混合動力汽車現(xiàn)狀及其發(fā)展前景趨勢研究

1、 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目： 混合動力汽車現(xiàn)狀及其開展前景趨勢研究 學(xué)院： 機械工程學(xué)院 專業(yè)： 班級： 學(xué)號: 學(xué)生姓名： 導(dǎo)師姓名： 完成日期： 誠 信 聲 明本人聲明：1、本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計論文是在老師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果；2、據(jù)查證，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，畢業(yè)設(shè)計論文中不包含其他人已經(jīng)公開發(fā)表過的研究成果，也不包含為獲得其他教育機構(gòu)的學(xué)位而使用過的材料；3、我承諾，本人提交的畢業(yè)設(shè)計論文中的所有內(nèi)容均真實、可信。作者簽名： 日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計論文任務(wù)書 題目： 混合動力汽車現(xiàn)狀及其開展前景趨勢研究 姓名 學(xué)院 機械工程學(xué)院 專業(yè) 汽車效勞工程 班級

2、 學(xué)號 指導(dǎo)老師 職稱 教研室主任 一、 根本任務(wù)及要求： 混合動力汽車是當(dāng)前汽車領(lǐng)域研究的熱點，隨著環(huán)境、能源問題的出現(xiàn)，對新能源汽車的研發(fā)非常有意義。本課題研究的任務(wù)及要求如下： 1、簡要介紹混合動力汽車開展背景，分析其分類和根本工作原理； 2、綜述國內(nèi)外混合動力汽車開展現(xiàn)狀及其代表性產(chǎn)品； 3、指出混合動力汽車開展面臨的電池系統(tǒng)管理、動力分配等關(guān)鍵技術(shù)問題； 4、例如分析我國混合動力公交車的應(yīng)用現(xiàn)狀和開展前景趨勢； 二、 進度安排及完成時間： 1、明確設(shè)計任務(wù)，熟悉設(shè)計內(nèi)容，收集相關(guān)資料； 2月28日前完成 2、在熟悉課題的前提要求下，進入課題實施階段； 3月20日前完成 3、做好相關(guān)知

3、識的準(zhǔn)備，開始撰寫開題報告； 4月5日前完成 4、對混合動力汽車整體研究的方案確定； 4月20日前完成 5、收集已上市的混合動力汽車資料并比照研究； 5月5日前完成 6、對株洲市混合動力公交車的運營進行調(diào)研； 5月20日前完成 7、編寫論文和研究的資料并打印反復(fù)修改； 5月31日前完成 8、各種相關(guān)文件的整理，存儲介質(zhì)制定，準(zhǔn)備辯論； 6月3日前完成 目 錄摘要IAbstractII第1章 緒 論11.1 引言11.2 混合動力汽車的歷史開展11.3 混合動力汽車分類及其工作原理3 混合動力汽車開展的影響因素5第2章 混合動力汽車現(xiàn)狀分析72.1 國內(nèi)混合動力汽車開展現(xiàn)狀72.1.1 國內(nèi)混合

4、動力汽車代表產(chǎn)品72.1.2 國內(nèi)混合動力汽車技術(shù)102.2 國外混合動力汽車開展現(xiàn)狀112.2.1 國外混合動力汽車代表產(chǎn)品112.2.2 國外混合動力汽車技術(shù)14第3章 混合動力汽車開展策略探討15我國混合動力汽車開展思路153.2 混合動力汽車研究內(nèi)容和方法163.3 混合動力汽車開展面臨的問題和解決方案17第4章 我國城市混合動力公交車開展例如分析194.1 城市混合動力公交車研究的背景和意義19 株洲城市混合動力公交車應(yīng)用例如204.2.1 城市混合動力公交車市場推廣探討204.2.2 株洲城市混合動力公交車應(yīng)用現(xiàn)狀分析21混合動力車型開展趨勢及展望24結(jié) 論28參 考 文 獻29致

5、 謝30混合動力汽車現(xiàn)狀及其開展前景趨勢研究摘要：混合動力汽車是當(dāng)前各國汽車產(chǎn)業(yè)一個非常重要的開展方向，而我國混合動力汽車開展總體上還處于起步階段。首先，簡要介紹混合動力汽車開展背景，分析混合動力汽車的分類及其工作原理；其次，綜述國內(nèi)外混合動力汽車開展現(xiàn)狀及其具有代表性的產(chǎn)品，并分析國內(nèi)外技術(shù)開展情況，指出混合動力汽車開展目前面臨的電池系統(tǒng)管理、動力分配等關(guān)鍵技術(shù)問題；最后，對我國混合動力汽車以及城市混合動力公交車的開展方向趨勢等提出相應(yīng)意見。關(guān)鍵字： 混合動力汽車；原理；開展趨勢；建議 A Study on the Current Situation and Development Tend

6、ency of HEVAbstract:HEV is an important research and development direction of the worlds automobile in dusty and the develpoment in China is still in a state of infancy. Firstly ,the background of HEVs development was introduced briefly and its basic working principle was analyzed. Secondly, the cur

7、rent development of HEV the key technological problems HEV facing at present out in battery system management, dynamic distribution and so on. Finally, relative constructive suggestions on development direction of our nations HEV and its urban transit were made. Key Words: HEV; principle; trend of d

8、evelopment; suggestions 第1章 緒 論1.1 引言目前，石油資源供給的日益缺乏，環(huán)境污染持續(xù)惡化，世界范圍內(nèi)對環(huán)境友好可持續(xù)開展的呼聲不斷高漲，尋找新能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃料已成為國際共識。近幾來，我國機動車保有量迅猛增長，汽車尾氣排放已成為影響各大城市大氣質(zhì)量最主要的污染源之一，嚴(yán)重制約和影響城市的可持續(xù)開展和人們的日常生活。因此，新能源汽車研究工程被國家列入了“863重大科研課題。相對混合動力汽車，純電動汽車雖然具有比擬突出的環(huán)保優(yōu)勢，但是其產(chǎn)業(yè)開展的研究總體上還處于起步階段，受限于燃料電池等關(guān)鍵技術(shù)，其行駛路程短、動力性能差以及本錢高等問題沒有得到解決，所以，純電動汽車開

9、展的局限導(dǎo)致其很難市場化。為尋找傳統(tǒng)燃油汽車與純電動汽車的過渡產(chǎn)品和折衷方案，混合動力汽車HEV的研發(fā)已經(jīng)成為國際范圍內(nèi)新型環(huán)保車輛開發(fā)的新熱點，具有很好的開展前景和市場潛力。為此，世界各國政府以及各大汽車制造商都在加大力度研發(fā)試驗各種混合動力汽車和混合動力客車。從當(dāng)前的技術(shù)開展情況來看，純電動汽車由于受到燃料電池性能的局限，續(xù)航里程比擬短，難以推廣上市應(yīng)用。燃料電池汽車的根底研發(fā)設(shè)施投入非常大，車輛本錢極高，更不可能在短期內(nèi)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。而混合動力汽車具有排放污染低、續(xù)駛里程長、節(jié)約能源、不改變已有根底設(shè)施的各方面優(yōu)點，是當(dāng)前實現(xiàn)環(huán)保汽車產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；淖钫_產(chǎn)品。美國福特、日本豐田、日本本田

10、等公司已經(jīng)研發(fā)生產(chǎn)了許多成熟的混合動力汽車產(chǎn)品，并在各國批量銷售。我國混合動力汽車的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)過國家“863方案的支持與開展，相信我國的混合動力汽車技術(shù)正在迅速邁向產(chǎn)業(yè)化。1.2 混合動力汽車的歷史開展1、歷史開展 當(dāng)前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車存在種種弊病，統(tǒng)計說明在大局部的道路條件下，一輛普通轎車僅僅只利用了燃料潛能的40%，在一些更復(fù)雜的路面狀況下還會跌至25%，更為嚴(yán)重的是隨著機動車保有量的增加，大氣污染變得日趨嚴(yán)重。20世紀(jì)90年代以來，世界各國對改善環(huán)保的呼聲日益高漲，由此各種各樣的電動汽車脫穎而出。雖然當(dāng)前人們普遍認(rèn)為未來電動汽車將會普遍使用，但是目前的電池技術(shù)局限阻礙了電

11、動汽車的應(yīng)用。眾所周知電池的能量密度和汽油相比差上百倍，遠(yuǎn)遠(yuǎn)未到達人們所期待的數(shù)值，專家預(yù)計在10年以內(nèi)電動汽車還無法完全取代傳統(tǒng)燃油發(fā)動機汽車。在這種現(xiàn)實情況的逼迫下，使得工程師們開發(fā)了一種裝載混合動力裝置Hybrid-Electric ，Vehicel，縮寫HEV的汽車。所謂混合動力系統(tǒng)就是將電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動力源，輔助動力單元可以是一臺小型燃料發(fā)動機或動力發(fā)電機組。而且可以盡量將傳統(tǒng)燃料發(fā)動機做小，使一局部動力由輔助單元電動機組提供。這種混合動力裝置既發(fā)揮了兩方面的優(yōu)勢，一是發(fā)動機動力性好，持續(xù)工作時間長的優(yōu)點，二是發(fā)揮電動機低噪聲、無污染的好處，二者相互協(xié)調(diào)，取

12、長補短，汽車的熱效率值可提高10%以上，廢氣排放控制可改善30%以上1。如今各國都在加大力度研發(fā)，政府的支持，資金的協(xié)助，慢慢地混合動力技術(shù)已走上成熟，產(chǎn)業(yè)化，市場化正在接收各種挑戰(zhàn)，但混合動力汽車在當(dāng)前依舊值得期待！2、日本混合動力汽車開展概況1997年12月，防止地球溫暖化會議在日本東京召開, 這次會議具體確定了興旺國家溫室效應(yīng)氣體排放的削減目標(biāo), 進一步加快了日本各界對于環(huán)保措施的制定和實施步伐, 尤其是在汽車產(chǎn)業(yè)投入前所未有的力量用于低污染、低燃料費的節(jié)能環(huán)保汽車的研制開發(fā)。目前的低污染、低燃料費環(huán)保汽車主要是以直噴式發(fā)動機為主,另外還有純電動汽車、燃料電池汽車、天然氣汽車、混合動力型

13、汽車等, 這些采用不同動力燃料的汽車都具有各自的優(yōu)點和缺乏。例如，直噴式發(fā)動機是在高新技術(shù)的支撐下研制的, 使其性能進一步提高存在很大的難度；電動汽車的缺乏表現(xiàn)在充電一次行駛距離短,而且需要配置復(fù)雜的充電設(shè)備；天然氣汽車盡管能夠減少二氧化碳排放，但也具有一定的局限性；而燃料電池汽車那么需注意燃料氫的存儲問題等。但是,目前比照前面這些車型，混合動力型汽車和汽油燃料汽車相比, 不僅燃料消耗減少一半, 而且二氧化碳的排放量還可以降低至燃料汽車的1/2,排放的有毒氣體也可削減到規(guī)定值的1/10, 具有低污染和低燃料消耗的雙重優(yōu)勢。因此, 日本的汽車制造業(yè)普遍認(rèn)為混合動力車型汽車是目前最具有開發(fā)前景和市

14、場應(yīng)用的車種。豐田公司集結(jié)大批優(yōu)秀研發(fā)工程師，研發(fā)出的Pruis于1997年開始投入生產(chǎn)線，1998 年成為世界第一個小規(guī)模成批生產(chǎn)的汽油電動混合動力車。豐田 汽油機采用高效率、高膨脹比工作循環(huán)，行星齒輪功率分配器、電子控制變速器、鎳氫電池、逆變器、電動/發(fā)電機集成為一體，在輸出動力類型上Pruis混合動力電動轎車是單軸驅(qū)動并聯(lián)式混合電動車輛,以行星齒輪作為動力連接裝置。發(fā)動機可通過單向離合器將扭矩輸出到行星架,行星架按照控制策略的固定比例將扭矩分配到與中心輪連接的發(fā)電機,電動機那么通過齒輪減速機構(gòu)進行動力輸出。電動機一般采用小型永磁同步交流電動機，發(fā)電機采用永磁同步交流發(fā)電機，可以工作于電動

15、機狀態(tài)。另外關(guān)于車輛功率分配的裝置，可借助于控制發(fā)電機的發(fā)電量來調(diào)節(jié)控制發(fā)電機轉(zhuǎn)速,從而來來調(diào)節(jié)動力分配比例。傳動系統(tǒng)起到類似無級變速器的作用。采用電動機助力驅(qū)動的運行狀態(tài)，那么利用永磁同步電動機低轉(zhuǎn)速恒轉(zhuǎn)矩的特性。當(dāng)汽車啟動或加速運行時，使得電動機的優(yōu)異轉(zhuǎn)矩特性發(fā)揮得淋漓盡致。豐田Pruis自97年以來，得到市場的積極響應(yīng)，也經(jīng)受住了各方面的挑戰(zhàn)，技術(shù)正慢慢走向成熟，2004年P(guān)ruis已經(jīng)由緊湊型開展成為中等尺寸型。它較之以前的車型具有更強的動力性能、更好的燃料經(jīng)濟性以及更低的尾氣排放。該車的排放與傳統(tǒng)的汽油車輛相比CO2下降50%，HC、CO和NOX排放可以降低90左右，燃油節(jié)省一半2。

16、截止2021年，日本豐田Pruis等混合動力車型在全球的銷量已累計到達300萬輛，日本混合動力汽車開展的經(jīng)驗和技術(shù)值得我國學(xué)習(xí)借鑒，雖然混合動力汽車作為純電動汽車的過渡車型，但在目前的環(huán)境能源形勢下發(fā)揮了巨大的作用，相信隨著混合動力技術(shù)的突破，在未來數(shù)十年必將成為一顆閃耀的明星。1.3 混合動力汽車分類及其工作原理1、混合動力汽車的分類HEVHybrid-ElectricVehicle混合動力裝置?；旌蟿恿褪侵钙囀褂闷万?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，不到達一定速度，發(fā)動機就不工作，因此，便能使發(fā)動機一直保持在最正確工況狀態(tài)，動力性好，排放低，而且電能的

17、來源都是發(fā)動機，只需加油即可?；旌蟿恿ζ囋O(shè)計的關(guān)鍵之處是混合動力系統(tǒng)，因為它的性能直接關(guān)系到混合動力汽車整車的性能。經(jīng)過近幾年的開展，混合動力系統(tǒng)總成已從原來的發(fā)動機與電機離散結(jié)構(gòu)向發(fā)動機電機與變速箱一體化結(jié)構(gòu)方向開展，即集成化混合動力總成系統(tǒng)。按照混合動力總成動力扭矩傳輸路線來分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等三種。2、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)和電池組等局部構(gòu)成。在車輛在剛開始行駛時，蓄電池貯存電量飽滿，其能量輸出足以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)就無需工作。當(dāng)電池電量低于60%時，輔助動力系統(tǒng)才開始工作；或當(dāng)車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)和

18、蓄電池組就將共同為車輛提供能量；當(dāng)車輛能量需求較小時，輔助動力系統(tǒng)在為車輛提供能量的同時，還給車輛蓄電池組進行充電?；旌蟿恿ζ囌怯捎谛铍姵亟M的存在，使得發(fā)動機工作在一個相對穩(wěn)定的工況下，使發(fā)動機燃料燃燒排放得到非常大的改善。混合動力汽車輔助單元一般采用功率較小的發(fā)動機，但必須保證能夠滿足汽車巡航的需要，依靠電動機或其它輔助裝置提供車輛加速與爬坡所需的附加動力。同時混合動力汽車還配備回收制動能量系統(tǒng)，其結(jié)果是提高了車輛行駛的總體效率，同時保證了汽車加速、爬坡等動力性能。在傳統(tǒng)汽車中，當(dāng)司機踩制動時，這種本可用來給汽車加速的能量轉(zhuǎn)化為熱量被浪費了。而混合動力汽車卻能大局部回收這局部能量，并通過

19、向電池動力將其暫時貯存起來供加速時再用。當(dāng)駕駛者想要有最大的加速度，這時汽油發(fā)動機和電動機同時工作，提供可與強大的汽油發(fā)動機相當(dāng)?shù)钠鸩郊铀傩阅?。在對加速性要求不太高的路面，混合動力汽車可以只依靠電動機行駛，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。想要獲得最正確的動力輸出就需要一個非常好的動力控制系統(tǒng)，這方面一直就是混合動力汽車研究的重心。1串聯(lián)式串聯(lián)式動力由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三局部動力總成組成，它們之間用串聯(lián)方式組成SHEV動力單元系統(tǒng)，發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，再由電動機通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車。小負(fù)荷時可直接由電池驅(qū)動電動機驅(qū)動車輪，大負(fù)荷時需要

20、更大功率，需由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機。當(dāng)電動車處于低速、滑行、怠速的工況時，那么由電池組驅(qū)動電動機，當(dāng)電池組電量較低時那么由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電；而當(dāng)車輛處于啟動、加速、爬坡工況時，車輛需求功率較高，那么發(fā)動機、電動機組和電池組將共同向電動機提供電能。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于低速運行和城市內(nèi)頻繁起步的工況，可以適時地將發(fā)動機調(diào)整到最正確工況點附近運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池的充放電和電動機的輸出來到達調(diào)整車速的目的。這樣使發(fā)動機防止了低速和怠速運轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動機的運轉(zhuǎn)效率，減少了廢氣等污染物排放。但是串聯(lián)式HEV有個突出的缺點就是機械效率較低。發(fā)動機發(fā)電機電動機電池組 機械連接 電氣連

21、接圖 串聯(lián)式混合動力汽車結(jié)構(gòu)簡圖2并聯(lián)式并聯(lián)式混合動力裝置的發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動汽車，發(fā)動機與電動機是分開的兩套系統(tǒng)，這兩套系統(tǒng)都可以向汽車傳動機構(gòu)提供驅(qū)動力，在不同的行駛路面發(fā)動機和電動機既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動車輛。當(dāng)車輛在加速爬坡時，這兩套系統(tǒng)可同時向傳動系提供扭矩，只要汽車車速到達巡航速度，汽車將只依靠發(fā)動機維持該車速。電動機既可以作電動機還可以作發(fā)電機使用，所以稱之為電動發(fā)電機組。并聯(lián)式混合動力汽車沒有單獨的發(fā)電機，這樣發(fā)動機就直接通過傳動系驅(qū)動車輪，這種并聯(lián)裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，輸出的扭矩也能滿足大局部路況需要，機械效率損耗與普通汽車差不多，目前得到比擬廣泛的應(yīng)用。發(fā)

22、動機變速器 電動機電池組池組 機械連接 電氣連接圖 并聯(lián)式混合動力汽車結(jié)構(gòu)簡圖3混聯(lián)式混聯(lián)式裝置兼具了串聯(lián)式和并聯(lián)式兩者的特點。其動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)電機和電動機，根據(jù)行駛時助力裝置的不同，它又可分為發(fā)動機為主和電機為主兩種。當(dāng)以發(fā)動機作為主控制單元的形式中，發(fā)動機作為主動力源，電機為輔助動力源；以電機為主控單元的形式中，發(fā)動機作為輔助動力源，電機為主動力源?；炻?lián)式裝置的優(yōu)點是控制方便，缺點是結(jié)構(gòu)比擬復(fù)雜。日本豐田生產(chǎn)的Prius屬于以電機為主的形式。結(jié)構(gòu)圖如所示。1、能源因素與西方國家政府首先考慮環(huán)保因素不同，對中國政府而言，開展新能源汽車更加關(guān)系到國家的石油平安。隨著汽車的增加，中國政府

23、面臨嚴(yán)重的石油短缺壓力，目前中國的石油對外依存度已經(jīng)超過50%，而且這一比例還在不斷提高中，開展混合動力汽車和發(fā)動機 發(fā)電機電動機 機械連接電池組池組 電氣連接 圖 混聯(lián)式混合動力汽車結(jié)構(gòu)簡圖電動汽車在中國更加緊迫，混合動力技術(shù)比純電動技術(shù)要成熟，但混合動力汽車還是需要石油，所以混合動力汽車依舊只是研發(fā)純電動汽車的一個過渡階段。2、政府政策因素2021年，中國政府公布實施?關(guān)于開展私人購置新能源汽車補貼試點的通知?，其中并未將混合動力汽車納入新能源汽車的補貼范圍。通知中對純電動汽車和插入式電動汽車的補貼分別到達最高6萬元和5萬元，但油電混合動力產(chǎn)品卻被歸于“節(jié)能汽車類別，只給予3000元的資金

24、補貼3，所以相對而言，混合動力汽車的市場推廣還需要更多優(yōu)惠政策的支持。3、技術(shù)因素全球混合動力核心技術(shù)主要是被日本的豐田和本田兩家汽車公司所掌握，日系車企的混合動力汽車已經(jīng)實現(xiàn)了技術(shù)的穩(wěn)定和產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，僅豐田混合動力汽車全球保有量就已經(jīng)到達300萬輛。而中國車企開展混合動力將無法回避日系車企的技術(shù)壁壘。于此對應(yīng)的，在電動汽車領(lǐng)域，中國并不比國外差。美國知名公司的一份研究報告認(rèn)為，在傳統(tǒng)汽車研究開發(fā)領(lǐng)域，中國比西方許多國家落后幾十年，但在電動汽車研究領(lǐng)域，中國與國外根本處于同一起跑線。可純電動汽車對技術(shù)和燃料電池的要求和本錢更高，當(dāng)前依舊可以將混合動力汽車作為過渡車型，加大技術(shù)支持。4、本錢因

25、素分析混合動力汽車和電動力汽車都存在著本錢過高的問題，如果沒有政府補貼都很難推廣；但電動力汽車的后期本錢遠(yuǎn)低于混合動力汽車?；旌蟿恿ζ噷嵤┭a貼后，購置本錢大幅下降，幾年節(jié)約的燃料費用，就可以彌補高出的車價；隨著政府補貼政策的落實和加快充電站等根底設(shè)施建設(shè)，將有越來越多的消費者購置混合電動汽車汽車。第2章 混合動力汽車現(xiàn)狀分析2.1 國內(nèi)混合動力汽車開展現(xiàn)狀我國在傳統(tǒng)燃料汽車領(lǐng)域研究開發(fā)比西方國家晚了幾十年，技術(shù)和制造精度還有很大的差距，但在混合動力汽車和電動汽車研究領(lǐng)域，在迎頭追趕，慢慢地縮小與歐美日的差距。在“十五期間，科技部組織汽車企業(yè)與國內(nèi)多家高校、科研機構(gòu)進行聯(lián)合攻關(guān)，確立了“三縱三

26、橫的總體開展布局。就是以混合動力電動汽車HEV、純電動汽車(BEV)和燃料電池汽車FCEV為“三縱，而以動力控制系統(tǒng)、驅(qū)動控制系統(tǒng)和電池及其控制系統(tǒng)為“三橫。國家“863高科技工程方案中專門確定了包括混合動力汽車在內(nèi)的節(jié)能與新能源環(huán)保汽車的重大專項。有國家政策的支持，研發(fā)資金的投放，相關(guān)人才的培養(yǎng)，在這樣的優(yōu)越形勢下，目前我國混合動力汽車的自主創(chuàng)新得到了重大開展。2.1.1 國內(nèi)混合動力汽車代表產(chǎn)品目前，我國在國家“863方案的支撐下，根本建立了常規(guī)混合動力汽車技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化體系，研發(fā)了200款左右常規(guī)混合動力汽車產(chǎn)品。在常規(guī)混合動力客車研發(fā)開發(fā)方面，我國自主研發(fā)的常規(guī)混合動力客車慢慢地被城市公

27、交用戶認(rèn)可，產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新水平和產(chǎn)業(yè)競爭力位居世界前列，“十二五規(guī)劃中混合動力客車將在2021下半年，由現(xiàn)在的25個示范推廣城市擴大到全國所有的大中型城市4。過去的“十一五期間，聚焦常規(guī)混合動力轎車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺，同步開展常規(guī)混合動力轎車產(chǎn)業(yè)化技術(shù)攻關(guān)，我國成功研制出多款工程化常規(guī)混合動力轎車產(chǎn)品，雖然我國在混合動力汽車這塊領(lǐng)域起步較晚，但國內(nèi)各大汽車廠商在利好政策的支持下，正在積極地研發(fā)具有市場前景的混合動力車型。在我國節(jié)能與新能源汽車相關(guān)鼓勵政策推動下，在越來越嚴(yán)格的汽車尾氣排放法規(guī)推動下，將逐漸形成輕度混合動力轎車先行、中度并聯(lián)混合動力轎車跟進、深度混合動力轎車押后的尊重技術(shù)的我國自主研

28、發(fā)常規(guī)混合動力轎車市場推進三步曲。目前國內(nèi)市場上具有代表性的混合動力汽車有以下品牌：1、中國長安杰勛混合動力轎車。杰勛混合動力轎車是國內(nèi)第一款自主研發(fā)設(shè)計將中度混合技術(shù)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并且投產(chǎn)的混合動力轎車。杰勛整車都采用自主研發(fā)的技術(shù)設(shè)計，擁有完整的自主知識產(chǎn)權(quán)，獲得專利80余項，其中創(chuàng)造專利18項。長安建成了我國第一條完全自主研究開發(fā)的混合動力的生產(chǎn)線。該車的動力系統(tǒng)是由自主研發(fā)的1.5 L的高效發(fā)動機13kW 的永磁同步無刷電機組合而成，續(xù)駛里程和整體動力水平與2.0 L汽油發(fā)動機車型相比根本相當(dāng)。節(jié)油在20%以上，排放限制到達國際領(lǐng)先水平。如下表所示：表2.1.1-1 長安集團代表車型長安混

29、合動力代表車型參數(shù)車型長安志翔長安杰勛HEV尺寸長×寬×高4600×1800×1475mm4600×1800×1475mm4445×1750×1640mm混合動力模式輕度，油氣CNG混合中度混合中混-并聯(lián)發(fā)動機1.6汽油發(fā)動機，JL4750QG最大功率71kw最大功率69kw1.5 L L475Q3最大功率69kw電動機永磁減速式支流啟動電機永磁無刷同步交流電機(ISG)額定功率13kw永磁無刷同步交流電機(ISG)額定功率13kw電池類型AGM深度放電電池電壓：12V容量：55Ah鎳氫蓄電池電壓：144V容量：6

30、Ah鎳氫動力電池額定工作電壓144V/容量6Ah百公里油耗排量1590ml1497ml1497ml2、一汽奔騰 B70。奔騰B70這款混合動力汽車的動力系統(tǒng)采用雙電機模式，屬于全混合結(jié)構(gòu)。該款混合動力轎車的制造本錢是燃油型同款車的23倍，而隨著批量化生產(chǎn)的實現(xiàn)，奔騰B70的制造本錢將逐漸降低。如下表所示：表2.1.1-2 一汽集團代表車型參數(shù)一汽奔騰B50PHEV一汽奔騰B70-HEV尺寸長×寬×高4600×1785×1435mm4705×1782×1465mm混合動力模式全混，插電式全混發(fā)動機，最大功率67kW，最大扭矩135Nm1

31、.5L，最大功率為74kW，最大扭矩為135Nm電動機永磁同步電機，40KW雙電機：TM電機功率為20kW/40kW，電池類型鋰離子充電電池，容量為35Ah鎳氫電池，容量為6Ah，額定電壓為288V百公里油耗排量-1497ml3、上汽 榮威750。該款混合動力轎車具備“環(huán)保與動力性兼?zhèn)浜汀爸悄芡C零排放兩大突出的優(yōu)點，最大續(xù)駛里程能夠到達500 km，節(jié)油率為20%左右，而且采用的是BSG系統(tǒng)。如下表所示：表2.1.1-3 上汽集團代表車型參數(shù)車型榮威混合動力750榮威混合動力550未上市尺寸長×寬×高4865×1765×1422mm4624×

32、1827×1480mm混合動力模式弱混合動力插電式混合動力發(fā)動機渦輪增壓發(fā)動機 Kavachi；118kw/5500 rpm電動機三相異步電機最大功率20kw,最大扭矩60牛米ISG電機和TM電機電池類型磷酸鐵鋁電池，容量 磷酸鐵鋰電池百公里油耗4、奇瑞A3ISG。奇瑞A3采用柴油雙離合器并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，動力系統(tǒng)搭載奇瑞ACTE型柴油發(fā)動機，并匹配深度混合動力系統(tǒng)，實現(xiàn)了百公里只需3.01 L的超低油耗。5、東風(fēng) EQ7200HEV。東風(fēng)EQ7200HEV 是東風(fēng)汽車公司的推出的重大戰(zhàn)略工程，同時也是“863工程的重大專項。該款混合動力轎車以 EQ7200-II 為根底，并采用電

33、控自動變速箱和創(chuàng)新型并聯(lián)機電耦合的模式。6、比亞迪F6DM 雙模電動汽車。比亞迪F6DM這款雙模電動型汽車采用的是EV純電動+HEV的雙模式，其續(xù)駛里程是純電動模式100 km+混合動力模式330 km的總里程，最高時速可到達160 km/h。本錢增加5萬元左右，量產(chǎn)后會降低到增加3萬元左右。除上述介紹的車型以外，國內(nèi)還有多家汽車公司正在積極研發(fā)混合動力汽車車型，吉利和江淮汽車目前也已分別擁有上市的ISG和BSG混合動力車型。如下表所示：表2.1.1-4 比亞迪集團代表車型BYD混合動力代表車型參數(shù)車型比亞迪F3DM雙?；旌蟿恿Ρ葋喌螰6DM雙模尺寸長×寬×高4533

34、15;1705×1520mm4846×1822×1465mm混合動力模式插電式混合動力插電式，混聯(lián)發(fā)動機BYD371QA全鋁1.0發(fā)動機，功率為50KWBYD371QA全鋁1.0發(fā)動機，功率為50KW電動機75KW:兩臺永磁同步電機(M1 25KW 和 M2 50KW，M2應(yīng)該是主電動機，M1在需要時候變成發(fā)電機)永磁同步電機電池類型鋰鐵電池“ET-POWER鋰鐵電池，容量20kWh百公里油耗16Kwh排量1000ml-綜合國內(nèi)各大汽車企業(yè)的開展現(xiàn)狀，其最新研發(fā)的混合動力汽車產(chǎn)品因為大局部零部件特別是先進的作用于混合動力系統(tǒng)的動力復(fù)合裝置都還需要進口，從而很難降低

35、制造本錢，因此市場上還沒有出現(xiàn)能夠量產(chǎn)的中度混合以上的混合動力汽車。BSG低度混合和SHEV等結(jié)構(gòu)相對簡單、本錢較低的車型比擬多，但是其節(jié)油性能并不是很理想。另外我國在混合動力客車和公交車的研發(fā)上取得了一定成果，當(dāng)前在北京、大連、上海、昆明等地推廣混合動力客車和城市公交車較多。2.1.2 國內(nèi)混合動力汽車技術(shù)中國混合動力汽車技術(shù)起步比國際上晚了十多年，企業(yè)技術(shù)實力與研發(fā)熱情與國外相比，仍然有很大的差距。然而，中國混合動力汽車市場被國際普遍看好，各國競相在中國進行專利布局以開拓市場。國內(nèi)混合動力汽車技術(shù)主要集中在低、中度混合BSG、ISG+離合器+MT研發(fā)的車型，較日本等興旺國家相對落后，只有比

36、亞迪研發(fā)的雙?；旌蟿恿δＪ捷^為先進。國內(nèi)如吉利也正在研究制造雙 ISG+行星輪系混合形式的混合動力汽車，但仍處于研發(fā)階段，較之 Prius 的成熟技術(shù)仍有很大差距，不過國內(nèi)混合動力技術(shù)正慢慢走向成熟，越來越多的車型都在新技術(shù)的支持下上市。2.2 國外混合動力汽車開展現(xiàn)狀美國、日本和德國是主要的混合動力汽車研發(fā)的國家，掌握當(dāng)前很多成熟先進的混合動力技術(shù)以及產(chǎn)品。美國福特、日產(chǎn)北美和Tesla公司在2021年獲得80億美元的貸款專用于混合動力和純電動汽車的研究開發(fā)，同年又從奧巴馬政府的綠色新政獲得24億美元的經(jīng)費支持。2021 年美國混合動力汽車銷量到達萬輛，占其本國汽車市場2.8%的份額5。日本

37、政府對混合動力汽車研發(fā)的支持較其他國家起步更早，日本豐田普銳斯Prius是世界最早的投產(chǎn)混合動力車型，其全球銷量已超過100萬輛，遠(yuǎn)超世界其他混合動力汽車。當(dāng)前日本混合動力汽車在市場中的占有率已經(jīng)接近10%。2.2.1 國外混合動力汽車代表產(chǎn)品美國作為全世界最大的混合動力市場，到2021年5月累計市場銷量已突破200萬輛。從1999年至2021年5月混合動力轎車及SUV車型總銷量到達2,303,825輛，其中豐田普銳斯系列車型銷量為1,175,034輛，占51%的市場份額。1、美國通用別克君威 EcoHybrid。別克君威EcoHybrid 采用BSG低度混合動力模式，BSG 電機布置在發(fā)動機

38、前端輪系處，36V 鎳氫電池組裝載在后備箱。相對普通車型，百公里油耗從降低到了。2、福特 Escape SUV。福特Escape SUV采用雙ISG+行星輪系的混合動力形式，電池能量控制單元采用300 V鎳氫電池，混合動力百公里油耗為 ，燃油經(jīng)濟性較普通車型提高了25%以上。3、凱迪拉克 Escalade。凱迪拉克 Escalade 采用雙ISG+行星輪系與發(fā)動機的雙?；旌夏Ｊ?，該款車型工作模式可分為兩種。在兩種模式下汽車均可以在純電動、混合動力以及純?nèi)加湍Ｊ较滦旭?，不同的是在低速輕負(fù)荷模式下發(fā)動機只有4個缸在工作，而在高速大負(fù)荷模式下發(fā)動機那么有8個缸在參與工作。4、通用雪弗蘭 VOLT。該

39、款車型采用串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)SHEV模式，發(fā)動機的動力扭矩通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化后再傳遞給驅(qū)動電機。電池采用16 kW·h 鋰電池，用220 V電源只需 可將電池充滿，純電池驅(qū)動行駛里程可到達64 km，同時也可在行使中使用發(fā)動機對蓄電池充電。假設(shè)使用汽油，通過能源轉(zhuǎn)換后，每升汽油可驅(qū)動車輛行駛 17km，超過傳統(tǒng)汽車的2倍。如下表所示：表2.2.1-1 美國主要代表車型美國混合動力代表車型參數(shù)車型Ford Fusion-2021escape Hybrid -2021雪佛蘭VOLT2021款尺寸長×寬×高4869×1852×1476mm4437

40、5;1806×1719mm4498×1787×1439mm混合動力模式輕混全混強混合-插電式發(fā)動機2.0iter Atkinson-cycle138w2.3升直列4缸阿特金森循環(huán)發(fā)動機；99Kw/6000 rpm1.4L，采用汽油或E85乙醇燃料；63Kw/4000 rpm電動機-磁式交流同步電動機；70Kw/5000轉(zhuǎn)/分111kW/370N·m電動機電池類型鋰離子電池300V鎳氫電池組鋰離子電池百公里油耗美國混合動力汽車特點1.以中、高級轎車或SUV等大排量汽車為主；2.絕大多數(shù)為汽油混合動力，并且混合動力模式以強混為主。在歐洲，混合動力汽車銷量從2

41、004年的9000輛左右升至2006年的4萬輛。2021年，豐田混動銷量約為萬輛，到2021年1月豐田汽車在歐洲累計銷售了40萬輛混和動力車型5。5、BMW X5 X7。BMW X5是寶馬公司首款配置其BMW ActiveHybrid 系統(tǒng)的混合動力車型。其混合動力模式為 ISG+AT，鋰電池包裝載在后備箱內(nèi)，電動機那么串聯(lián)在變速器與發(fā)動機之間，在車頂還搭載有太陽能轉(zhuǎn)化板。BMW ActiveHybrid X7鋰電池安裝在輪拱之間，保持了寶馬代表性的5050重量分配特點。6、奔馳S400 BlueHybrid。奔馳S400 BlueHybrid為奔馳首款搭載鋰電池的量產(chǎn)車型。采用ISG+AT混

42、合動力模式，采用鋰電池組，梅賽德斯公司將電池組與汽車溫控系統(tǒng)進行整合，采用全新設(shè)計的鋰電池單元組、電池管理及檢測系統(tǒng)等。如下表所示：表2.2.1-2 歐洲主要代表車型歐洲混合動力市場代表車型參數(shù)品牌奧迪Q5 hybrid Quattro雪鐵龍C4ybride HDiThe Peugeot 3008 HYbrid4-2021寶馬Activybrid 7系尺寸長×寬×高4629×1898×1625mm4288×1769×1458 mm4365×1837×1639mm5212×1902×1484 mm

43、混合動力模式全混合，并聯(lián)結(jié)構(gòu)輕混，柴電混合柴電混合輕混發(fā)動機2.0 TFSI發(fā)動機；155Kw/0 rpm/350N·m1.6升HDi發(fā)動機；最大功率是66kW2.0 L DW10 HDi diesel I4 with electric engine342KW電動機永磁式交流同步電動機；40Kw/210 N·m-三相交流同步電動機15Kw/210 N·m電池類型輕質(zhì)鋰離子電池組-200V NI-MH電池鋰離子蓄電池百公里油耗6.9 L-排量1984ml-歐洲混合動力汽車特點1.混合動力車型柴油車占半數(shù)以上；2.絕大多數(shù)發(fā)動機排量在2.0L一下。 豐田汽車在1997

44、年推出了混合動力車型，到2021年4月份在日本累計銷售170萬輛，其中豐田普銳斯系列混動車型銷量達137萬輛。本田從1999年開始銷售混動車型，到2021年1月累計銷售25239輛，而本田Insight車型在2021年3月推出之后的一年內(nèi)銷量就突破10萬輛6。7、豐田Prius普銳斯。豐田Prius于1997年10月底研發(fā)成功，是世界上最早實現(xiàn)批量投產(chǎn)的混合動力車型，其全球銷量早已經(jīng)超過100萬輛。其技術(shù)還在進一步改良，最新一代Prius混合動力系統(tǒng)采用了雙 ISG+行星輪系混合動力驅(qū)動模式，電池使用200 V鎳氫電池，相對目前市場上的混合動力車型豐田Prius是一款技術(shù)非常成熟的混合動力汽車

45、。8、本田Civic Hybrid。本田CivicHybrid車型采用ISG+CVT混合方案，是本田最新一代混合動力系統(tǒng)，發(fā)動機、ISG 與CVT采用串聯(lián)的配置模式，橫向布置發(fā)動機艙內(nèi)。如下表所示：表2.2.1-3 日本主要代表車型日本混合動力汽車代表車型參數(shù)車型Toyota Prius -2021Toyota Prius c-2021Honda Insight-2021尺寸長×寬×高4615×1775×1574mm4000×1690×1450mm4376×1695×1425mm混合動力模式全混+行星齒輪全混中混發(fā)

46、動機1.8 L 2ZR-FXE I4 Dual VVT-i73Kw/5200rpmL 1NZ-FXE VVT-i I454KW1.3 L LDA series I4 i-VTEC73kw/5800rpm電動機60kw45kw直流無刷電機，10kw電池類型201V鎳氫電池-鎳氫蓄電池百公里油耗2.2.2 國外混合動力汽車技術(shù)以日本為首的興旺國家，依靠扎實的傳統(tǒng)汽車技術(shù)平臺和先進的混合動力技術(shù)，混合動力車型逐漸市場化，在新能源汽車?yán)谡嫉孟葯C。美國通用汽車公司已經(jīng)掌握成熟BSG和并聯(lián)混合動力PHEV技術(shù)；美國福特也主要致力于雙ISG+行星輪系混合動力車型的研發(fā)，技術(shù)也已成型；德國群眾奧迪的ISG和

47、PHEV技術(shù)也趨于成型；奔馳BSG和ISG應(yīng)用廣泛，雙?；旌宪囆驼谘芯繎?yīng)用；寶馬X系列采用ISG+AT混合動力模式，7系混合動力已經(jīng)面向市場銷售。日本豐田最新的Prius車型搭載雙ISG+行星輪系混合動力技術(shù)非常成熟完善，占據(jù)大量市場；本田的ISG+CVT混合動力技術(shù)也日趨成熟?？傮w來看，美國和日本都以汽油混合動力為主，美國以中高端大排量車型的混合動力研發(fā)為主，日本以豐田和本田為代表的ISG+行星輪系和ISG+CVT 為主。而歐洲研發(fā)的混合動力汽車以柴油混合和少量的低排量汽油混合動力車型為主。第3章 混合動力汽車開展策略探討按照目前世界各國電動汽車開展趨勢，混合動力汽車只作為一個過渡產(chǎn)品在未

48、來的3040年內(nèi)擁有非常良好的市場應(yīng)用前景，隨著混合動力技術(shù)的開展，如混聯(lián)型SPHEV等擁有高混合度、高環(huán)保節(jié)能性能、高工況適應(yīng)性的車型將占領(lǐng)主要的混合動力車型市場。從目前我國電動汽車的開展現(xiàn)狀來看，消費者只是在理念上認(rèn)可混合動力汽車和純電動汽車，但是卻只有很少數(shù)人愿意去購置這些車型，究其原因主要是因為國內(nèi)混合動力汽車在制造本錢、性能和使用方便性上的劣勢。因此，我國混合動力汽車的開展應(yīng)該以努力占領(lǐng)市場為突破口。同時加大力度研發(fā)，尋找最優(yōu)處理方案，使其更進一步開展。混合動力汽車的動力分配系統(tǒng)、電池技術(shù)研發(fā)和能量管理系統(tǒng)非常復(fù)雜，由此產(chǎn)生一系列問題和挑戰(zhàn)，其一是制造本錢過高，性價比純?nèi)加推嚨秃芏?/p>

49、；其二是維修困難，更復(fù)雜的汽車系統(tǒng)的維護需要更高素質(zhì)的人才；其三是混合動力汽車充電根底設(shè)施的建設(shè)跟不上，使得給日常行駛中電池充電非常麻煩。相對世界上其他混合動力汽車技術(shù)先進的國家，我國的汽車產(chǎn)業(yè)研究開發(fā)起步較晚，技術(shù)相對落后，大局部發(fā)動機等主要零部件甚至需要從國外進口。因此，想要突破日本豐田Prius 這些高性價比成熟的混合動力汽車對市場的壟斷，就需要國家政策和資金的大力支持，例如對消費者購置國產(chǎn)混合動力汽車實施財政補貼制度，廣泛建設(shè)電動汽車充電站等根底設(shè)施等。除了政策上的支持，最主要的是要在關(guān)鍵技術(shù)上取得突破創(chuàng)新，因此提出以下三點建議。1、首先應(yīng)加大投入對混合動力汽車電池組的研發(fā)，比亞迪掌握

50、的電池組技術(shù)在性能上已經(jīng)能根本滿足要求，目前應(yīng)著力于努力降低電池生產(chǎn)本錢，盡快實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。2、繼續(xù)加大力度開展應(yīng)用于城市公交車的混合動力系統(tǒng)。由于國內(nèi)混合動力技術(shù)相對落后，小型家用混合動力汽車難以在近期實現(xiàn)市場化。因此，先將混合動力模式應(yīng)用于城市公交車系統(tǒng)，從混合動力客車的研發(fā)中和運營中積累經(jīng)驗解決問題是一條很好的途徑。3、著力于動力復(fù)合裝置的研發(fā)。無論是對并聯(lián)式混合動力PHEV還是混聯(lián)式混合動力SPHEV，其動力復(fù)合裝置都是最關(guān)鍵的一步。只要擁有自主開發(fā)的高效節(jié)能的動力復(fù)合裝置，就可以大大削減混合動力汽車的生產(chǎn)制造本錢，極大地促進混合動力車型產(chǎn)業(yè)化的進程。未來電動汽車將逐步取代燃油汽車占領(lǐng)汽

51、車主要市場，在這之前，市場將被各種耗油少、高效節(jié)能、高環(huán)保性的混合動力車型占據(jù)。所以盡快占領(lǐng)市場份額尤為重要，我國應(yīng)加速對混合動力汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程。3.2 混合動力汽車研究內(nèi)容和方法1、混合動力汽車的研究方向目前，各國都在加大對混合動力汽車的研究，日本，美國，德國走在技術(shù)研發(fā)的最前面，混合動力汽車技術(shù)已經(jīng)慢慢成熟，但整個混合動力技術(shù)研究的方向主要集中在以下方面：動力總成匹配控制研究、控制策略研究、再生制動能量回收研究等。1混合動力汽車動力總成匹配控制研究在混合動力汽車的一系列的產(chǎn)品研發(fā)中，最重要的環(huán)節(jié)是根據(jù)不同的混合動力驅(qū)動系統(tǒng)制定和優(yōu)化其控制策略?？刂葡到y(tǒng)首先根據(jù)采集到的速度和負(fù)荷等信號，計算出滿足車輛行駛要求的輸出功率，以最高效率點為基準(zhǔn)對發(fā)動機與電機的功率進行分配，然后根據(jù)功率分配比例，結(jié)合電機的初始參數(shù)值，算出發(fā)動機和電機較優(yōu)的控制參數(shù)。因此，對于混合動力汽車如何實現(xiàn)發(fā)動機、