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混合动力汽车毕业论文

摘要…………………………………………………………………………………………3

引言…………………………………………………………………………………………5

第一章多元化能源汽车的发展……………………………………………………………6

1.1节能环保是永恒的主题………………………………………………………………6

1．2柴油与混合动力之争…………………………………………………………………6

1．3多元化重要战略………………………………………………………………………7

第二章混合动力汽车……………………………………………………………………9

2．1混合动力汽车的概述………………………………………………………………9

2．1-1混合动力汽车的优点………………………………………………………………9

2．1-2复合动力驱动汽车的缺点…………………………………………………………9

2．2混合动力汽车的分类…………………………………………………………………10

2．3混合动力汽车的工作方式……………………………………………………………10

2．3-1HEV—混合动力装置…………………………………………………………………10

2．4串、并、混联式动力…………………………………………………………………11

2.4-1串联式动力…………………………………………………………………………11

2.4-2并联式动力………………………………………………………………12

2．4-3混联式动力…………………………………………………………………………12

2.5混合动力汽车的历史发展……………………………………………………………12

2.5-1我国混合动力汽车三大发展目标…………………………………………………13

第三章能源转换器及先进的电子电气化混合动力发展方向…………………………14

3．1车用甲醇/汽油灵活燃料自动转换器…………………………………………………14

3.2电动车控制器…………………………………………………………………………14

3.2-1电动车控制器的改进………………………………………………………………16

3.3集成启动器交流发动机……………………………………………………………17

第四章混合动力汽车在我国的发展…………………………………………………18

4.1我国混合动力汽车在进入产业化关键时期………………………………………20

4.2重点发展四种混合动力车……………………………………………………………21

4.3我国电动汽车标准体系的建立与完善……………………………………………21

4.4我国混合动力汽车标准的基本情况………………………………………………22

结论…………………………………………………………………………………………23

参考文献……………………………………………………………………………………24

致谢…………………………………………………………………………………………25

摘要

●社会对环境和节能的重视有力地促进了混合动力电动车辆的发展。

本文首先综述了混合动力的种类和组成原理，然后分析国外国内混合动力汽车的发展现状，介绍了我国混合动力技术应用发展情况和生产需求状况，最后展望了混合动力汽车的商业化前景及其发展趋势。

●新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料，采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新技术，新结构的汽车。

新能源汽车包括有：

混合动力汽车（HEV）,纯电动汽车（BEV）,燃料电池汽车（FCEV）,氢发动机汽车以及燃气汽车，醇醚汽车等等。

●关键词：

新型能源应用发展

Abstract

communityattentionontheenvironmentandenergyeffectivelypromotedthedevelopmentofhybridelectricvehicles.Thispaperreviewsthetypesandcompositionofthehybridtheory,thenanalyzestheforeigncountrydevelopmentstatusofhybridcars,introducedtheapplicationofhybridtechnology,developmentandproductiondemandconditions,Finally,thefuturecommercializationofhybridvehiclesandtheirdevelopmentprospectstrend.

newenergyvehiclesreferstotheuseofunconventionalvehiclefuelsasapowersource（ortheuseofconventionalvehiclefuel,vehiclepowerusingthenewdevice）,integratedpowercontrolanddrivethevehicle'sadvancedtechnology,thetechnologicalprinciplesofadvancedwithnewtechnology,newstructureofthecar.Newenergyvehiclesinclude:

hybridelectricvehicle（HEV）,electricvehicle（BEV）,fuelcellvehicles（FCEV）,hydrogenenginecarsandgasvehicles,alcoholcarsandsoon.

Keywords:

developmentofnewenergyapplications

引言

进入21世纪以来，能源安全与气候变化成为国际社会关注的焦点，为实现交通领域的健康可持续发展，世界主要汽车生产国进一步加快推动节能与新能源汽车的发展，全球节能与新能源汽车将进入一个快速产业化发展的阶段。

根据机电混合度的不同，混合动力汽车与传统燃油汽车相比能够实现10%-40%的节油效果，常规排放物和二氧化碳排放也显著降低，并具有性能稳定、可靠性强，不依赖于新建配套设施，因此被认为是近中期比较现实和有效的新能源汽车产品，会在未来将成为汽车市场的主流竞争者。

我国新能源汽车产业始于21世纪初。

2001年，新能源汽车研究项目被列入国家“十五”期间的重大科技课题，并规划了以汽车为起点，向氢动力车目标挺进的战略。

“十一五”以来，我国提出“节能和新能源汽车”战略，政府高度关注新能源汽车的研发和产业化。

2006—2007年，我国新能源汽车产业的发展取得了重大的进展，我国自主研制的纯电动，混合动力和燃料电池三类新能源汽车整车产品相继问世。

2007年12月，长安汽车自主开发的中国首款混合动力汽车——杰殒HEV的量产下线。

2008年，新能源汽车在国内已呈全面出击之势。

2008年1-6月，我国新能源汽车累计销量366辆，同比进增107.95%。

仅仅在2008年6月一个月内就完成100辆的销售。

1—12月新能源乘用车销售899台，同比增长117%而商用车的新能源车共销售1536台，1—12月同比下滑17%。

如果新能源汽车得到快速发展，以2020年中国汽车保有量1.4亿计算，可以节约石油3229万吨，替代石油3110万吨，节约和替代石油6339万吨，相当于将汽车用油需求削减22.7%。

2020年以前节约和替代石油主要依靠发展先进柴油机，混合动力汽车等实现。

到2030年，新能源汽车的发展将节约石油7306万吨，替代石油9100万吨，节约和替代石油共16406万吨，相当于将汽车石油需求削减41%届时，生物燃料，燃料电池在汽车石油代替中发挥重要的作用。

结合中国的能源资源状况和国际汽车技术的发展趋势，预计到2025年后，我国普通汽油车占乘用车的保有量将仅占50%左右，而先进柴油车，燃气汽车，生物燃料汽车等新能源汽车将迅猛发展。

新能源汽车普及的因素主要有：

在同档次的汽车中，新能源汽车的价格比普通汽车的价格要高出数千美元，甚至上万美元；由于市场对新能源汽车的需求并不高，所以投入市场的车型太少；新能源汽车虽然省油，但是几年后就要更换电池组，价格高达数千美金，这笔开支抵消掉了省下的汽油钱；充电站等配套基础设施太少，因担心无处充电，许多消费者不敢购置新能源汽车。

鉴于新能源汽车面临以上种种问题，本书将重点介绍多元化能源在汽车中的应用以及发展前景，在能源和环保的双重压力下，混合动力汽车无疑将是未来汽车发展的方向。

第一章多元化能源汽车的发展

汽车从诞生之日起，就与石油结下了不解之缘。

而面对石油日趋紧张的局面，人们总会不由自主地猜测:

什么时候开在路上的汽车不用加油？

什么时候汽车可以靠新型燃料跑路……一方面是居高不下的油价，一方面是快速增长的汽车数量，与能源和环境有关的技术已成为全球汽车工程师着手进行处理的主要问题。

作为世界上最大的汽车消费市场之一，中国汽车特别是新能源汽车的发展方向应该如何确定。

1.1节能环保是永恒的主题

随着中国汽车产业的发展，节能和环保问题不容忽视。

张小虞称，中国汽车的持续快速发展，主要取决于资源要素的支撑能力，包括能源、交通和停车设施和环境的承受压力。

目前中国是世界上最大的汽车市场，也是节能与新能源汽车最受关注的地方之一。

坚持发展节能与新能源汽车，构建交通能源结构的多元化道路，将是解决我国能源与环境问题、实现我国汽车工业可持续发展的必由之路。

　本世纪前半叶汽车动力将呈现技术多元化的特征。

目前，欧美日各大汽车公司都投入巨资进行新能源动力研发，但各自采取的技术路线的侧重点不同。

通用、福特等美国汽车公司采用氢燃料电池技术路线，德国大众等欧洲汽车公司走的是柴油车技术路线，而丰田、本田等日本汽车公司则采用的是混合动力路线。

除此之外，中国、巴西、美国等国在非石油燃料代用方面也取得了一定的成效，使用乙醇燃料的数量已达到了相当大的比例，大大减少了对石油的依

赖和减少对环境的污染。

　在汽车新能源动力的终极解决方案上，全球的汽车公司已经口径一致地认为是氢燃料电池，但是其产业化的前景还存在着很多不确定性。

因此，近中期，必须寻找技术和商业化成熟的、节能和环保性能突出的过渡性技术作为桥梁。

现实来看，提高传统汽车的燃油效率，仍是节能、环保的重要途径，也是不能放弃的。

1.2柴油与混合动力之争

汽车新能源动力已成为未来汽车厂商较量的重要棋局，但几乎没有一家汽车巨头是把宝全部押在某一个技术方向的。

除立足长远目标在持续投入研发外，中短期的市场需求也是他们所看重的，因为这将决定未来他们能掌握多少主动权。

　　传统动力系统与氢燃料电池接轨点的提前或推迟到来取决于中期解决方案。

混合动力是介于汽油与氢动力之间的过渡选择，与之并列的还有柴油动力、乙醇、电动等能源选择方案。

从目前来看，乙醇只能在小范围适用，柴油动力在欧洲是遍地开花，业已在中国商用车市场先入为主，而混合动力在日本丰田、本田的热炒下产业化在加速推进。

在不断推行节能的中国汽车市场，柴油动力与混合动力的竞争已演变成欧洲与日本的技术流派之争。

　从中国目前的情况看，柴油车是节能环保最现实的选择。

中国应将先进柴油机作为节能环保汽车的现实技术选择，从长远来看柴油机也更具前景。

只是柴油车在人们的心目中形象不佳。

长期以来，国内消费者对柴油车的认知大多停留在黑烟滚滚、雷声轰鸣的墨斗鱼印象上。

而先进柴油机技术在国际上已经是成熟的技术，节能、环保效果十分明显，而且无须对相关技术设施进行大规模的建设和改造。

中国应该扩展汽车节能环保的技术路线，将发展柴油机技术作为汽车能源战略的一个重要组成部分。

柴油车与混合动力车比较有两项明显优势:

第一，混合动力车技术尚不成熟，前景不明，而柴油机技术日臻成熟，前景广阔；第二，混合动力车成本偏高、价格不菲，而柴油机汽车有规模效益，成本肯定低于混合动力车。

而后者已从中国市场的反应中得到了证实。

从价格角度看，柴油车在市场竞争中略占优势，而混合动力车较高的车价令消费者很难承受。

混合动力车高出的购车成本，需10~15年才能通过节油省回。

　目前，柴油乘用车较少、中国柴油油品中的硫含量过高限制了它的应用。

根据中国汽车工业协会统计，2005年，我国总计销售柴油乘用车48940辆，同比增长32.9％。

目前中国柴油车在汽车中的保有量仅为23.7％，主要是商用车；柴油轿车占的比重仅有0.2％。

国务院发展研究中心经济研究部对中国使用先进柴油轿车的前景做了分析，如果2020年柴油轿车在乘用车中的比重达到30％，当年可节约原油2837万吨，可以减少汽车用油10.01％，降低石油对外依存度11.3％。

对此研究部提出了几点建议:

在国家“十一五”汽车产业规划中，应将先进柴油机作为节能环保技术的重要选择；实行“高效低税、低效高税”的原则，利用燃油价格和税收政策进行调节；修订柴油质量的强制性标准，尽快制订柴油质量提高到欧Ⅲ、欧Ⅳ的时间表；应实施促进汽车产业提高自主创新能力的政策。

1.3多元化重要战略

　　“进行交通能源结构与动力系统的过渡与转型，构建节能的燃料多元化的汽车产业，发展节能与新能源汽车，已成为我国汽车产业可持续发展的战略选择。

”2006年2月，国务院颁布的国家中长期科学技术和发展规划，已将低能耗与新能源汽车列入优先的发展主题。

　科技部联合各有关部门已经组织实施了电动汽车和清洁汽车行动计划，混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车3种车型已分别完成了功能样车和性能样车的研制。

其中，燃料电池汽车研发取得了重要的进展，在某些技术性能方面已经步入世界先进行列。

混合动力汽车形成了小批量的产业化生产，实现了载客运行。

纯电动汽车已经在某些特殊的领域，适合于特殊的应用场合，进入了批量化生产和道路运营，并且开始出口。

“与此同时，国家还特别关注重点支持了其他代用燃料汽车技术的发展，包括各种醇类燃料、天然气合成燃料以及生物燃料技术的开发，这些研究为我国进一步发展燃料多元化的产业打了基础。

”付于武说:

“大力推进我国交通动力系统的转型，坚持发展节能与新能源汽车，构建交通能源结构的多元化道路，将是解决我国能源与环境的挑战，实现我国汽车工业可持续发展的必由之路。

”

第二章混合动力汽车

2.1混合动力汽车概述

　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，当前混合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的电动汽车。

2.1-1混合动力汽车的优点

复合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。

1）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。

在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现"零"排放。

2）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。

3）可以利用现有的加油站加油，不必再投资。

4）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。

混合动力汽车有两种基本的工作方式，即串联式、并联式和串并联（或称混联）式。

2.1-2混合动力驱动汽车的缺点

有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，价格较高。

由于"新一代汽车伙伴合作"（PNGV）计划的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，认为采用复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1997年12月宣布将混合动力轿车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，二氧化碳排量也相应减少了一半，CO、HC、氮氧化合物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。

2.2混合动力汽车的分类

混合动力汽车的种类目前主要有3种。

一种是以发动机为主动力，电动马达作为辅助动力的“并联方式”。

这种方式主要以发动机驱动行驶，利用电动马达所具有的再启动时产生强大动力的特征，在汽车起步、加速等发动机燃油消耗较大时，用电动马达辅助驱动的方式来降低发动机的油耗。

这种方式的结构比较简单，只需要在汽车上增加电动马达和电瓶。

另外一种是，在低速时只靠电动马达驱动行驶，速度提高时发动机和电动马达相配合驱动的“串联、并联方式”。

启动和低速时是只靠电动马达驱动行驶，当速度提高时，由发动机和电动马达共同高效地分担动力，这种方式需要动力分担装置和发电机等，因此结构复杂。

还有一种是只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”，发动机只作为动力源，汽车只靠电动马达驱动行驶，驱动系统只是电动马达，但因为同样需要安装燃料发动机，所以也是混合动力汽车的一种

2.3混合动力汽车的工作方式

复合动力电动汽车有两种基本的工作方式，即串联式、并联式和串并联（或称混联）式。

复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，技术较难，价格较高。

由于"新一代汽车伙伴合作"（PNGV）计划的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，认为采用复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子。

2.3-1HEV—混合动力装置

　HEV（Hybrid-ElectricVehicle）—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，只需加油即可。

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、并联式和混联式等三种。

2.4串、并、混联式动力

2.4-1串联式动力

串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成SHEV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。

小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。

当车辆处于启动、加速、爬坡工况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。

串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。

使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。

但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。

2.4-2并联式动力

并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。

当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。

电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动－发电机组。

由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。

2.4-3混联式动力

混联式装置包含了串联式和并联式的特点。

动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同，它又分为发动机为主和电机为主两种。

以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。

该结构的优点是控制方便，缺点是结构比较复杂。

丰田的Prius属于以电机为主的形式。

2.5混合动力汽车的历史发展

　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，汽车的热效率可提高10％以上，废气排放可改善30％以上。

2.5-1我国混合动力汽车三大发展目标

　近期发展阶段（2008年～2012年）：

混合动力汽车大批量产业化，年产量达到百万辆级，占到汽车总产量的10％以上。

以技术相对成熟、成本增加较少的BSG、ISG混合动力汽车构成混合动力汽车的主流。

　　中期发展阶段（2012～2020年）：

随着电池技术的进步及其价格的降低，节能效果更加显著的重度混合动力汽车和plug-in混合动力汽车，将在混合动力汽车中占据主要地位，BSG、ISG混合动力汽车共同构成混合动力汽车的其余组成部分。

　　长期发展阶段（2020～2030年）：

混合动力汽车呈大幅度?

?

长势态，占到汽车总产量的50％，传统的燃油汽车包括代用燃料汽车产量将会下降到汽车总产量的25％左右。

第三章能源转换器及先进的电子电气化混合动力发展方向

3.1车用甲醇/汽油灵活燃料自动转换器

车用甲醇/汽油灵活燃料自动转换器，经过多年的科研攻关，研制成功的一项具有自主知识产权的高科技产品，拥有多项专利，其主要功能