混合动力汽车结构、原理及发展前景探究

混合动力汽车结构、原理及发展前景探究11目录摘要......................................................................................................2引言......................................................................................................3第一章混合动力汽车的定义与分类.................................................41.1混合动力汽车的定义.............................................................................41.2混合动力汽车的分类.............................................................................4第二章混合动力汽车的结构与工作原理.........................................62.1串联式混合动力汽车.............................................................................62.1.1串联式混合动力汽车的结构.............................................................62.1.2串联式混合动力汽车的工作原理......................................................62.2并联式混合动力汽车.............................................................................62.2.1并联式混合动力汽车的结构.............................................................62.2.2并联式混合动力汽车的工作原理......................................................72.3混联式混合动力汽车.............................................................................72.3.1混联式混合动力汽车的结构.............................................................72.3.2混联式混合动力汽车的工作原理......................................................8第三章混合动力汽车的发展前景.....................................................93.1混合动力汽车在国内外的发展.............................................................93.1.1国外混合动力汽车的发展情况.........................................................93.1.2国内混合动力汽车的发展情况.......................................................103.2混合动力汽车的发展前景...................................................................113.2.1混合动力汽车的技术......................................................................113.2.2混合动力汽车面临的问题..............................................................123.2.3混合动力汽车的市场推广..............................................................13结论..................................................................................................15致谢..................................................................................................16参考文献............................................................................................17德州职业技术学院毕业设计论文22摘要随着世界各国环境保护措施越来越严格，替代燃油发动机汽车的方案也越来越多，例如氢能源汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等。但目前最有实用性价值并已有商业化运转模式的，只有混合动力汽车。本文主要对混合动力汽车的结构和工作原理进行分析，并对其发展前景进行深入研究。而且本文分析了混合动力汽车的研究现状，介绍了混合动力汽车的主要结构形式与工作特点，指出了混合动力汽车目前需要解决的主要问题和采用的关键技术，并对其发展前景进行了预测。【关键词】混合动力汽车结构工作原理研究现状发展前景混合动力汽车结构、原理及发展前景探究33引言地球上的石油资源总有一天会枯竭，若没有新能源或代替能源，到那时汽车将寸步难行，为此，人类一直在寻找新能源或试图找到新的方法以减少对石油资源的依赖。目前新能源汽车有纯电动汽车、燃料电池汽车、燃气汽车和混合动力汽车等。纯电动汽车可以实现零排放，动力性、经济型、安全性和可靠性可以达到或接近普通内燃机车，能满足一定行驶里程的要求，但作为动力源的蓄电池成本高，寿命短，充电时间长，所以，目前还没有哪一种蓄电池能完全满足电动汽车的要求；燃料电池电动汽车的工作原理是使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中与大气中的氧发生化学反应从而产生出电能启动电动机，进而驱动汽车，燃料电池电动汽车可以减少二氧化碳的排放，有利于人类居住，还可以减少人类对石油资源的依赖，虽然燃料电池电动汽车有诸多优点，但还是有许多不完善之处，例如：制造、储存、运输、灌装比较困难，氢气价格过高、建立“加氢站”投资过大等；燃气汽车可以降低排放、减低噪音、提高汽车的动力性和经济性，但是气体液化技术将提高成本，一次充气行驶里程短，燃用天然气将使发动机功率下降；混合动力汽车是指汽车使用汽油和电力两种驱动方式，优点在于车辆启动、停止时只靠电动机带动，不达到一定速度发动机就不工作，因此便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好、排放低，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。采用混合动力后可以按平均需要的功率来确定内燃机的最大功率，此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时，由电池来补充；负荷少时，富余的功率可发电给电池充电，由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行程和普通汽车一样。因为有了电池，可以十分方便的回收制动、下坡、怠速时的能量。在繁华市区，可以关停内燃机，由多次单独驱动，实现“零”排放。有了内燃机可以十分方便的解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。可以利用现有的加油站加油，不必再投资。可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降低成本。比较而言，混合动力汽车更适合现阶段的生活需要[1]。德州职业技术学院毕业设计论文44第一章混合动力汽车的定义与分类1.1混合动力汽车的定义混合动力汽车是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。混合动力汽车的燃油经济性能提高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗。简单的说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更低。而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主在享受更强劲的起步、加速的同时，还能实现较高水平的燃油经济性[1]。1.2混合动力汽车的分类（一）根据混合动力驱动模式，混合动力系统主要分为以下三类：a.串联式混合动力系统b.并联式混合动力系统c.混联式混合动力系统一般所说的混合动力汽车是由电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。其结构特点就是在传统混合动力汽车上改装或加装可充电的动力电池，因此，不同类型传统混合动力汽车所具备的特点在相应类型的可外接充电式混合动力汽车上依然具备，所不同的是可外接充电式混合动力汽车用发动机功率比传统混合动力汽车的小，电机和电池功率比传统混合动力汽车的大，电池可通过电网进行充电。（1）串联式混合动力系统串联式混合动力系统由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，他们之间用串联方式组成串联式混合动力汽车动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。（2）并联式混合动力系统并联式混合动力系统有两套驱动系统：传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。这种系混合动力汽车结构、原理及发展前景探究55统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单，成本低。（3）混联式混合动力系统混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。此链接方式系统复杂，成本高[2]。（二）根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，也就是常说的混合度不同，混合动力系统还可以分为以下四类：（1）微混合动力系统这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机（一般为12V）上加装了皮带驱动启动电机。该电机为发电启动一体式电动机，用来控制发动机的启动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗和排放。从严格意义上来讲，这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统中，电机的电压通常有两种：12V和42V。其中42V主要用于柴油混合动力系统。（2）轻混合动力系统该混合动力系统采用了集成启动电机。与微混合动力系统相比，轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止，还能够实现：A.在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；B.在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。（3）中混合动力系统该混合动力系统同样采用了集成启动电机。与轻混合动力系统不同，中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增加了一个功能：在汽车处于加速或或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高，可以达到30%左右，目前技术已经成熟，应用广泛。（4）完全混合动力系统该系统采用了高压启动