混合動力汽車的探索與研究畢業(yè)論文

..../前言隨著石油能源稀缺和汽車尾氣排放對環(huán)境造成污染等問題日益嚴重，新能源汽車的研發(fā)聚集了更多的關(guān)注目光，人們希望找到一種低成本、無污染、大功率和高效率的能源來驅(qū)動汽車，包括氫燃料、純電動和太陽能等能源都在研究過程中。但這一轉(zhuǎn)變并非一朝一夕即能實現(xiàn)，而是需要相當長的一段時間，在艱苦的研發(fā)過程中，混合動力汽車作為過渡的中間產(chǎn)物應(yīng)運而生?；旌蟿恿ζ囀侵冈谝惠v汽車中同時采用兩種動力裝置與儲能裝置(通常為燃機、電動機和電池)，通過先進的控制系統(tǒng)使動力裝置和儲能裝置有機協(xié)調(diào)工作，實現(xiàn)動力系統(tǒng)最佳的能量分配，達到整車低能耗、低排放和高性能。混合動力汽車有以下優(yōu)點：發(fā)動機在最佳經(jīng)濟區(qū)運行，從而降低發(fā)動機排放和油耗；在城市區(qū)域行駛，可用純電動驅(qū)動，實現(xiàn)零排放；可配備較小排量的發(fā)動機；能實現(xiàn)再生制動，進一步降低汽車的油耗和排放。油電混合動力汽車的電池組部分散熱問題危與到電池的工作環(huán)境和使用壽命，直接關(guān)系到用戶的使用感受和滿意程度，因此在電池箱開發(fā)過程中，電池方案除了考慮空間布置以外，更需要著重考慮電池散熱的需要。摘要隨著排放法規(guī)的日趨嚴格和世界能源的節(jié)能、日益短缺，高效與環(huán)保成為燃機技術(shù)發(fā)展的主導(dǎo)方向?；旌蟿恿ζ?HybridElectricVehicle,HEV)是改進的燃機汽車技術(shù)與建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上的混合動力汽車技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,具有混合動力汽車和傳統(tǒng)燃機汽車的綜合優(yōu)點,是相當長時間緩解汽車工業(yè)能源短缺和環(huán)境污染問題的一個可行的過渡方案。社會對環(huán)境和節(jié)能的重視有力地促進了混合動力車輛的發(fā)展。本文分析了國外混合動力汽車的研究現(xiàn)狀，介紹了混合動力汽車的主要結(jié)構(gòu)形式與工作原理，指出了混合動汽車目前需要解決的主要問題和應(yīng)對對策，并對其發(fā)展前景進行了預(yù)測。關(guān)鍵詞：混合動技術(shù)新能源電動汽車AbstractWithincreasinglystringentemissionregulationsandtheworldenergyenergyconservation,growingshortageofhighlyefficientinternalcombustionenginetechnologyandenvironmentalprotectionhasbecomethedominantdirection.HybridElectricVehicles(HybridElectricVehicle,HEV)isanimprovedinternalcombustionenginevehicletechnologyandtheestablishmentofinformationtechnologyinhybridvehiclebasedontheresultofcombiningtechnologywithtraditionalinternalcombustionenginevehiclesandhybridcarsintegratedtheadvantagesofaverylongtimeeaseenergyshortagewithintheautomotiveindustryandthepollutionofaviabletransitionprogram.Communityattentionontheenvironmentandenergyeffectivelypromotedthedevelopmentofhybridvehicles.ThispaperanalyzesthedomesticandinternationalresearchstatusofHEV,hybridelectricvehicleintroducedthemainstructureandworkingprinciple,pointedouttheneedforhybridcarsatpresentthemajorproblemsandresponsemeasures,andtopredictitsfuturedevelopment.Keywords:MixedActionTechnologyNEWEnergyElectricVehicle目錄前言I摘要IIAbstractIII1混合動力技術(shù)發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀12混合動力技術(shù)42.1混合動力技術(shù)定義42.2混合動力技術(shù)的種類42.3常見的混合動力技術(shù)的結(jié)構(gòu)與工作原理62.4混合動力在汽車上的應(yīng)用實例73混合動力系統(tǒng)動力傳輸路線方式93.1串聯(lián)式93.2并聯(lián)式93.3混聯(lián)式104混合動力技術(shù)在中國的發(fā)展前景趨勢分析144.1中國混合動力技術(shù)的發(fā)展前景趨勢144.2中國混合動力車發(fā)展存在的優(yōu)勢與不足144.3我國電動汽車發(fā)展對策探討165結(jié)論與展望185.1結(jié)論185.2展望18致20參考文獻211混合動力技術(shù)發(fā)展趨勢與現(xiàn)狀當前，全球汽車工業(yè)正面臨著金融危機和能源環(huán)境問題的巨大挑戰(zhàn)。發(fā)展新能源汽車，實現(xiàn)汽車動力系統(tǒng)的新能源化，推動傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，在國際上已經(jīng)形成廣泛共識。在這種形勢下，美國、日本、歐洲等發(fā)達國家和地區(qū)，不約而同地將新能源為代表的低碳產(chǎn)業(yè)作為國家戰(zhàn)略選擇，都希望通過新能源產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)汽車產(chǎn)業(yè)的結(jié)合，破解汽車工業(yè)能源環(huán)境制約，培育新型戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，提升產(chǎn)業(yè)核心競爭力，發(fā)展低碳經(jīng)濟，實現(xiàn)新一輪經(jīng)濟增長[1]。在太陽能、電能等替代能源真正進入實用階段之前，混合動力汽車因其低油耗、低排放的優(yōu)勢越來越受到人們的關(guān)注。世界各汽車工業(yè)先進國家都將研發(fā)節(jié)能、環(huán)保型電動汽車、混合燃料汽車和燃料電池的電動車作為世紀的側(cè)重點，混合動力汽車的應(yīng)用將會給汽車發(fā)展帶來一個劃時代的革命[2]。經(jīng)過多年研發(fā)，我國已基本掌握了混合動力汽車關(guān)鍵零部件和動力系統(tǒng)平臺技術(shù)，擁有了相關(guān)技術(shù)標準和測試能力，開發(fā)出一批混合動力汽車產(chǎn)品，實現(xiàn)了小批量的整車生產(chǎn)能力，混合動力公交車已在多個城市開展了小規(guī)模示應(yīng)用。在國家相關(guān)扶持政策的積極推動下，我國混合動力汽車業(yè)將進一步突破產(chǎn)業(yè)化瓶頸、降低制造成本、加速產(chǎn)業(yè)鏈的培育和延伸。1.日本混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀從目前世界圍的整個形勢來看，日本是電動汽車技術(shù)發(fā)展速度最快的少數(shù)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(lǐng)先地位。目前，世界上能夠批量產(chǎn)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(chǎn)的混合動力轎車PRIUS。到2010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(xiàn)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(jīng)走在了世界的前列[2]。日本豐田汽車公司1997年12月宣布將復(fù)合動力電動轎車Prius投入小批量商業(yè)化生產(chǎn)，該車自重1515kg，裝用頂置凸輪軸四缸，1500cc排量汽油機，最大功率42.6kW/4600r/min，帶永磁無刷發(fā)電機，驅(qū)動電機亦為永磁無刷的額定功率30kW，采用氫鎳電池，實現(xiàn)串并聯(lián)控制方式，百公里油耗為4.5L，比原汽油車減少了一半，CO2排量也相應(yīng)減少了一半，CO、HC、NOX僅為現(xiàn)行法規(guī)允許值的10%，售價每輛216萬日元（約15000美元）。美國克萊斯勒汽車公司1998年2月在底特律展出第二代道奇無畏ESX2型復(fù)合動力電動轎車，該車裝用1500cc排量直噴采油機帶發(fā)電機，采用鉛酸電池，交流感應(yīng)電機驅(qū)動，鋁車架，復(fù)合材料車身，自重1022kg，百公里油耗降至3.4L。2000年通用，福特，戴姆勒·克萊斯勒已開發(fā)出100公里油耗已達到3升汽油或接近3升汽車的樣車，只是價格仍較貴[6]。2.美國混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀美國三大汽車公司只是小批量生產(chǎn)、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(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，日本的混合動力電動汽車在美國市場上占據(jù)了主導(dǎo)地位。美國能然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[3]。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)已推出3款混合動力概念車：通用Precept、福特Prodigy、戴-克DodgeESX3。2013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(shù)領(lǐng)域攜手，共同推進此項技術(shù)的發(fā)展。3.我國混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀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(shù)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。一汽研發(fā)的紅旗HQ3將于2014年投產(chǎn)；東風(fēng)集團的混合動力公交車已于2005年7月完成最終產(chǎn)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(chǎn)權(quán)的羚羊混合電動車已產(chǎn)出樣車，其裝備混合動力技術(shù)的長安CV9已經(jīng)下線；奇瑞集團成立了國家節(jié)能環(huán)保汽車工程技術(shù)講究中心，將在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；吉利集團旗下的華普汽車已與同濟大學(xué)汽車學(xué)院簽署合作協(xié)議，預(yù)計3年完成混合動力轎車商業(yè)化生產(chǎn)；五洲龍汽車也表示，中國規(guī)模最大、投放車輛最多的混合動力示運營線路即將在市龍崗區(qū)開通。而本田更是緊跟豐田的步伐，于2010年中下旬推出國產(chǎn)雅閣混合動力車。集團與通用簽署協(xié)議，將聯(lián)手開發(fā)混合動力轎車和公交客車。來自中興汽車的消息，中興汽車與美國在“汽車混合動力技術(shù)、轉(zhuǎn)子發(fā)動機技術(shù)與飛行汽車技術(shù)”等方面有著雄厚的技術(shù)實力的梅爾萊普頓集團簽訂了合作意向書，正式介入“油汽混合動力技術(shù)”領(lǐng)域。與此同時，新能然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(chǎn)業(yè)發(fā)展政策》、《“十一五”汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》等政策和文件都鼓勵清潔汽車、代用燃料與汽車節(jié)油技術(shù)的發(fā)展[4]。HEV（Hybrid-EletrVhicle）—混合動力裝置。混合動力就是指汽車使用汽油驅(qū)動和電力驅(qū)動兩種驅(qū)動方式，優(yōu)點在于車輛啟動停止時，只靠發(fā)電機帶動，不達到一定速度，發(fā)動機就不工作，因此，便能使發(fā)動機一直保持在最佳工況狀態(tài)，動力性好，排放量很低，而且電能的來源都是發(fā)動機，只需加油即可[3]?；旌蟿恿ζ嚨年P(guān)鍵是混合動力系統(tǒng)，它的性能直接關(guān)系到混合動力汽車整車性能。經(jīng)過十多年的發(fā)展，混合動力系統(tǒng)總成已從原來發(fā)動機與電機離散結(jié)構(gòu)向發(fā)動機電機和變速箱一體化結(jié)構(gòu)發(fā)展，即集成化混合動力總成系統(tǒng)。2混合動力技術(shù)2.1混合動力技術(shù)定義混合動力汽車指的是裝備有兩種動力驅(qū)動裝置，并可以相互交替工作的車輛。目前，混合動力汽車通常是指既有蓄電池可提供電力驅(qū)動，又裝有一個小型燃機的汽車。燃機用來輔助加載或加速，或者用來對電池進行充電。目前單純用電池驅(qū)動，其運行圍、操作性能和方便性還不能達到現(xiàn)代汽油車的水平?；旌蟿恿ζ嚱Y(jié)合了電力驅(qū)動和燃機驅(qū)動的優(yōu)點，制動時將能量回收給電池充電、運行平穩(wěn)、噪音低，同時彌補了電動汽車的行駛里程短的缺點?；旌蟿恿ζ嚨陌l(fā)動機可以做到排放很低，甚至低于發(fā)電廠的排放，它可以使發(fā)動機經(jīng)常工作在一、兩個排放性能和經(jīng)濟性能最佳的穩(wěn)態(tài)工作點上，以達到低排放的目的[5]。2.2混合動力技術(shù)的種類在對傳統(tǒng)汽車進行技術(shù)改造的過程中也逐漸形成了以具有良好環(huán)保能源特性的純電動汽車、混合電動汽車和燃料電池電動汽車等為代表的新能源汽車研發(fā)潮流和產(chǎn)業(yè)化熱點?，F(xiàn)在有許多其它新能源汽車。如壓縮天然氣、氫燃料、合成燃料、液化石油氣和醇醚燃料汽車等。電動汽車因污染小、節(jié)約能源、能改善能源消耗結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)負荷，已經(jīng)成為21世紀重要的綠色交通工具。新型節(jié)能汽車主要有以下幾類：1.純電動汽車是指采用蓄電池作為能量存儲單元，采用電機為驅(qū)動系統(tǒng)的車輛。就目前的動力電池的技術(shù)水平，小型四輪純電動汽車技術(shù)商業(yè)化條件已經(jīng)具備．它可以作為短距離上班族的代步交通工具或作為出租車予以推廣，尤其是配合社會主義新農(nóng)村建設(shè)。對于大型純電動車輛還主要是用于特殊場合，如機場擺渡車和市區(qū)定線行駛的公交車以與其它特殊用途。也有采用超級電容的純電動大客車，實踐證明其具備推廣價值。作為純電動轎車，一次充電續(xù)駛里程應(yīng)不低于200km，最高時速可達到120km/h。它還依賴于電池的技術(shù)進步，目前不具備大批量商業(yè)化的條件[72.混合動力汽車是指由兩個或多個能聯(lián)合或單獨運轉(zhuǎn)的驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動的汽車。按電動功率的功能和容量混合動力汽車可以分為：微度混合(MickorHobridX）、輕度混合(MildHobrid)、全混合(FullH）,可純電動驅(qū)動和外電源插座充電混合(PLUGinHybrid)四種；按能源補充的方式可分為加油站加油和充電站充電兩種；按照系統(tǒng)能量流和功率流的配置結(jié)構(gòu)關(guān)系可分為串連、并聯(lián)和混聯(lián)三種；按照功率輔助形式又可分為續(xù)駛里程延長型、功率輔助型、雙模式型等。現(xiàn)在已經(jīng)市場化的是油電混合電動汽車，其中微型混合電動汽車應(yīng)比常規(guī)汽車減少3％以上的能源消耗，輕度混合電動汽車油耗應(yīng)比傳統(tǒng)燃料汽車節(jié)能15％以上，全混合動力汽車應(yīng)比同級傳統(tǒng)汽車減少30％以上燃料消耗。由于純電動汽車續(xù)駛里程短和高昂的電池成本給電動汽車商業(yè)化推廣應(yīng)用帶來很多問題，所以目前混合動力汽車技術(shù)是新能源車輛的主流技術(shù)?；旌蟿恿ζ嚨暮诵募夹g(shù)是動力總成技術(shù)、系統(tǒng)集成匹配技術(shù)以與車載能源技術(shù)和整車控制與能量管理技術(shù)等。混合動力電動轎車多采用并聯(lián)和混聯(lián)技術(shù)，混合動力電動公共汽車以串聯(lián)技術(shù)為主。3.液壓混合動力汽車是在原汽車發(fā)動機動力的基礎(chǔ)上增加了由液壓馬達、液壓蓄能器、按制器、執(zhí)行器等組成的液壓輔助動力系統(tǒng)。車輛在起步時發(fā)動機不工作。由液壓馬達驅(qū)動車輛起步行駛。起步階段是發(fā)動機最費油、尾氣排放最大的階段，如果采用液壓馬達驅(qū)動車輛起步，將會節(jié)省發(fā)動機的油耗，達到節(jié)油與環(huán)保的目的。驅(qū)動液壓馬達的能量來自于液壓蓄能器中貯存的液壓能。車輛加速或上坡時液壓馬達與發(fā)動機同時工作，可以減輕發(fā)動機的負荷，實現(xiàn)節(jié)油與減少尾氣排放的目的。車輛在下坡減速制動或停車制動時液壓馬達將車輛勢能和運動的動能轉(zhuǎn)化成液壓能貯存在液壓蓄能器中，在車輛起步或上坡、加速時應(yīng)用這些液壓能。因為液壓能量來干車輛的制動與下坡過程，所以適用于車輛頻繁制動、減速的場合，特別是公交車輛。交大神舟汽車設(shè)計開發(fā)公司研制的液壓混合動力公交車，在公交車正常運營的條件下，使用液壓混合動力系統(tǒng)可同比節(jié)油平均25％以上，技術(shù)應(yīng)用前景看好[6]。4.燃料電池汽車是指采用氫能作為全部或部分能源，通過化學(xué)方法產(chǎn)生電力并采用電機驅(qū)動的車輛。燃料電池汽車被認為是能夠真正實現(xiàn)零污染的汽車產(chǎn)品，并公認質(zhì)子交換膜燃料電池是其中最好的選擇，但在燃料電池發(fā)動機的研究方面仍然面臨著許多難題需要解決。如質(zhì)子交換膜燃料電池PEMFC抗C0催化劑和質(zhì)子交換膜、低廉的車載PEMFC流場板和單體電池放大設(shè)計等技術(shù)的研究，還有系統(tǒng)集成、成本問題和車載重整制氫技術(shù)也是研究的重點。5.油電混合動力汽車通常所說的混合動力一般是指油電混合動力，即燃料（汽油，柴油）和電能的混合?；旌蟿恿ζ囀怯须妱玉R達作為發(fā)動機的輔助動力驅(qū)動汽車。混合動力汽車的燃油經(jīng)濟性能高，而且行駛性能優(yōu)越，混合動力汽車的發(fā)動機要使用燃油，而且在起步、加速時，由于有電動馬達的輔助，所以可以降低油耗，簡單地說，就是與同樣大小的汽車相比，燃油費用更低。而且，輔助發(fā)動機的電動馬達可以在啟動的瞬間產(chǎn)生強大的動力，因此，車主可以享受更強勁的起步、加速。同時，還能實現(xiàn)較高水平的燃油經(jīng)濟性。2.3常見的混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作原理混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)和電池組等部分構(gòu)成。混合動力汽車采用能夠滿足汽車巡航需要的較小發(fā)動機，依靠電動機或其它輔助裝置提供加速與爬坡所需的附加動力。其結(jié)果是提高了總體效率，同時并未犧牲汽車性能?；旌蟿恿ζ囋O(shè)計可回收制動能量。在傳統(tǒng)汽車中，當司機踩制動時，這種本可用來給汽車加速的能量作為熱量被白白浪費掉。而混合動力汽車卻能大部分回收這些能量，并將其暫時貯存起來供加速時再用。當司機想要有最大的加速度時，汽油發(fā)動機和電動機并聯(lián)工作，提供強大的汽油發(fā)動機相當?shù)钠鸩叫阅?。在對加速性能要求不太高的場所，混合動力汽車可以單靠電動機行駛，或者單靠汽油發(fā)動機行駛，或者二者結(jié)合以取得最大的效率。比如在公路上巡航時使用汽油發(fā)動機。而在低速行駛時，可以單靠電動機拖動，不用汽油發(fā)動機輔助[7]。即使在發(fā)動機關(guān)閉時電動轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)仍可保持操縱功能，提供比傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)更大的效率。由于混合動力汽車同時裝有燃機和電動機兩套系統(tǒng)，啟動、加速和上坡等需要大功率輸出時，燃機和電動機兩套系統(tǒng)同時出力；剎車時原來通過熱能損失的能量部分逆向存入蓄電池得以回收；平穩(wěn)行駛時，由發(fā)動機以最佳的工作狀態(tài)驅(qū)動汽車或者蓄電池驅(qū)使電動機單獨出力，發(fā)動機關(guān)閉不再燒油；怠速時發(fā)動機關(guān)閉。由于能夠回收部分制動能量，專門設(shè)計的小型燃機能夠以更高的燃燒效率工作，以與控制系統(tǒng)的優(yōu)化，能量利用率能夠由原來的60%－70%提高到了95%以上，由此混合動力汽車相對傳統(tǒng)汽車可以節(jié)省近一半汽油，而且?guī)缀鯖]有發(fā)動機噪音和尾氣污染，并且減少了發(fā)動機和制動裝置等的維護費用。由于制動能量回收是其減少燃油消耗和尾氣排放的一個重要原因，因此混和動力汽車在低速擁堵，經(jīng)常走走停停，加速和減速頻繁的城市路況節(jié)油非常明顯[8]。通俗一點的說，混合動力系統(tǒng)就是同時裝有汽油發(fā)動機和電動機兩套系統(tǒng)。啟動、加速和上坡時兩套系統(tǒng)同時工作；剎車時能量會逆向存入蓄電池；而在低速行駛時，由蓄電池驅(qū)使電動機單獨工作，不再燒油，從而降低油耗，減少尾氣。采用復(fù)合動力后可按平均需用的功率來確定燃機的最大功率，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。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。在繁華市區(qū)，可關(guān)停燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放。有了燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題?？梢岳矛F(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。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。2.4混合動力在汽車上的應(yīng)用實例1.比亞迪E6比亞迪是自主品牌新能源車探索的先驅(qū)。比亞迪e6的外觀融合了SUV和MPV的特點，整體時尚大氣。其車身尺寸為4.554×1822×1.63米，軸距達到2.83米。較為寬大的車身部僅設(shè)五座，保障了每個人的乘坐空間。e6的動力電池和啟動電池均采用比亞迪自主研發(fā)生產(chǎn)的ET—POWER鐵電池，可使用220伏民用電源慢充，快充15分鐘左右可充滿電池電量的80％。比亞迪e6單次充電續(xù)駛里程超過300千米，是目前世界上續(xù)駛里程最長的純電動轎車。同時e6動力強勁，速度達1OO千米/小時的加速時間在10秒以，最高速度可達160千米/小時以上，而百千米能耗為18度電以，只相當于燃油車1/3～2.豐田FT-EV新一代豐田FT-EV電動概念車與iQ微型車共享底盤，續(xù)駛里程可達90千米，最高速度為1OO千米/小時，將在2012年實現(xiàn)批量生產(chǎn)。雖然純電動汽車沒有傳統(tǒng)的電油混合動力系統(tǒng)汽車技術(shù)成熟，但這是未來發(fā)展的重要方向。如果電池容量可以獲得更大的突破，純電動汽車的優(yōu)勢將變得相當明顯，特別是對于iQ3.寶馬MINlE這款MINlE裝備一臺輸出功率高達150千瓦的電動馬達，由一組高性能可充電的鋰離子電池提供電能，通過單級螺旋齒輪變速箱將動力傳輸至前輪。動力傳遞安靜平順，而且完全零排放。MINIE電能驅(qū)動系統(tǒng)的最大扭矩達220牛·米，1O0千米/小日寸的加速時間為8.5秒，最高速度為152千米/小時。MINIE的懸架系統(tǒng)根據(jù)車輛重量分布進行調(diào)整，顯示出4.雪佛蘭VOLT在通用汽車的新能源規(guī)劃中，雪佛蘭概念車Volt名聲顯赫，它采用了通用汽車先進的E—Flex系統(tǒng)驅(qū)動，靠電力行駛。E—Flex系統(tǒng)是通用汽車下一代電動推進系統(tǒng)的名稱。其中的“E”表示“電”，“Flex”代表“靈活”，意為“用以驅(qū)動汽車的電力可以從各種途徑獲得”。根據(jù)通用汽車公布的配置方案，E-Flex系統(tǒng)的電力既可以來自氫燃料電池，也可以由使用乙醇、生物柴油或合成燃料的小型發(fā)動機產(chǎn)生，當然也可以通過家用電源充電。5.奔馳SmartFortwo奔馳SmartFortwo電動車安裝了一款輸出功率約為30千瓦的電動馬達，峰值扭矩可達121?！っ祝@一電動馬達放置在該車的車尾。60干米/小時所需的加速時間為6.5秒，最高速度可達100千米/小時。奔馳SmartFortwo電動車所需動力源是由鋰離子電池提供的。這一電池組是由Tesla生產(chǎn)制造的，其最大可存儲14千瓦·時的電能。最大續(xù)駛里程可達121千米，充電3個小時后可供該車行駛3混合動力系統(tǒng)動力傳輸路線方式混合動力系統(tǒng)動力的傳輸路線的方式有串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。3.1串聯(lián)式串聯(lián)式是最簡單的混合動力配置方式，動力系統(tǒng)采用電傳動的方式，由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，再帶動電動機驅(qū)動汽車，同時也視情況為蓄電池充電；當發(fā)動機停止時由蓄電池的電能通過電動機驅(qū)動汽車。在這種方式中，只有電動機驅(qū)動車輪，發(fā)動機只用來提供電能，因此和車輛的運行狀態(tài)沒有太多關(guān)系，可以通過設(shè)計使得發(fā)動機一直在接近最佳狀態(tài)下運行。串聯(lián)式動力由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯(lián)的方式組成SHEV的動力單元系統(tǒng)，發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車。小負荷時由電池驅(qū)動電動機驅(qū)動車輪，大負荷時由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機[8]。當車輛處啟動、加速、爬坡工況時，發(fā)動機-電動機組和電池組共同向電動機提供電能；當電動車處于低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機，當電池組缺電時則由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市頻繁起步和低速運行工況，可以將發(fā)動機調(diào)整在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機的輸出來達到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動機避免了怠速和低速運轉(zhuǎn)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(jīng)轉(zhuǎn)換，機械效率較低。串聯(lián)系統(tǒng)布置容易，連接方便，沒有離合器和復(fù)雜的機械變速箱。為了盡可能利用小發(fā)動機高效率的特性，相應(yīng)配套使用的電池組一般相對于并聯(lián)型大，因而價格也更加昂貴。這種組合方式一般應(yīng)用在城市公交或載重型等大型車輛上。3.2并聯(lián)式并聯(lián)式中發(fā)動機和電動機都能直接驅(qū)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(qū)動又可以單獨驅(qū)動。本田Insight和Civic混和動力汽車都采用這種配置。并聯(lián)式比串聯(lián)式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，發(fā)動機需要通過變速箱來驅(qū)動汽車，電力驅(qū)動系統(tǒng)通過蓄電池與電動機也能夠驅(qū)動汽車。通常情況下，并聯(lián)式使用的發(fā)動機比傳統(tǒng)汽車發(fā)動機小，但是比串聯(lián)式中使用的發(fā)動機大，而電池組卻小一些。發(fā)動機能夠為蓄電池充電，當回收制動能量時，電動機能夠轉(zhuǎn)換為發(fā)電機，從而實現(xiàn)為蓄電池充電，回收能量的功能。由于發(fā)動機能夠直接驅(qū)動汽車。當汽車加速爬坡時，電動機和發(fā)動機能夠同時向傳動機構(gòu)提供動力，一旦汽車車速達到巡航速度，汽車將僅僅依靠發(fā)動機維持該速度。電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機使用，又稱為電動－發(fā)電機組。由于沒有單獨的發(fā)電機，發(fā)動機可以直接通過傳動機構(gòu)驅(qū)動車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，機械效率損耗與普通汽車差不多，得到比較廣泛的應(yīng)用。因此并聯(lián)式既適合城市交通狀況，也適合高速交通狀況。3.3混聯(lián)式混聯(lián)式綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式兩者的優(yōu)點。豐田Prius混和動力汽車采用這種方式使得發(fā)動機始終都在最佳狀態(tài)下運行。動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)電機和電動機，根據(jù)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。因此混聯(lián)式充分利用了串聯(lián)和并聯(lián)的優(yōu)點，能夠使發(fā)動機更高頻率的在最佳狀態(tài)下工作。由于添加了更多附件，容易控制，而且組合更加復(fù)雜，混聯(lián)式的成本也比前兩者都普遍高。例如豐田的Prius屬于以電機為主的形式。它的混合動力總成包括兩個動力源，發(fā)動機與電動機。還有包含了發(fā)電機、電動機、置動力分離裝置的混合動力專用變速器、鎳氫電池組和動力控制總成。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(jié)構(gòu)，變速器置動力分離裝置，行星齒輪機構(gòu)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(jié)構(gòu)十分緊湊，形成一個集成化混合動力總成系統(tǒng)（圖1）。圖1混合動力總成圖2大功率驅(qū)動啟動以與中速以下行駛，此時發(fā)動機效率低下，因此Prius的發(fā)動機關(guān)閉，僅由大功率電動機驅(qū)動車輛（圖2，箭頭A）。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(qū)動發(fā)電機進行發(fā)電，產(chǎn)生的電力驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)（圖3，箭頭B），另一路則直接驅(qū)動車輪（圖3，箭頭C），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[9]。圖3直接驅(qū)動圖4增強電動機輸出功率當要加速時，電池組會加進來為電動機供電，增強電動機輸出功率（圖4）。當減速或制動時，則由車輪的慣性力驅(qū)動電動機。這時電動機變成了發(fā)電機，車輛制動能量轉(zhuǎn)換成了電能（圖5，箭頭D）。圖5能量轉(zhuǎn)換圖6電池組充電電池組電量保持在一個恒定水平。當系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)電池組電量下降會啟動發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，向電池組充電（圖6，箭頭E）?；旌蟿恿ο到y(tǒng)除了豐田Pruis這種形式，還有一種采用薄形電機的混合動力系統(tǒng)，電機厚度只有80毫米左右。由于電機體積小，因此容易在現(xiàn)行底盤上實現(xiàn)混合動力發(fā)動機總成與傳統(tǒng)發(fā)動機總成的互換[10]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％，更為嚴重的是污染環(huán)境。而混合動力汽車則針對不同的道路環(huán)境實施不同的供能方案，能大大降低排放污染程度。例如在城市運行時，當交通堵塞或遇到紅燈時發(fā)動機會關(guān)閉，當車隊移動時或信號燈轉(zhuǎn)為綠燈時駕駛者只要輕踩加速踏板，電動機就能驅(qū)動汽車前進。在市區(qū)當汽車發(fā)動機無效率空轉(zhuǎn)或車輛移動緩慢時，使用電動機作動力源不但對環(huán)境有利，而且還減少了噪音。因此，越是在交通日益擁擠的大城市使用混合動力汽車，就越能夠顯示出它的節(jié)能、環(huán)保、適應(yīng)能力廣的優(yōu)越性。不過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(shù)問題阻礙了電動汽車的應(yīng)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(shù)值，專家估計在10年以電動汽車還無法取代燃油發(fā)動機汽車（除非然料電池的技術(shù)有重大突破）?，F(xiàn)實迫使工程師們想出了一個兩全其美的辦法，開發(fā)了一種混合動力裝置HEV的汽車。所謂混合動力裝置就是將電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動力，輔助動力單元實際上是一臺小型燃料發(fā)動機或動力發(fā)電機組。形象一點說，就是將傳統(tǒng)發(fā)動機盡量做小，讓一部分動力由電池-電動機系統(tǒng)承擔(dān)。這種混合動力裝置既發(fā)揮了發(fā)動機持續(xù)工作時間長，動力性好的優(yōu)點，又可以發(fā)揮電動機無污染、低噪聲的好處，二者“并肩戰(zhàn)斗”，取長補短，汽車的熱效率可提高10%以上，廢氣排放可改善30%以上[11]。4混合動力技術(shù)在中國的發(fā)展趨勢分析4.1中國混合動力技術(shù)的發(fā)展前景中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀初。2001年，新能源汽車研究項目被列入國家“十五”期間的“863”重大科技課題，并規(guī)劃了以混合動力車為起點，向氫動力車目標挺進的戰(zhàn)略。2009年初，國家財政部、科技部下發(fā)《節(jié)能與新能源汽車示推廣財政補助資金管理暫行辦法》，在、、、、、等13個城市開展節(jié)能與新能源汽車示推廣試點工作，以財政政策鼓勵在公交、出租、公務(wù)、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務(wù)領(lǐng)域率先推廣使用節(jié)能與新能源汽車，對推廣使用單位購買節(jié)能與新能源汽車給予補助[12]。目前混合動力車型是新能源汽車的主流。近年來混合動力車型得到了越來越多消費者的認可。在這股產(chǎn)業(yè)化高潮中，國汽車企業(yè)也正在向國際接軌。從最初合資企業(yè)一汽豐田引進普銳斯混合動力轎車到如今包括一汽、上汽、東風(fēng)、長安、奇瑞、比亞迪的群雄逐鹿，混合動力汽車在我國已進入科研轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時期。到2012年前后，我國混合動力汽車市場將進入快速發(fā)展階段。經(jīng)過多年研發(fā)，我國已基本掌握了混合動力汽車關(guān)鍵零部件和動力系統(tǒng)平臺技術(shù)，擁有了相關(guān)技術(shù)標準和測試能力，開發(fā)出一批混合動力汽車產(chǎn)品，實現(xiàn)了小批量的整車生產(chǎn)能力，混合動力公交車已在多個城市開展了小規(guī)模示應(yīng)用。在國家相關(guān)扶持政策的積極推動下，我國混合動力汽車業(yè)將進一步突破產(chǎn)業(yè)化瓶頸、降低制造成本、加速產(chǎn)業(yè)鏈的培育和延伸。4.2中國混合動力車發(fā)展存在的優(yōu)勢與不足1.混合動力汽車發(fā)展的優(yōu)勢（1）燃料電子汽車整車集成技術(shù)發(fā)展迅速，新一代樣車的開發(fā)基本完成。在燃料電池發(fā)動機方面，由單純的電堆研究轉(zhuǎn)向系統(tǒng)集成和產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究，將供給方式“氫一氧”發(fā)展到“氫一空”方式，成功研究出輸出功率30~50kw的燃料電池發(fā)動機樣品機。目前，參與研究的4個燃料電池研究所和高科技企業(yè)已完成了它們的第一代樣機。與此同時，建立了燃料電池實驗室和燃料發(fā)動機實驗室。我國的高功率型動力蓄電池發(fā)展也很迅速，與國外相比有很大價格優(yōu)勢。（2）電機和驅(qū)動系統(tǒng)研究取得了進展。我國政府重點鼓勵稀土永磁電機的開發(fā)，綜合利用基礎(chǔ)材料領(lǐng)域具有的資源優(yōu)勢，可以降低將來產(chǎn)業(yè)化時車輛的造價，具有很強的經(jīng)濟性。（3）在電動汽車四輪驅(qū)動方面取得了進展。燃料電池汽車動力系統(tǒng)公司同濟大學(xué)新能源汽車工程中心于2002年5月試制成功了一輛四輪驅(qū)動微型汽車功能模型車。該車型將電機驅(qū)動、制動、測速和懸架集成于4個一樣的獨立模塊，采用國產(chǎn)燃料電池發(fā)動機、輪轂電機和鋰離子電池，并自行開發(fā)了整車控制策略與其相應(yīng)的軟、硬件，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制和電子差速，形成以鋰離子電池、燃料電池為動力的電－電混合驅(qū)動形式。在此基礎(chǔ)上，該公司還將自行開發(fā)集驅(qū)動、制動、測速、轉(zhuǎn)向為一體的電動輪驅(qū)動模塊，獨立懸架和整車中央控制塊，并形成不同成本價格?？膳渲贸呻姵仳?qū)動、電池－發(fā)動機和電池－燃料電池混合驅(qū)動的微型電動汽車。（4）在燃料電池質(zhì)子膜、氫的儲存制備和氫能基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)研究等方面也有一定突破，整車開發(fā)產(chǎn)業(yè)化方案初見端倪。根據(jù)預(yù)測，2010年舉辦世博會時燃料電池汽車將以商品化方式進入市場。（5）電動機與其控制技術(shù)取得了進展。電動機與其控制技術(shù)是電動汽車系統(tǒng)的核心技術(shù)。現(xiàn)代電動汽車和電控與20世紀40年代開發(fā)的電瓶車技術(shù)有著本質(zhì)的不同，一般采用新型的高效可靠的傳動電機，我國生產(chǎn)的適合車用動力的永磁電機質(zhì)量很高，已形成出口能力。因此，這部分技術(shù)已相對成熟，有實用價值。2.混合動力技術(shù)發(fā)展的不足（1）在新的電子控制系統(tǒng)技術(shù)的使用上與國外有較大差距。國外電動車續(xù)駛程長，樣機一次充電可行駛200多km，而我國只能持續(xù)100多km，在車速上也比不上國外車的速度。（2）在電動汽車關(guān)鍵技術(shù)蓄電池方面，國外已成功地開發(fā)出鋁空氣電池、鋅氣電池、鎳氫電池等高能電池，而我國的高能電池正在研制中，目前可用的只有鉛酸電池，且電池質(zhì)量不過關(guān)。（3）我國雖制定了部分電動汽車標準，但是與國外完善的電動汽車標準相比，仍存在不足。（4）電動汽車的價格和使用成本比傳統(tǒng)汽車高。在美國、日本等國家，政府通過制定減免稅收，分時段計算電費等優(yōu)惠政策鼓勵消費者購買或使用電動汽車，從而迅速地形成了一定的電動汽車市場。目前我國已經(jīng)開始出現(xiàn)商品化的電動汽車產(chǎn)品，但是，其價格是同檔次傳統(tǒng)汽車的兩倍以上，很難形成市場。（5）我國電動汽車企業(yè)在知識產(chǎn)權(quán)方面基本上不具備控制能力。由于缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，實際上合資企業(yè)的控股權(quán)已經(jīng)為跨國公司控制，國的市場也基本上被外國的品牌所壟斷。中國的汽車產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了嚴重的“兩權(quán)”局面，將不可避免地使電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主動權(quán)受到影響，給我國電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展埋下嚴重的隱患[10]。4．3我國電動汽車發(fā)展對策探討1.制定電動汽車的發(fā)展目標政府的首要工作是與國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃相協(xié)調(diào)，擬定我國中長期的電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃和目標，為引導(dǎo)投資提供信息，并根據(jù)實際情況和環(huán)境變化進行調(diào)整。例如擬定在“十五”期間乃至更長一段時間，我國電動汽車的規(guī)劃和發(fā)展目標、組織目標，競爭優(yōu)勢產(chǎn)品的發(fā)展重點等。2.建立電動汽車技術(shù)創(chuàng)新平臺目前我國的電動汽車項目尚處于開發(fā)研制階段，沒有形成生產(chǎn)規(guī)模，面對新一輪汽車產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整與技術(shù)升級，技術(shù)力量分散，難形成合力，無法實現(xiàn)新一代汽車的突破性創(chuàng)新。因此，要實現(xiàn)跨越式發(fā)展，只有建立汽車技術(shù)創(chuàng)新平臺、集成現(xiàn)有的汽車科技資源，以實現(xiàn)聯(lián)合攻關(guān)，并形成良好的運作機制與相關(guān)科技創(chuàng)新平臺的互動，這樣才能實現(xiàn)我國電動汽車產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。發(fā)達國家在電動汽車研究上已經(jīng)取得了突破性的進展，正處于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的邊緣，將引起一場規(guī)模龐大的汽車技術(shù)革命，這對我國電動汽車企業(yè)造成極大的威脅。我國汽車企業(yè)的規(guī)模與市場規(guī)模還不足以支撐新一代電動汽車產(chǎn)品開發(fā)所需的技術(shù)基礎(chǔ)和成本支出[13]。應(yīng)在技術(shù)創(chuàng)新平臺上促“點”“線”的集成，以尋求“面”的突破。因此，只有在政府的組織和重點支持下建立汽車技術(shù)創(chuàng)新平臺，聚集科技人才和科技成果，才能實現(xiàn)新一代電子汽車關(guān)鍵技術(shù)和重點的突破。3.建立企業(yè)信用擔(dān)保體系企業(yè)進行技術(shù)引進和創(chuàng)新遇到的障礙之一就是資金不足，融資渠道不暢。因此要促進和激發(fā)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新活動，政府應(yīng)采取必要的措施，進一步拓寬融資渠道，完善各種融資手段，解決企業(yè)資金困難，為企業(yè)的發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新活動提供資金保障。要加快完善貸款信用保證體系，針對企業(yè)貸款難、融資難采取積極措施，加快建立和完善以企業(yè)為主要對象的信用擔(dān)保體系[12]。國有商業(yè)銀行應(yīng)簡化審貸手續(xù)、完善授信制、擴大信貸比例、提高工作效率，加大對企業(yè)的貸款支持力度，對科技開發(fā)和技術(shù)進步提供優(yōu)惠，包括降低企業(yè)的貸款利率，對技術(shù)創(chuàng)新提供專項貸款、貼息貸款等。同時，還要支持企業(yè)信用擔(dān)保機構(gòu)的建立，完善擔(dān)保的風(fēng)險分擔(dān)與補償機制，加強對擔(dān)保機構(gòu)的監(jiān)督管理。4.創(chuàng)建獨立自主的知識產(chǎn)權(quán)電動汽車技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)聯(lián)性決定了電動汽車的開發(fā)是一個跨行業(yè)、跨部門、跨地區(qū)的產(chǎn)學(xué)研大聯(lián)合、技術(shù)大突破和產(chǎn)業(yè)大創(chuàng)新的系統(tǒng)工程。在世界電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵時期，必須通過政府組織，充分發(fā)揮企業(yè)的主動作用，通過產(chǎn)、學(xué)、研大聯(lián)合，實施政府組織的國家汽車創(chuàng)新工程，實現(xiàn)新一代汽車和技術(shù)的新突破。取得電動汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主動權(quán)，才可能使我國電動汽車產(chǎn)業(yè)擁有自己的知識產(chǎn)權(quán)。5結(jié)論與展望5.1結(jié)論本文分析了國外混合動力汽車的研究現(xiàn)狀，介紹了混合動力汽車的主要結(jié)構(gòu)形式與工作原理，指出了混合動汽車目前需要解決的主要問題和采用的應(yīng)對對策，并對其發(fā)展前景進行了預(yù)測?；旌蟿恿ζ嚴眯铍姵乜商峁╇娏︱?qū)動，又裝有一個小型燃機的來實現(xiàn)汽車的工作。燃機用來輔助加載或加速，或者用來對電池進行充電?；旌蟿恿ζ嚰夹g(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課題,國外汽車制造者普遍認為混合動力汽車是目前最具開發(fā)和推廣前景的工具之一?；旌蟿恿﹄妱悠噷⒃瓌訖C、電動機、能量儲存裝置（蓄電池