文档介绍：全套图纸,加153893706
1 绪论
混合动力电动汽车的现状与展望
随着能源问题的紧迫和对环境保护要求的不断提高,汽车能源动力技术的发展已经呈现了多重混合化的特点,主要表现在内燃发动机混合化、动力传动系统混合化和燃料电池系统混合化3个方面。在内燃机子系统范围内,先进内燃机技术的发展在燃料、燃烧方式和输出功率上呈现了混合化特征。内燃机的混合化是连接现有汽车节能环保技术与新能源汽车技术之间的桥梁。汽车的传动方式已经在机械传动基础上呈现了电传动与机械传动混合化的特征。汽车动力传动系统的混合化使得车辆使用多种能源成为可能。除传统石油能源外,还可以通过电网对车辆充电,电能被保存在电池中,通过电传动系统驱动车辆行驶。燃料电池作为未来汽车发展的方向之一受到各国政府和各大汽车制造厂商的极大重视,纯燃料电池动力系统[1]存在价格昂贵、使用寿命短等缺点,混合动力系统则可以有效改善这两方面性能。
基于混合动力这一概念,世界各国竞相研究新一代的交通工具,其中最为注目的是各种混合动力汽车(hybrid electric vehicle,HEV )。混合动力电动汽车与纯电动汽车相比,不必添置投资巨大的地面充电设施,不必大规模改造现有工装设备,可满足日益严格的环保法规要求,并且油耗大大降低。世界各大汽车公司均将电动汽车的电动动力方案由纯电动转向了混合动力。预计未来10年,在世界新生产的汽车中将有40% 的是混合动力电动汽车。研究表明,混合电动汽车不只是为弥补以电池为储能装置的纯电动汽车一次充电续驶里程不足的缺陷,而且在节能、动力性、成本等方面提供了更广泛的发展和协调空间,而其环保性能上满足超低污染车(ULEV ) [2] 的要求,有着广阔的市场前景。
混合动力电动汽车(HEV)将内燃机[3]、电动机与一定容量的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,又可以存储吸收内燃机富余功率和车辆制动能量,使发动机工作在最佳状态,从而大幅度降低油耗,减少污染物排放。混合动力汽车虽然没有实现零排放,但其动力性、经济性和排放等综合指标能满足当前苛刻要求,可缓解汽车需求与环境污染及石油短缺的矛盾。所以从90年代以来,全球刮起了研究混合动力的风暴。日本丰田率先将混合动力车商品化,于1997年推出Prius。随后
,多家日本汽车公司实现了多款混合动力的商品化。在美国,为了开发新一代汽车,由美国政府促进,于1993年9月29日发起了新一代汽车伙伴计划即PNGV,目标是开发低油耗的混合动力汽车。
目前电动汽车发展所面临的最严重的问题来自电池技术方面。主要表现为:电池能量密度较汽油低;电池组过重;一次充电的续驶里程只有100 km 左右,动力性能无法达到内燃机汽车的水平;电池组价格昂贵且循环寿命有限。要促进电动汽车的发展,除进一步解决电池的问题外,另一种有效的方法就是研制混合动力电动汽车。
混合动力电动汽车主要分为串联式、并联式和混联式[4]。它们的优点是:电池数量少,可减轻整车自身质量;可以提高续驶里程;虽然发动机会有排放产生,但工作在最佳工况附近,大大减少了汽车变工况(特别是低速、怠速) 时的排放,同时可回收制动能量,使混合动力电动汽车成为较低排放的节能汽车;可借助发动机输出的动力直接带动车内空调、暖风、真空助力器、动力转向等汽车电器附件,无需再消耗电池组内有限的电能,保证了乘员的舒适性。在某些对汽车排放严格限制的区域(如商业区、旅游区和居民区等) ,混合动力电动汽车可以关闭发动机,用纯电力驱动,成为零排放的电动汽车。
丰田是全世界最早正式批量生产的混合动力车的制造者[5],自从1997年开始,Prius就开始在日本销售,2000年起便在北美、欧洲及世界各地公开发售。目前,Prius已经在中国上市。2001 年,丰田又在日本推出了Estima混合动力小货车、使用混合动力的皇冠豪华小轿车和Dyna混合动力轻型货车。丰田商业化的车型已经达到5 款,2005年11月30日,丰田汽车正式宣布,丰田混合动力汽车累计已经超过了50 万辆,到2005年10月末,。在实现低排放的前提下,为提高车辆的动力性,丰田汽车在2003年把新一代的混合动力系统Hybrid SynergyDrive引入到了第二代的Prius上面。在2005年,把这套系统的使用范围扩展到了对动力性能要求更高的SUV 车型上———雷克萨斯的RX400h 和Highlander混合动力车。
本田自1999年11月开始在日本销售搭载本田IMA ( Integrated Motor Assist)系统的家用混合动力轿车insight,同年12月在美国上市。作为量产汽油轿车,insight达到了世界最低油耗水平。此后,本田共推出了3款混合动力产品。2