混合动力汽车的发展与应用 论文

甘肃畜牧工程职业技术学院毕业论文混合动力汽车的发展与应用系别：车辆工程系专业：汽车制造与装配____班级:_____学生姓名:_____指导教师：______完成时间：_目录摘要................................................................1abstaract...........................................................2引言...............................................................3第一章混合动力汽车的概述............................................41.1混合动力汽车的概述..........................................41.2发展混合动力汽车的必要性....................................51.3混合动力系统................................................6第二章混合动力汽车分类及各类型的工作原理............................82.1串联式混合动力汽车的结构与工作原理..........................82.2并联式混合动力汽车的结构特点................................82.3混联式混合动力汽车（PSHEV）的结构特点.......................9第三章混合动力汽车的主要部件.......................................103.1控制方式...................................................103.2电动机.....................................................103.3混合动力汽车车用镍氢动力电池...............................133.4国外主要的镍氢动力电池生产企业及国内现状...................15第四章混合动力汽车的发展现状及趋势.................................184.1混合动力汽车的发展现状.....................................184.2发展混合动力汽车面临的问题.................................194.3混合动力汽车发展的趋势.....................................21结语..............................................................24参考文献...........................................................25致谢..............................................................261摘要：目前世界汽车工业可持续发展所面临的两大难题是环境污染和石油资源匮乏,环保和节能是21世纪汽车技术的一个重要发展方向,同时各国的排放法规也日趋严格。混合动力汽车(HEV)正是具有低污染和低油耗特点的新一代清洁汽车。混合动力汽车是传统内燃机车辆与电动车辆的有效组合。混合动力汽车以其独有的特点得以在这一时期成为非常有前途的产品。关键词：混合动力；汽车；发展；应用2Abstaract:Sustainabledevelopmentoftheworldautomobileindustryfacestwomajorchallengesisthelackofenvironmentalpollutionandoilresources,environmentalprotectionandenergyconservationinthe21stcenturyautomotivetechnologyisanimportantdirectionofdevelopment,whilethecountriesarebecomingincreasinglystringentemissionsregulations.Hybridelectricvehicle(HEV)isalow-pollutionandlowfuelconsumptioncharacteristicsofanewgenerationofcleanvehicles.Hybridelectricvehicleisatraditionalinternalcombustionenginevehiclesandelectricvehiclesaneffectivecombination.Hybridelectricvehiclewithitsuniquefeaturesinthisperiodcanbeaverypromisingproduct.Keywords:HybridElectricVehicle；car；develop；application3引言目前世界汽车工业可持续发展所面临的两大难题是环境污染和石油资源匮乏,环保和节能是21世纪汽车技术的一个重要发展方向,同时各国的排放法规也日趋严格。混合动力汽车(HEV)正是具有低污染和低油耗特点的新一代清洁汽车。混合动力汽车是传统内燃机车辆与电动车辆的有效组合。混合动力电动汽车以其独有的特点得以在这一时期成为非常有前途的产品。当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是排放废气污染环境。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，于是混合动力汽车应用而生。4第一章混合动力汽车的概述1.1混合动力汽车的概述1.1.1混合动力汽车的定义混合动力汽车是指车上装有两个以上动力源，包括有电机驱动，符合汽车道路交通、安全法规的汽车，车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前复合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。其目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。1.1.2混合动力汽车的优点混合动力汽车的优点是：1、采用混合动力后可按平均需用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。2、因为有了电池，可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。3、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现零排放。4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。6、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。混合动力汽车有三种基本的工作方式，即串联式、并联式和串并联（或称混联）式。1.1.3混合动力汽车的缺点混合动力技术的先进性和实现的现实性，节能、环保效果明显，采用混合动力汽车是现阶段解决环保和能源问题最为切实可行的方案。但是，由于混合动力汽车是在牺牲了部分环保利益的基础上，可以满足目前人们对汽车环保的基本要求，在结构上两套系统电池/电机和内燃机同时安装于本来只装一套系统的汽车上，不仅加大了汽车本身的重量，也提高了对整体工艺及控制等方面的要求。除了和纯电动汽车（BEV）一样受目前蓄电池技术的限制之外，混合动力的能量来源仍然是石油，这决定了混合动力不是电动汽车发展的最终形式。但是，目前日本的几大公司的混合动力汽车的热销说明，混合动力汽车是传统汽车时代向氢燃料电池汽车时代的过渡车型技术，虽然不是长远之计，但据估5计，仍有50年以上的较长市场周期。可以充分利用现有内燃汽车生产能力，推动传统汽车工业的改造发展。总之，混合动力汽车介于传统汽车和纯电动汽车、燃料电池汽车之间，是一种承前启后的，在经济和技术方面都趋于成熟的电动汽车产品。混合动力驱动汽车的缺点是：有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，价格较高。现代汽车伙伴合作计划推动美国三大汽车公司对各种单元技术及其不同组织进行成百种方案的筛选、比较，认为采用混合动力是实现中级轿车百公里3升油耗的可行方案因此而受到更大的关注。经过多年研究，混合动力电动汽车已开发出一些成功的例子。日本丰田汽车公司在1997年12月宣布将混合动力电动轿车Prius投入小批量商业化生产，该车自重1515kg，装用顶置凸轮轴四缸，1500cc排量汽油机，最大功率42.6kW/4600r/min，带永磁无刷发电机，驱动电机亦为永磁无刷的额定功率30kW，采用氢镍电池，实现串并联控制方式，百公里油耗为3.4L，比原汽油车减少了一半，CO2排量也相应减少了一半，CO、HC、NOX仅为现行法规允许值的10％，售价每辆216万日元（约15000美元）。美国克莱斯勒汽车公司1998年2月在底特律展出第二代道奇无畏ESX2型混合动力电动轿车，该车装用1500cc排量直喷柴油机带发电机，采用铅酸电池，交流感应电机驱动，铝车架，复合材料车身，自重1022kg，百公里油耗降至3.4L。2000年通用，福特，戴姆勒·克莱斯勒已开发出100公里油耗已达到3升汽油或接近3升汽车的样车，只是价格仍较贵。1.2发展混合动力汽车的必要性当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是排放废气污染环境。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，专家估计在10年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车（除非燃料电池技术有重大突破）。现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法，开发了一种混合动力装置（Hybrid-ElectricVehicel，缩写HEV）的汽车。所谓混合动力装置就是将电动6机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组。形象一点说，就是将传统发动机尽量做小，让一部分动力由电池-电动机系统承担。这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长补短。这样使汽车的热效率可提高10％以上，废气排放可改善30％以上。混合动力源电动车按照能量合成的的形式主要分为串联式(SHEV）和并联式（PHEV）两种。混合动力汽车在发达国家已经日益成熟，有些已经进入实用阶段。由于其构造复杂，成本较高，在电动汽车时代到来之前，混合动力型汽车只是一种过渡产品。1.3混合动力系统1.3.1混合动力的概念HEV（Hybrid-ElectricVehicel）—混合动力装置。混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式，优点在于车辆启动停止时，只靠发电机带动，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，排放量很低，而且电能的来源都是发动机，只需燃油即可。混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。混合动力总成以动力传输路线分类，可分为串联式、并