客車適用于城市內頻繁起步和低速運行工況，可以將發(fā)動機調整在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉，通過調整電池和電動機的輸出來達到調整車速的目的。發(fā)動機避免了怠速和低速運轉的工況，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了廢氣排放。但是它的缺點是能量幾經轉換，機械效率較低。當前第8頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（1）串聯式混合動力系統(tǒng)(SHEV)應用實例：福特“新能級－2010”

其電池采用燃料電池，在城市市區(qū)行駛時全部由燃料電池驅動電動機，電動機通過減速器（變速器）和驅動橋驅動車輪，達到了“零排放”要求。當高速及爬坡時，則由發(fā)動機-電動機組和燃料電池組共同向電動機供電，驅動車輪。當前第9頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（2）并聯式混合動力系統(tǒng)(PHEV)結構特點：發(fā)動機與電動機并聯，可以同時，也可分別給車輪提供驅動力。電動機還可以用作發(fā)電機，以平衡發(fā)動機所受的載荷，使其能在最佳工況點附近運行。由于發(fā)動機的機械能可直接輸出到汽車驅動橋，中間沒有能量的轉換，所以系統(tǒng)效率較高，燃油消耗也較少。但由于發(fā)動機與車輛驅動輪之間有直接的機械連接，發(fā)動機不是都在最佳工況點附近運行，其會受到汽車具體行駛工況的影響。當前第10頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（2）并聯式混合動力系統(tǒng)(PHEV)應用：廣泛應用發(fā)動機和電動機共同驅動汽車，發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅動又可以單獨驅動。當只有發(fā)動機提供動力時，更接近傳統(tǒng)的汽車驅動系統(tǒng)，機械效率損耗與普通汽車差不多，但是又多了一套動力系統(tǒng)，所以得到比較廣泛的應用。當前第11頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（2）并聯式混合動力系統(tǒng)(PHEV)應用實例：大眾“高爾夫”在車輛自靜止起步時，高爾夫TDIHybrid單獨以電動馬達作為驅動來源；而在高速巡航時，TDI柴油引擎則為主要的動力來源。唯有在進行超車或急加速等操駕時，TDI柴油引擎和電動馬達同時啟動，提供最充沛的動力輸出。而車輛等紅燈或靜止時，TDI引擎更會完全熄火，以達到省油節(jié)能的功效。當前第12頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（2）并聯式混合動力系統(tǒng)(PHEV)應用實例：大眾“高爾夫”CO2排放量可達到89g/km的優(yōu)異水平，而每升29公里(折合百公里油耗3.5L)的平均油耗成績也相當杰出。高爾夫TDIHybrid采用柴油引擎、電動馬達的混合動力，搭載高效能三缸、1.2升共軌式柴油引擎，輸出75匹最大馬力和18.2公斤米最大扭力。而一具27匹馬力、14.2公斤米扭力的電動馬達則與TDI引擎串聯，除了提供額外動力外，此具電動馬達也取代傳統(tǒng)的起動馬達和發(fā)電機功能，以達到精簡體積、重量的功效。當前第13頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（3）混聯式混合動力系統(tǒng)(SP-HEV)結構特點：包含了串聯式和并聯式的特點。動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)電機和電動機。根據助力裝置不同，它又分為發(fā)動機為主和電機為主兩種。以發(fā)動機為主的形式中，發(fā)動機作為主動力源，電機為輔助動力源；以電機為主的形式中，發(fā)動機作為輔助動力源，電機為主動力源。該結構的優(yōu)點是控制方便，缺點是結構比較復雜。當前第14頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（3）混聯式混合動力系統(tǒng)(SP-HEV)應用：發(fā)展趨勢在汽車低速行駛時，驅動系統(tǒng)主要以串聯方式工作；當汽車高速穩(wěn)定行駛時，則以并聯工作方式為主；在減速或制動時，系統(tǒng)通過電動機發(fā)電將能量回收到電池（蓄電池）中。混聯式混合動力系統(tǒng)(SP-HEV)，充分發(fā)揮了串聯式和并聯式的優(yōu)點，能夠使發(fā)動機、發(fā)電機、電動機等部件進行更多的優(yōu)化匹配，從而在結構上保證了在更復雜的工況下仍能使系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作，所以更容易達到控制排放和油耗的目的。當前第15頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（3）混聯式混合動力系統(tǒng)(SP-HEV)應用實例：豐田Prius總成包括兩個動力源，發(fā)動機與電動機，屬于以電機為主動力源的混聯式混合動力總成汽車。豐田Pruis混合動力系統(tǒng)有一個特點，就是采用行星齒輪變速結構，變速器內置動力分離裝置，行星齒輪機構巧妙地將減速器、發(fā)電機和電動機等動力部件偶合在一起，同時行星齒輪又起到無級變速器的功能，結構十分緊湊，形成一個集成化混合動力總成系統(tǒng)。當前第16頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（3）混聯式混合動力系統(tǒng)(SP-HEV)應用實例：豐田Prius啟動以及中速以下行駛，此時發(fā)動機效率低下，因此Prius的發(fā)動機關閉，僅由大功率電動機驅動車輛當前第17頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（3）混聯式混合動力系統(tǒng)(SP-HEV)應用實例：豐田Prius在常規(guī)行駛時，發(fā)動機作主動力源，由動力分離裝置將動力分成兩路，一路驅動發(fā)電機進行發(fā)電，產生的電力驅動電動機運轉，系統(tǒng)會自動對兩條路徑的動力進行最佳分配，以達到效率的最大化。當前第18頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（3）混聯式混合動力系統(tǒng)(SP-HEV)應用實例：豐田Prius當要加速時，電池組會加進來為電動機供電，增強電動機輸出功率當前第19頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類（3）混聯式混合動力系統(tǒng)(SP-HEV)應用實例：豐田Prius當減速或制動時，則由車輪的慣性力驅動電動機。這時電動機變成了發(fā)電機，車輛制動能量轉換成了電能（上圖）。電池組電量保持在一個恒定水平。當系統(tǒng)發(fā)現電池組電量下降會啟動發(fā)動機驅動發(fā)電機發(fā)電，向電池組充電（下圖）。當前第20頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類三種類型的比較當前第21頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類弱混合技術中,電功率足以在內燃機停機后實現啟動,但是只能在很小的程度上回收制動能。弱混合技術附加成本相對比較低,未來有比較好的實用性。弱混合簡介：當前第22頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類如果要很好地實現制動能回收,則電功率必須在10～15kW的范圍內,也就是通常意義上的中度混合。這個功率范圍可以滿足大部分的減速要求,回收大部分的制動能,進一步提高功率可以回收更多的制動能,但是這類情況發(fā)生的概率比較小,提高功率經濟性不好,效果不明顯。中度混合還是達不到電力驅動,只能對內燃機提供一定的支持。但是從節(jié)能角度來看,中度混合可以達到起停功能節(jié)油5%,制動能量回收10%。中度混合簡介：當前第23頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類在中度混合的基礎上，如果在低功率運行模式下關閉內燃機,并對車輛實現電力驅動,則可以繼續(xù)降低油耗4%,這就是完全混合。因此電功率等級要比中度混合高,需要達到30～50kW,附加成本也隨之上升。由于電功率比較大,所以相應需要的內燃機的功率就比較小,內燃機的尺寸可以選取比較緊湊型的。完全混合技術是為了實現整車功率的提升。完全混合簡介：當前第24頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車原理及分類國內混合車型分類表當前第25頁\共有46頁\編于星期一\11點2、混合動力汽車的性能特點當前第26頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的性能特點1、采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率，此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時，由電池來補充；負荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。

混合動力汽車的優(yōu)點：當前第27頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的性能特點2、因為有了電池，可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。

混合動力汽車的優(yōu)點：當前第28頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的性能特點

3、在繁華市區(qū)，可關停內燃機，由電池單獨驅動，實現"零"排放?；旌蟿恿ζ嚨膬?yōu)點：當前第29頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的性能特點

4、有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。混合動力汽車的優(yōu)點：當前第30頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的性能特點

5、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。混合動力汽車的優(yōu)點：當前第31頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的性能特點有兩套動力，再加上兩套動力的管理控制系統(tǒng)，結構復雜，技術較難，價格較高?；旌蟿恿ζ嚨娜秉c：過渡產品當前第32頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的性能特點1、混合動力汽車發(fā)動機頻繁起動和關閉，使驅動系統(tǒng)和附件的電能管理變得復雜，因此需要先進的檢測和控制系統(tǒng)；現有的以內燃機為主的混合動力單元在將燃油轉化為有用功的同時，需要提高轉化效率，同時還要滿足嚴格的排放標準。解決的關鍵性技術問題：當前第33頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的性能特點2、能量存儲裝置(電池)要具有較高的比功率，以滿足汽車加速和爬坡時對大功率的需要；同時，能量存儲裝置必須采用熱能控制管理，要有較高的比能量、較長的使用壽命和低廉的制造成本。解決的關鍵性技術問題：當前第34頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的性能特點3、減小電氣電子器件的尺寸，減輕質量和降低制造成本。4、需要建立更先進的驅動系統(tǒng)數學模型(包括靜態(tài)的和動態(tài)的)，這是計算機仿真和分析的基礎。解決的關鍵性技術問題：當前第35頁\共有46頁\編于星期一\11點3、現狀及國內外發(fā)展趨勢當前第36頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的現狀及國內外發(fā)展趨勢從目前世界范圍內的整個形勢來看，日本是電動汽車技術發(fā)展速度最快的少數幾個國家之一，特別是在發(fā)展混合動力汽車方面，日本居世界領先地位。目前，世界上能夠批量產銷混合動力汽車的企業(yè)，只有日本的豐田和本田兩家汽車公司。1997年12月，豐田汽車公司首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產的混合動力轎車PRIUS。到2012年時，其所有的車型將全部裝上混合動力發(fā)動機。豐田汽車公司在實現混合動力系統(tǒng)的低能耗、低排放和改進行駛性能方面已經走在了世界的前列。國外情況：日本當前第37頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的現狀及國內外發(fā)展趨勢美國三大汽車公司只是小批量生產、銷售過純電動汽車，而混合動力和燃料電池電動汽車目前還未能實現產業(yè)化，日本的混合動力電動汽車在美國市場上占據了主導地位。美國能源部與三大汽車公司于1993年簽訂了混合動力電動汽車開發(fā)合同，進行為期5年的研發(fā)工作，并于1998年在北美國際汽車展上展出了樣車。在此基礎上，現已推出3款混合動力概念車：通用Precept、福特Prodigy、戴-克DodgeESX3。2004年，通用汽車公司與戴-克汽車公司對外宣布雙方將在開發(fā)混合動力電動汽車的技術領域攜手，共同推進此項技術的發(fā)展。國外情況：美國當前第38頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的現狀及國內外發(fā)展趨勢目前我國各大汽車集團都在進行混合動力電動汽車研發(fā)，多數以混合動力電動客車為主，這種研發(fā)方向符合我國國情，有利于我國電動汽車的研究發(fā)展。新能源汽車作為未來汽車的主要發(fā)展方向，國家一向給予支持和鼓勵。如《汽車產業(yè)發(fā)展政策》、《“十一五”汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等政策和文件都鼓勵清潔汽車、代用燃料及汽車節(jié)油技術的發(fā)展。在“十二五”規(guī)劃中，新能源汽車產業(yè)被描述成“國民經濟的先導產業(yè)”；同時，市場期待已久的《節(jié)能與新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011～2020年)》也將于近期正式對外發(fā)布。在政府鼓勵新能源汽車發(fā)展相關政策的推動下，我國新能源汽車產業(yè)正步入發(fā)展的快車道。國內情況：中國當前第39頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的現狀及國內外發(fā)展趨勢一汽研發(fā)的紅旗HQ3于已2006年投產；東風集團的混合動力公交車已于2005年7月完成最終產品定型樣車試驗并通過驗收；長安集團具有完全自主知識產權的羚羊混合電動車已產出樣車，其裝備混合動力技術的長安CV9已經下線；奇瑞集團成立了國家節(jié)能環(huán)保汽車工程技術研究中心，在2006年下半年重點推出第一自主品牌真正意義上的混合動力車，代號為“BSG”的混合動力車；吉利集團旗下的上海華普汽車已與同濟大學汽車學院簽署合作協(xié)議，預計3年內完成混合動力轎車商業(yè)化生產；深圳五洲龍汽車有限公司也表示，中國規(guī)模最大、投放車輛最多的混合動力示范運營線路即將在深圳市龍崗區(qū)開通。國內情況：中國當前第40頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的現狀及國內外發(fā)展趨勢當前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車存在種種弊病，統(tǒng)計表明在占80％以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動力潛能的40％，在市區(qū)還會跌至25％，更為嚴重的是排放廢氣污染環(huán)境。20世紀90年代以來，世界各國對改善環(huán)保的呼聲日益高漲，各種各樣的電動汽車脫穎而出。雖然人們普遍認為未來是電動汽車的天下，但是目前的電池技術問題阻礙了電動汽車的應用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠未達到人們所要求的數值，專家估計在10年以內電動汽車還無法取代燃油發(fā)動機汽車（除非燃料電池技術有重大突破）。未來發(fā)展趨勢：當前第41頁\共有46頁\編于星期一\11點混合動力汽車的現狀及國內外發(fā)展趨勢根據目前新能源汽車的發(fā)展狀況，新能源汽車主要有以下發(fā)展趨勢：（1）由于受續(xù)駛里程的影響，純蓄電池驅動的汽車向超微型發(fā)展。（2）驅動電機呈多樣化發(fā)展。（3）混合動力汽車將率先投放市場。（4）燃料電池汽車成為競爭的焦點。到2040年，各類汽車占有率預測如圖所示,可以看出，到2040年，傳統(tǒng)的燃油汽車將不再存在，同時混合動力汽車將會占有不小的份額。未來發(fā)展趨勢：當前第42頁