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吴昊双面打印正文

摘要

汽车业可持续发展所面临的两大难题，一是环境污染，二是石油资源匾乏，因此节能和环保成为当今全球汽车工业发展的两大主题，各国也争相开展绿色环保汽车—电动汽车的研制与开发。

然而，由于纯电动汽车上的关键技术—电池技术的制约，使纯电动汽车的性价比远远不能达到推广应用的标准。

其主要障碍包括:

电池的能量密度低，从而导致电池组的质量和体积都比较大;电池组有限的循环寿命和昂贵的价格使得电动汽车的市场前景暗淡。

在纯电动汽车短期内还不能实现产业化的情况下，融合传统汽车（内燃机汽车）和电动汽车优点的混合动力汽车登上了历史舞台。

本文以通俗的语言说明混合动力汽车的结构和特点以及节能原理，还叙述了混合动力汽车的类型和关键技术和混合动力汽车的控制策略，最后介绍了混合动力汽车的实时控制策略。

让更多的人，特别是使用和维修混合动力汽车的人员对混合动力汽车又所了解，呼吁更多的人使用混合动力汽车。

关键词：

内燃机汽车，混合动力汽车

Abstract

Sustainabledevelopmentoftheautomotiveindustryfacestwomajorproblemsofpollutionandthesecondislackofoilresourcesandplaque,soenergysavingandenvironmentalprotectionintothedevelopmentoftoday'sglobalautomotiveindustrythetwomainthemes,countriesarevyingtolaunchgreencars-electriccarsresearchanddevelopment.However,pureelectricvehiclesonthekeytechnologies-celltechnologyconstraints,sothatpureelectriccarscostfartopromotetheuseofstandards.Themainobstaclesinclude:

thelowenergydensityofbatteries,resultinginbatteryqualityandvolumethanthelarger;limitedbatterycyclelifeandhighpricesmakeelectricvehiclemarketprospects.Inpureelectricvehiclesalsocannotbeachievedshort-termindustrialization,theintegrationoftraditionalvehicles（internalcombustionenginevehicle）andtheadvantagesofelectricvehicleshybridvehiclemountedthestageofhistory.

Thisarticleiswritteninsimplelanguagetoexplainthestructureofhybridvehiclesandenergy-savingfeaturesandprinciples,alsodescribedthetypesofhybridvehiclesandkeytechnologiesandhybridvehiclecontrolstrategy,andfinallyintroducedthehybridelectricvehiclereal-timecontrolstrategy.Morepeople,particularlytheuseandmaintenanceofhybridvehicleshybridvehicles,officersknowtheyarecallingformorepeopletousehybridvehicles.

Keywords：

Internalcombustionenginevehicles，Hybridcars

目录

摘要I

AbstractII

目录III

前 言1

第一章 我们为什么要研究混合动力汽车2

第二章混合动力汽车的特点和组成及节能原理4

2.1混合动力汽车的优点4

2.2 混合动力汽车的主要组成4

2.2.1发动机4

2.2.2电动机4

2.2.3电池5

2.3混合动力型车的节能原理5

2.3.1恢复和向电池储存能量5

2.3.2适时关闭引擎5

2.3.3利用空气动力学原理减少空气阻力5

2.3.4使用低阻力轮胎6

2.3.5使用轻质材料6

第三章混合动力汽车的类型及关键技术7

3.1混合动力汽车的类型7

3.1.1串联式混合动力系统7

3.1.2并联式混合动力系统7

3.1.3混联式混合动力系统9

3.2混合动力汽车的关键技术10

3.2.1高效率的发动机10

3.2.2电机10

3.2.3电池10

3.2.4动力复合装置11

3.2.5控制系统11

第四章混合动力汽车的控制策略12

4.1串联式混合动力汽车的控制策略12

4.1.1“恒温器”控制模式12

4.1.2发动机跟踪器控制模式12

4.2并联式混合动力汽车的控制策略13

4.2.1以车速为主要参数的控制策略13

4.2.2以功率为主要参数的控制策略13

4.2.3以成本和燃油经济性为目标的控制策略14

4.2.4采用优化技术的控制策略15

4.3混联式电动车的控制策略15

4.3.1发动机恒定工作点模式15

4.3.2发动机最优工作曲线模式15

第五章 混合动力汽车实时控制策略17

5.1电机等效能量消耗的计算17

5.1.1发动机燃油消耗与电机扭矩之间关系的确定17

5.1.2电池SOC变化量与电机扭矩之间关系的确定18

5.1.3　SOC变化量与燃油消耗之间关系的确定19

5.2 实时控制目标函数的建立20

5.3实时控制目标函数各参量权值的选取21

结论23

致谢24

参考文献25

前 言

混合动力汽车将内燃机和电动机以及蓄电池通过控制系统相组合，电动机可补充提供车辆起步，加速时所需转矩，又可以吸收并存储内燃机富余的功率和车辆制动能量，从而可大幅度降低油耗，较少污染物排放，混合动力汽车虽然没有实现零排放，但其动力性和经济性以及排放等指标均能够满足当前各国苛刻的法规要求，可缓解汽车需求与环境污染及石油短缺出现的矛盾。

为了让更多的人，特别是使用和维修混合动力汽车的人员对混合动力汽车又所了解，呼吁更多的人使用混合动力汽车，我写了这篇论文。

本文以通俗的语言说明混合动力汽车的结构和特点以及节能原理，还叙述了混合动力汽车的类型和关键技术和混合动力汽车的控制策略，最后介绍了混合动力汽车的实时控制策略。

由于本论文设计的技术内容较新，范围较广，且作者水平有限，因此文中难免又不妥之处，恳请读者不吝指正。

第一章 我们为什么要研究混合动力汽车

   汽车业可持续发展所面临的两大难题，一是环境污染，二是石油资源匾乏，因此节能和环保成为当今全球汽车工业发展的两大主题，各国也争相开展绿色环保汽车—电动汽车的研制与开发。

然而，由于纯电动汽车上的关键技术—电池技术的制约，使纯电动汽车的性价比远远不能达到推广应用的标准。

其主要障碍包括:

电池的能量密度低，从而导致电池组的质量和体积都比较大;电池组有限的循环寿命和昂贵的价格使得电动汽车的市场前景暗淡。

在纯电动汽车短期内还不能实现产业化的情况下，融合传统汽车（内燃机汽车）和电动汽车优点的混合动力汽车登上了历史舞台。

   混合动力汽车（HEV, Hybrid Electric Vehicle）采用发动机和电机作为混合动力源，既继承了电动车辆作为“绿色汽车”的节约能源和超低排放的优点，又弥补了电动车辆的续驶里程不足的缺点。

混合动力汽车是兼顾了电动汽车和传统汽车优点的新一代汽车结构型式，具有低油耗低排放的潜力，其动力性接近于传统汽车，而生产成本低于纯电动汽车，因此，最近几年来对混合动力汽车的研究开发成为世界上各大汽车公司、研究机构和大学的一个热点。

根据统计资料，混合动力汽车的燃油消耗指标与装备同类型发动机的传统汽车相比平均降低30%-40%，尾气排放指标平均降低50%-60%。

因此，在纯电动汽车技术取得重大突破之前，混合动力汽车是节能与清洁汽车中最具有产业化和市场化前景的车型，也成了各国汽车厂商的主要选择。

   我国“十五”国家高新技术研究发展计划（863计划）将电动汽车以重大专项列入。

我国将混合动力电动汽车作为现阶段电动汽车发展的重点和方向。

   2004年6月出台的《汽车产业发展政策》中指出:

汽车产业要结合国家能源结构调整战略和排放标准的要求，积极开展电动汽车、车用动力电池等新型动力的研究和产业化，重点发展混合动力电动汽车技术和轿车柴油发动机技术。

国家在科技研究、技术改造、新技术产业化、政策环境等方面采取措施，促进混合动力电动汽车的生产和使用。

   国家863电动汽车重大科技专项2003年工作要点指出:

加强与国家有关部委的协调与合作，组织开展电动汽车相关政策研究，为电动汽车示范应用和走向市场创造良好的外部环境。

选择北京、武汉、威海等城市，研究制定电动汽车运行示范规划。

继续推进汕头试验基地建设和示范运行。

北京市，以商业化运营为目标，以2008年绿色奥运为节点，进行城市区域和公交线路的运行试点示范，研究制定峰谷电价优惠政策;武汉市，为适应平面交通为主的大交通量城市特点，进行“一环、二区、多点”电动汽车区域和线路商业化运行试点示范，探索建立城市间混合动力交通示范;威海市，探讨适合沿海、旅游中小城市的电动汽车商业化运行方案，同时建立电动汽车的旅游或公务租赁运行体系。

汽车已经与人们的日常生活和生产密不可分。

然而，众多燃油汽车排放所造成的空气质量的日益恶化和石油资源的渐趋匮乏，使开发低排放，低油耗的新型汽车成为当今汽车工业界的紧迫任务。

电动汽车可实现零排放，因此使用电动汽车无疑是解决问题的最有效途径。

但是，由于纯电动汽车的关键部件之一的电池在能量密度和寿命以及价格等方面的问题，使得纯电动汽车的性价比无法与传统的内燃机汽车相抗衡。

尽管目前具有世界先进水平的纯电动汽车的性能与内燃机汽车已不相上下，但过高的成本使其难以商品化。

燃料电池汽车具有极高的效率和低排放以及低噪声，其甲醇燃料有广泛的来源，并可再生等重大优势，已成为世界各大汽车集团新世纪激烈的竞争焦点，被喻为21世纪改变人类生活的十大高科技项目之首，但产业化还是需要很长时间。

在这种情况下，融合内燃机汽车和电动汽车有点的混合动力汽车异军突起，在世界范围内成为新型汽车开发的热点。

可以相信，在电动汽车的储能部件——电池没有根本性突破以前，使用混合动力汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。

第二章混合动力汽车的特点和组成及节能原理

2.1混合动力汽车的优点

与纯电动汽车相比，混合动力汽车具有四点优点

可以最大限度的发挥内燃机汽车和纯动力汽车的双重优点；

由于有原动机作为辅助动力，电池的数量和重量可减少，因此汽车自身重量可以减小;

辅助动力单元的选用使汽车的续驶里程和动力性能可以达到内燃机汽车的水平；

借助原动机的动