混合动力汽车简介整理版.docVIP

1 绪论 随着经济的进步以及工业化程度的进一步提高，人们对于石油的需求不断增加。而石油的储量不断减少，人们面临着严重的能源危机。同时，随着人们环保意识的提高，社会对汽车尾气的污染提出了越来越高的要求。如何保持能源、环境与汽车工业发展三者的平衡成为了一个研究的焦点。 1.1 混合动力汽车的研发背景 当前汽车工业面临着环境污染问题、石油能源短缺问题、环保汽车发展受限以及排放规定越来越严格问题。为了解决上述问题，人们把目光投向了环保汽车这一理念。人们相继提出了燃料汽车和电动汽车的理念。电动汽车（Electric Vehicle，简称EV）可实现无污染，并可利用水电等其他非石油资源。但由于电池的能量密度与汽油相差上百倍，电池技术还没有突破：燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，简称FCV0）存在着成本高、技术和氢能源基础设施建设等问题，专家估计在10~15年以内EV、FCV还无法取代燃油汽车。现实情况迫使人们提出了混合动力汽车（Hybrid Electric vehicle，简称HEV）的构想以便解决排放污染和石油紧缺等问题。 混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，形成了多种分类形式。混合动力车辆的节能、低排放等特点引起了汽车界的极大关注并成为目前汽车研究与开发的一个重点。HEV具备使用包括电能在内的两种或多种车载能源的动力总成。通过采用恰当的控制策使总成各部件在优化模式下协同工作，可实现低油耗、低排放及高性能等整车设计多重目标1.2 混合动力汽车的种类与特点 目前世界各国研究开发的混合动力汽车因其各个组成部件、布置方式及控制策略的不同，而形成了各式各样的结构型式，其分类也有多种。根据动力源的数量及传递方式的不同，分为串联式、并联式、混联式和综合式四种组合型式；根据发动机和电机的功率比的大小，分为里程延长型、动力辅助型和双模式型，或者分为轻度混合、中度混合和重度混合；根据发动机运行模式的不同，分为发动机开／关模式和发动机连续运行模式：根据发动机和电动机是否布置在同一轴线上，分为单轴式和双轴式；根据蓄电池组的荷电状态的变化情况，又分为荷电消耗型和荷电维持型 图1.1(a)串联式(b)并联式(c)混联式(d)综合式 B——蓄电池 E——发动机 F——燃料箱 G——发电机 M——电动机 P——功率转换器 T——传动系 ①串联式驱动系统 串联式驱动系统如图1.1(a)所示，发动机带动发电机发电，其电能通过控制器直接输送到电动机，由电动机产生驱动力矩驱动汽车。电池实际上起平衡原动机输出功率和电动机输入功率的作用：当发电机的发电功率大于电动机所需的功率时(如汽车减速滑行、低速行驶或短时停车等工况)，控制器控制发电机向电池充电；当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时(如汽车起步、加速、高速行驶、爬坡等工况)，电池则向电动机提供额外的电能。 串联式结构可使发动机不受汽车行驶工况的影响，始终在其最佳的工作区稳定运行，并可选用功率较小的发动机，因此可使汽车的油耗和排污降低。串联式混合动力汽车特别适于市区运行工况。串联式结构的不足是：需要功率足够大的发电机和电动机，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，由于机电能量转换和电池充②并联式驱动系统 并联式驱动系统可由发动机和电动机共同驱动或各自单独驱动，如图1.1(b)所示。当电动机只是作为辅助驱动系统时，功率可以比较小。与串联式结构相比，发动机通过机械传动机构直接驱动汽车，其能量的利用率相对较高，这使得并联式的燃油经济性比串联式高。并联式驱动系统最适合于汽车在城市间公路和高速公路上稳定行驶的工况。由于并联式驱动系统的发动机工况要受汽车行驶工况的影响，要维持发动机在最佳工作区工作，相比于串联结构，需要变速装置和动力复合装置，传动机构较为复杂。 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，如图1.1(c)所示。发电机发出的电能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。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在最优状态工作，所以更容易实现排放和油耗的控制目标，是最具影响力的HEV。混联式的动力复合形式更复杂，对动力复合装置的要求更高。目前的混联式结构一般以行星齿轮作为动力复合装置的基本构架。 ④综合式驱动系统 综合式混合动力汽车结构更复杂，如图1.1(d)所示。其结