混合动力车及电动汽车的先进数值仿真

Scott Stanton, Ansys 机电产品技术总监Sandeep Sovani, Ansys 全球汽车战略经理

随着空气污染及石油短缺问题的日益严重，利用混合动力车和电动汽车替代传统汽油车和柴油车已成为摆在人们面前的问题。世界各国政府都在推动混合动力/纯电动汽车的研究。美国政府已宣布财政支出24亿美元用于资助电池组、电机及其它零部件的全新设计，并制订了在2015年前路上有100万辆混合动力车的目标[1]。美国能源部预测，到2030年，新能源汽车将占整个轻型汽车和卡车市场28%的份额，这将比2005年增加20%[2]。

为满足对混合动力/纯电动汽车不断增长的需求，研发性能更好、价格更经济的电气传动系统的竞争日益激烈。研发新的电气传动系统具有巨大的商业回报潜力，但与此同时，将有缺陷的、不适合市场的、尚不完善的产品推向市场也存在着商业风险。

显然，汽车技术正在经历一场革命。领导这一革命的重任已落在汽车工程师的肩上，他们必须重新思考如何进行动力传动系统的设计。无论是整车生产企业的工程师还是零部件生产企业的工程师都面临着一项挑战，即如何在

一个非常有限的时间内，研发出新一代的动力传动系统。

为了满足上述需求，具有混合动力车/电动汽车创新能力的主要汽车公司集中全力于仿真驱动式的研发，而不是过时的反复样机试验法。事实上，在下一代电气传动系统的设计竞赛中，能否有效实施先进的数值仿真技术有可能将优胜者与不精于此道的竞争者区别开来。

有许多软件解决方案可用于动力系统开发中的各种性能分析，包括机械分析、

电气分析、电磁分析、电化学分析、流体分析、热管理应用方面的分析等。通常，这些独立的分析软件不能完全兼容，因而妨碍工程师全面、有效地实现电气传动系统的优化设计。本文对一款业界领先的、可在统一集成环境下实现多学科全面分析的一流软件的价值做了论述。

ANSYS 白皮书

混合动力车及电动汽车的先进数值仿真

——利用无缝集成的多物理域仿真软件

工程化汽车工业的未来

Simplore ——多领域系统仿真软件，应用于集电气、热、机械、机电、电磁及液压等于一体的高性能系统设计、建模、分析和优化。

Q3D Extractor ——计算电磁场求解软件，在工程师设计印刷电路板、电子封装及电力电子设备时，用于计算载流结构的频变电阻、电感、电容和电导参数。 HFSS ——三维全波电磁场仿真软件，可提供电场、磁场、电流、散射参数、远/近辐射场结果。根据特定的几何形状、材料特性、输出类型，该工具会自动生成合适的、高效的、准确的网格，利用有限元法求解问题。Maxwell ——低频电磁场仿真工具，利用有限元方法计算静态、频域、时变电磁场和电场，可用于设计和分析机电和电磁设备，例如：电动机、作动器、变压器、传感器和线圈等。

RMxprt ——旋转电机（电动机和发电机）开始设计和方案优选软件。用户可以利用各种电机的模板轻松地建立模型，指定材料，计算电机性能，确定初始结构尺寸和设计方案，并可在数秒内完成数百次参数化、优化设计和性能分析。

ANSYS Icepak ——计算流体动力学软件，可用于电子系统热管理设计，预测元件、电路板或系统级的热流量和热传递，以及稳态和瞬态的热流及传热计算（传导、对流、辐射）。Slwave ——用于整个PCB 板和集成电路封装的信号完整性和电源完整性分析，频率范围覆盖直流到超过10Gb/s ，可直接从电路CAD 设计版图中抽取信号完整性和电源完整性网络的频变电路模型。

ANSYS

? Mechanical?——一款全面的机械分析软件，包括结构的线性、非线性及动态分析（应力、挠曲和振动），可提供完整的一套单元行为、材料模型、公式求解器用于机械工程问题分析、热分析与声学、压电、热-结构、热-电等耦合物理问题分析。

ANSYS CFD ——流体力学计算软件包，具有通用及专用的流体建模及流动分析能力，其建模功能包括对流体流动、紊流、热传递、层流-紊流、不可压缩-完全可压缩问题的建模，以及对固定或旋转装置等温问题的分析。 ANSYS Multiphysic ——多物理场仿真模块，可以进行复杂的多物理耦合分析，应用广泛的ANSYS 多物理场求解器可在开发的、自适应的Ansys Workbench 框架下对结构力学、热传递、流体、电磁问题进行分析。

ANSYS 是全球唯一能提供行业标准的，

集结构、流体、电场、磁场等多物理场分析于一体的完整仿真软件供应商。ANSYS 无缝集成于Workbench? 平台的设计工具被广泛地应用于混合动力传动系统的研发中，包括：

混合动力系统设计者面临的主要挑战

当前，汽车工程师通常面临必须从头开始设计电气传动系统的技术挑战，其关键部件包括：动力电池组、牵引电动机及发电机、功率电子器件。混合动力汽车部件的设计涉及到复杂的物理问题和极具挑战性的系统集成问题，其单个部件开发过程中面临的挑战以及系统集成时电磁部件之间的电磁兼容/电磁干扰问题将在下文进行探讨。

? 电池组

电池组为车辆提供主动力，同时也为众多的电动辅助系统提供能量。因此，电池组必须符合与燃油汽车相同的可靠性、耐久性和经济性标准和期望值，甚至超过这些标准和期望值。此外，车用电池组还必须提供比常规电池高几个数量级的能量。

在设计更大容量和更大输出功率电池组的时候，工程师必须考虑热、结构、电磁因素对电池组及电池单体的影响。例如，当充、放电时电池组产生热，电池模块中所有电池单体之间的温差必须严格控制在几度之内，否则，电池组内部单体之间就会形成有害的电流回路而缩短电池的寿命。要解决电池组发热问题，就需要一个风冷或水冷的冷却系统，但有时候却会导致乘客车仓周围噪声增加，从而增加了一定的设计挑战，因为混合动力/纯电动汽车的驾驶员都期望有一个超静音的驾驶体验，冷却系统的噪声与之不谐调。

工程师在对电池组进行设计和仿真分析时，还必须考虑到一系列驾驶条件下电池的安装位置和各种应力，以及电池必须能够安全承受多种工况变化对其性能的影响，例如：外加热、过充、过放、针刺、重压及外部短路。此外，电池设计时还要考虑在碰撞情况下电池的安全性，必须保护乘客在车辆碰撞中免受电池释放出的有毒酸液的危险。

? 电动机/发电机

多年来，由于内燃机的广泛应用，汽车制造商在电机（牵引电动机/发电机）设计上投入的时间和资金相对较少。传统发动机已经被完善到了随心所欲的程度：完全满足消费者的需求，排放法规也不再那么严峻地不可达到，石油价格也不成问题。但现在一切都已发生改变，在新式发动机的巨大收益和市场压力的驱使下，很多公司开始进行高效率和高效益的电气发动机设计。人才和资金不断的流向这个行业，电动机和电池一样，其设计也面临着一系列挑战。

电动机/发电机在汽车驱动系统中必不可少，同时也可以通过再生制动给蓄电池充电。与其它电动机不同，混合动力/纯电动汽车用牵引电动机必须可靠地工作在非常严苛的环境中。电动机必须持续工作在极端温度条件、剧烈振动、大工作循环及崎岖路面条件下；在混合动力汽车中，电动机也受发动机产生的高温影响。上述所有的因素在电动机设计的时候都必须考虑。对汽车消费者来说，可靠性是汽车的关键卖点，而且差的发动机性能既增加了维修成本，又降低了汽车的品牌价值。

消费者都期望混合动力/纯电动汽车具有高的燃油效率。汽车的高燃油效率、低排放、安全性和动力性等方面影响着消费者的购买决策，因此直接影响汽车市场的成功与否。由于电动机的设计决定了将多少蓄电池的电能转化为机械能驱动车辆，设计高燃油效率的电动机就成为当今混合动力/纯电动汽车动力传动系统工程师面临的最重要挑战之一。

? 电力电子

电力电子相当于电气传动系统的心脏与大脑，

它们必须精确地控制蓄电池与电动机/发电机之间的能量传输，并根据路况和驾驶员指令做出逻辑判断来调节动力传动系统。为了在各种驾驶条件下都能以最高效率工作，供给牵引电动机的电能需要根据传感器监测到的位置、速度、温度等反馈信号，通过高频开关器件（如绝缘栅双极型晶体管，IGBT ）严格控制。

热管理是混合动力汽车电力电子设计所关注的一个主要问题。由动力传动系统传递到车轮和再生制动充入电池

的所有能量都需要通过电力电子器件完成。因此，即使电子器件极微小的功率损失也能产生大量的热。各种工作环境下（如炎热的沙漠或者冬天零度以下）的热量都需要严格管理并做好散热，避免电子元器件及其周边部件的热损坏。因此，需要对电力电子中的电气损耗做精确计算，为了确保有效的冷却，还要确定和设计散热通路。

? 电磁干扰/电磁兼容

电力电子开发中的主要挑战之一是电磁干扰及电磁兼容。由于供给电动机的能量通过高频开关功率器件的控制进行传递，因此各种电气元件之间的电磁干扰就成为一个重要的问题。如果不考虑这些问题，电磁干扰就会破坏信号传递和检测并影响电动机正常工作。因此，电磁干扰的影响必须仔细研究并在逻辑控制中有所考虑，这就需要全面地研究电动机、母线及周围电磁部件内和周边的电磁场，且这些部件工作时是相互连通、相互耦合的。

仿真技术的应用

即使在没有样机的条件下，工程师也可以使用多物理仿真软件研究不同载荷条件下产品的设计性能。不仅实体和真实载荷情况可以通过准确的仿真而建模，而且流体、机械、热物理、电化学、电磁力的影响及其相互之间的作用也可以模拟，并且可以通过仿真模型来调整设计。这样，产品设计可以更快，并且可以在设计的前期进行性能优化，以避免在产品开发的后期发生意外和问题。

用于混合动力/纯电动汽车的仿真工具涵盖范围宽，包括机械、流体动力学、热学、电气和电磁等领域。这些工具既可以用于解决动力传动系统单个部件开发的问题——电池组、牵引电动机/发电机、电力电子等，也可以用于由这些子系统集成的、复杂动力传动系统的设计和研究。

电池组仿真

为了避免过热造成电池能效降低以及使用寿命缩短，电池热管理是混合动力/纯电动汽车开发的重中之重。对圆柱形电池单体，工程师通常采用风冷策略，其中包括电池组外壳的形状设计，由鼓风机和导流片形成足够的气流以实现最佳的冷却。对矩形电池单体，冷却一般通过与电池单体相接触的热交换器中液体循环来实现。电池热管理的控制算法则根据温度和充电器状态来改变每个电池单体的负荷。

IGBT 的电磁干扰/电磁兼容分析

电机控制器电子电路图

混合动力车电池组的冷却液流动路

径及各个电池单体的温度分布

混合动力车电池组的冷却液流动路

径及各个电池单体的温度分布

Courtesy Kato 工程公司共轴电机-发电机有限元网格剖分图

将参数化法和实验设计法与计算流体力学求解器相结合，可分析复杂的三维冷却液流动和多媒质联合（从固体到液体）传热，以评估和优化不同的热管理系统配置。为了评估电池组的长驾驶循环性能，线性时不变法可实现高效的实时仿真。

工程师可以借助电路仿真技术评估控制算法，来研究降低电池寿命和导致电池爆炸的影响因素，如过充、大电流充/放电、外部短路或其它的电路问题。研究此类算法时，采用能够将三维物理模型（流体动力学和机械）无缝集成到控制电路仿真中的软件显然是最理想的。

为了解决如碰撞和异物穿透电池等事故造成的电池组结构问题，结构力学软件可用于评估结构的完整性，以防止电池组有毒内容物的溢出以及可能造成热失控与电池爆炸问题的单体损坏。这种虚拟样机设计软件也同样适用于研究振动，耐久性和疲劳寿命。

电动机/发电机仿真

在电动机/发电机研发中，设计者必须重点考虑电机的电磁问题。根据最初的CAD 图纸及装配体的相关工程设计指标，电子设计优化软件可定义电动机/发电机的主要设计参数，包括永磁材料、绕组分布图、绕组匝数、气隙等，而寄生参数提取工具则可用于计算电动机的电气特性。

这些软件输出的模型和设计数据可以输入到电磁仿真软件中，从而可计算电动机的转矩曲线——在电动模式驱动车辆时，转矩如何随时间上升；在停车制动模式时，电气阻力矩如何随时间变化。电动机/发电机电磁性能分析时，还需要引入车辆的质量以确定各种情况下的加速时间及制动时间。基于这些输出结果，设计者可以改变某些设计参数（例如：永磁体的尺寸）来调整设计，通过参数化、优化设计，在电动机的性能与电动机的尺寸、重量或成本之间做出折中选择，优选设计方案。

电磁仿真输出的转矩可进一步输入到结构力学软件中，用于分析动力传动系统中其它部件（包括驱动轴、齿轮等）的应力、载荷、变形及振动。人们总是希望电动汽车可以静音，因而对电动汽车的主要噪声源，驱动系统进行振动分析就变得非常重要了。此外，流体动力学可用于研究热管理问题，分析损耗的分布，以确定电动机/发电机组的热分布。

无缝集成的多物理场设计软件纵贯整个电磁和机械开发过程，在不同载荷情况的性能计算和不同设计方案比较时，可协调多个工具的动作，在不同工具之间交换数据。多物理场联合仿真程序有助于软件在一个统一的环境中实现不同程序之间顺畅的数据传递。

电力电子仿真

为了对混合动力汽车电力电子器件进行热管理，工程师在电力电子电路仿真软件的设计界面上放置IGBT 器件模型并输入其特性（通断电压，电流波形等），控制算法器件模型（IGBT 的通断逻辑）和电动机/发电机器件模型等，以建立电力电子器件系统仿真分析模型，实现整个系统的虚拟设计和仿真分析。通过各种仿真数据，软件可确定出车辆在加速、巡航和制动过程中任意给定时刻、整个系统内电流的变化情况。

利用电子热流分析工具，工程师可以指定动力传动系统中主要热源（IGBT 和电机/发电机的载流部件）的几

何尺寸。通过单独添加系统中关键点上的每个热源，同时还考虑空气流通量和传导热量的影响，以及参数化分析，软件可处理数据并生成等效热模型，用于系统仿真分析。工程师利用这些热模型可确定IGBT 的整体温度分布以及温升性能参数，例如：从电池获得多少电能才能保证温度不超过影响IGBT 性能的限定值。

根据温度分布，工程师可以利用有限元软件的热-结构耦合分析功能，确定由此产生的热应力。电子设计分析工具还可用于计算电动机/发电机各部分上的电磁力，从而确定形变量和机械应力分布。由此，工程师可以通过修改结构，消除应力集中和过度变形，或者反之，减少那些由于过度设计而额外使用多余材料的区域。

电磁干扰/电磁兼容仿真

在混合动力/纯电动汽车的开发中，IGBT 的开关速度从几十到几百千赫，导通上升时间和关断下降时间大约为50到100纳秒——这可能会导致两大电磁问题：传导发射（通过载

流结构）可能会导致电源完整性问题或引起对逆变器和电动机存在潜在危害的能量反射波。辐射电磁场（通过空气），可能影响车上其它电子系统。这两类干扰问题都必须被充分考虑，工程师必须对车辆的电磁兼容/电磁干扰进行设计。

为了精确描述IGBT 等开关器件的性能，工程师可以采用参数化的IGBT 建模向导，利用该向导可输入供应商提供的数据手册中的IGBT 性能曲线和数据，在建模向导的指引下自动提取需要的参数来生成IGBT 的半导体电路模型。整个建模过程非常简单，无需手动完成。

为了进行传导干扰分析，工程师需要将功率变换器的设计版图从CAD 软件直接导入到寄生参数提取软件中，从而计算导电通路的频变电阻、部分电感和电容，并生成等效电路模型以备系统仿真使用。

功率变换器系统仿真的结果可用于检验辐射发射，工程师通过计算空间任意点上的电磁场强度以判断逆变器封

装是否符合国内外相关标准。如果辐射超标，逆变器系统的电磁干扰和电磁兼容可溯源到器件设计版图上的问题源。由此，对设计做出参数更改，并获得一系列仿真结果，直到传导辐射和辐射电磁发射等级都在可接受的限值之内为止。

系统集成

系统集成可能是电气传动系统设计中最大的挑战，因为必须考虑每个部件独有的特征、属性、强度和其它复杂因素等，以确保整个电气传动系统在宽负载范围内

及各种行驶条件下都能获得最高的整体效率。由于子系统和部件协同工作，紧密耦合，它们的开发也不能完全独立地进行，而且每个子系统性能的改变都必须与其它所有子系统相匹配。

为了成功地仿真如此复杂的混合动力/纯电动汽车动力传动系统，仿真方案必须建立在一个可实现多维、多物理、多尺度仿真的、无缝集成的设计平台上，从而可提供复杂的动力传动系统中多个机械、流体、电气、电化学和电磁问题仿真所需要的技术。

涵盖电磁、热、流体和结构问题的系统仿真

IGBT 温度分布

风冷圆柱型电池模块网格（左）及冷却液流速图（右）

多维数表示一个系统由子系统和部件组成，受多种物理现象混合控制，它可能是零维（例如：逻辑电路和框图），一维（例如：对长通道内流动问题的建模），二维（例如：壳应力），三维（例如：复杂三维通道内流动问题的建模），四维（例如：考虑时间变化的三维流体场、应力场、热、磁场等）。

多物理表示一个系统或部件受多于一个物理机制影响，例如：一个电池组的性能受流体流动、热传递、电化学、结构应力/应变分布、电磁场等物理机制影响。

多尺度表示一个系统重要的物理现象发生在不同物理尺度上，例如：电池组中，电化学反应发生在纳米级，而热传导和冷却发生在毫米级；电池控制器工作在电池组级，而电池组需要与动力传动的其它系统共同工作，因此其处于整车级。

仿真实例：丰田普锐斯的动力传动系统

为了证明电磁仿真方法的速度和精度，ANSYS的工程师团队采用

Oak Ridge国家实验室发布的丰田普锐斯THSII牵引电动机的设计和性

能数据做了一个研究[3]。

工程师首先创建了动力传动系统的有限元模型，包括电池、IGBT逆

变器、牵引电机和控制系统。然后，将模型参数化，在ANSYS Maxwell

软件中给模型添加不同边界条件，如电流、电压及转子位置。根据这些

信息，Maxwell可以计算出电机的多个输出参数，包括转矩、电感和系

统的机械损耗。同时，这些数据包含一个基于物理原型的电机模型求解

结果，即在给定电参数输入条件下一系列测试点上电机的输出性能。

将求解结果作为描述电机性能的查询表，ANSYS工程师在

Simplorer软件中建立了基于电动机等效电路模型的参数化系统级仿真模

型，计算电机转矩和其它输出参数。系统级方法的仿真结果与公布的电

动机输出数据吻合得很好，这表明了该方法的准确性[4]。

系统级仿真方法的优点是可在瞬间预测电机的输出性能，并与有限

元模型具有相同的精度，而有限元模型的网格划分和求解却需要几个小

时。这种方法已被多个汽车开发团队用于快速评估和优化电动机的设计

工作中，并替代了数个样机的试验周期，加速了整个设计进程。因此，

仿真预测特别有利于在电动机开发的早期阶段，在多种控制策略、轴尺寸、

永磁材料类型等组合中快速确定优化方案。竞争中的先驱混合动力/

纯电动汽车的发展速度快得惊人，与此同时，原始设备制造商和供应商都面临着具有挑战性的市场

需求，这对于先进的公司是巨大的潜在利益，而对于落后的公司则是重大的风险。在激烈的环境中，汽车工程师们

面临的挑战是设计非常复杂的下一代电气传动系统，使用缓慢和低效的、反复样机试验的研制方法已不能满足快速

设计的需求。因此，必须采用以多物理场为基础的仿真驱动式研发模式来平衡复杂的、相互依赖的、间或相互矛盾

的机械、电气、电磁、流体和热管理等多种设计需求。

通过多物理域仿真，设计团队能够有效地评估涉及多个领域的数百个供选方案，进行许多假设分析研究，预测

车辆在实际驾驶情况下的性能，快速优化设计，使工程师能够开发最佳的电池、电动机/发电机、电力电子及其他

各种部件，并将各部件无缝集成在一起实现协同工作。

对于一个最佳的动力传动系统设计，其关键是以多物理为基础的仿真解决方案，它能将不同功能的计算程序无

缝集成为一体，按同样的方式工作，而仅仅将零散的或独立而往往不兼容的程序简单地拼凑在一起的解决方案根本

满足不了如此复杂的设计需求。随着混合动力/纯电动汽车的需求持续增长，有一定广度和深度的多物理域仿真方

案不仅具有竞争优势，而且是那些想在竞争中获胜的企业必不可少的设计工具竞争筹码。

参考文献

[1] https://www.wendangku.net/doc/0c17152356.html,/blog/09/03/19/Electric

[2] Annual Energy Outlook 2007 with Projections to 2030, Report DOE/EIA – 0383 (2009).

[3] J.S. Hsu, C.W Ayers, C.L. Coomer, R.H. Wiles, S.L. Campbell, K.T. Michelhaugh, “Report on Toyota/Prius

Motor Torque Capability, Torque Property, No-Load Back EMF, and Mechanical Losses”, Oak Ridge National

Laboratory, Oak Ridge Institute for Science and Education, ORNL/TM-2004/185.

[4] S. Stanton, D. Lin, Z. Tang, “Interior Permanent Magnet Machine Analysis Using Finite Element Based

Equivalent Circuit Model”, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference 2009 proceedings pages 291-294,

ISBN 978-1-4244-2600-3.

电动机瞬态有限元分析

(完整版)纯电动汽车动力性计算公式

XXEV 动力性计算 1 初定部分参数如下 2 最高行驶车速的计算 最高车速的计算式如下： mph h km i i r n V g 5.43/70295 .61487 .02400377.0.377.00 max ==??? =?= （2-1） 式中： n —电机转速（rpm ）； r —车轮滚动半径（m ）； g i —变速器速比；取五档，等于1； 0i —差速器速比。 所以，能达到的理论最高车速为70km/h 。 3 最大爬坡度的计算 满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即 00max 2.8)015.0487 .08.9180009 .0295.612400arcsin( ).....arcsin( =-?????=-=f r g m i i T d g tq ηα

所以满载时最大爬坡度为tan( m ax α)*100%=14.4%＞14%，满足规定要求。 4 电机功率的选型 纯电动汽车的功率全部由电机来提供,所以电机功率的选择须满足汽车的最高车速、最大爬坡度等动力性能的要求。 4.1 以最高设计车速确定电机额定功率 当汽车以最高车速m ax V 匀速行驶时，电机所需提供的功率(kw )计算式为： max 2 max ).15.21....(36001 V V A C f g m P d n +=η （2-1） 式中： η—整车动力传动系统效率η（包括主减速器和驱动电机及控制器的工作效率），取0.86； m —汽车满载质量，取18000kg ； g —重力加速度，取9.8m/s 2； f —滚动阻力系数，取0.016； d C —空气阻力系数，取0.6； A —电动汽车的迎风面积，取2.550×3.200=8.16m 2(原车宽*车身高)； m ax V —最高车速，取70km/h 。 把以上相应的数据代入式（2-1）后，可求得该车以最高车速行驶时，电机所需提供的功率(kw )，即 kw 1005.8970)15.217016.86.0016.08.918000(86.036001).15 .21....(360012 max 2 max ＜kw V V A C f g m P D n =???+???=+?=η （3-2） 4.2满足以10km/h 的车速驶过14%坡度所需电机的峰值功率 将14%坡度转化为角度：018)14.0(tan ==-α。 车辆在14%坡度上以10km/h 的车速行驶时所需的电机峰值功率计算式为：

混合动力汽车

作业混合动力汽车的类型特点关键零部件的选型（发动机电机电池）动力匹配原理及能量控制策略 混合动力汽车类型 从能量流到混合动力系统输出轴的流经路线，可将混合动力汽车分为串联式、并联式、混联式和复合联接式四种。 1.串联式(SHEV)驱动系统的典型结构与基本组成部件如下所示，主要由发动机、发电机和电动机组成，原动机一般为高效内燃机。发动机直接驱动发电机发电，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。电池在发动机输出和电动机需求功率间起到调峰调谷的作用。为了满足汽车在起动、加速时的大功率需求，在串联式结构中还有加超级电容等功率密度较大的蓄能装置，在制动能量回收时也起到快速回收能量的作用。 图表1串联式 2.并联式(PHEV)的布置如下所示，其特点是动力系有两种动力源——发动 机和电动机。当汽车加速、爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动系提供动力；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。并联式HEV 能设置成用发动机在高速公路行驶模式，加速时由电动机提供额外动力。 图表2并联式 3.混联式(SPHEV)如下所示，这种布置形式包含了串联式和并联式的特点， 即功率流既可以象串联式流动，又可象并联式流动。它的动力系统包括发动机、发电机和电动机。根据助力装置不同，它又可分为发动机为主和电机为主两种。在发动机为主形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源，日产公司(Nissan)Tino属于这种情况。在电机为主形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源，Toyota Prius HEV就属于这种情况。这种结构的优点是控制灵

活方便，缺点是结构相对复杂。 图表3混联式 4.复合联接式(CHEV)的布置形式的混合动力汽车结构相对复杂，主要出现在双轴驱动的HEV中。在这种联结形式中，HEV前轴和后轴之间没有传动轴连接，它们分别由动力部件驱动，从而实现四轮驱动，如图卜5所示，。它的动力系统由一个完整的前述混合动力系统和独立的轮毂电机组成。根据布置位置不同，复合式分为两种。一种是前轴由混动系统驱动，后轴由电机驱动型，丰田公司的Prius THS-C采用的就是这种形式；另一种是前轴由电机驱动，后轴由混动系统驱动，通用公司的Precept HEV采用这种形式。这种四轮驱动的缺点是结构复杂，成本较高；优点是动力性和越野性能好，尤其在制动时，前后轴电机都可同时作为发电机回收制动能量给蓄电池充电。这种双轴驱动系统的特有的特点是轴平衡能力，在混合驱动端车轮滑动时，该端的电机能作为发电机来吸收发动机过剩的输出功率。 图表4复合联结式 混合动力汽车特点 混合动力汽车同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。

混合动力汽车发展现状及趋势

混合动力汽车发展现状及趋势

混合动力汽车发展现状及趋势 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的地位。本文主要对混合动力汽车发展的必然性，及其我国在发展中存在的一系列问题进行了分析。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的发展中提出了展望。关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的发展, 汽车保有量逐年增加汽车尾气对空气的污染也日益加重, 这对石油资源和生态环境带来极大的挑战。因此汽车行业不得不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重大的进展。但是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池本身的污染等问题, 使得电动汽车的发展进度和产业化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电动机和辅助动力单元组合作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发机或动力发电机组。这样既利用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。在现阶段，混合动力有很好的发展前景。 1.国内外发展现状 1.1 国外发展现状

20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产 厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV 的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997 年8 月推出其第一款混合动力 汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus, 同年12 月,推出Toyota Prius（普锐斯）这是世界第一款 大量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销 售以来,截止到中Prius 标准型每升汽油可行驶35.5 公里。到2010 年7 月31 日,累计销量已超过268 万辆。目前市场上正热销的两款车型分别为 丰田Prius 和本田Insight 。在2010年4 月份举 办的北京车展上,共有8 款日系混合动力汽车展出, 其中丰田第三代普锐斯性能最优越,本田Insight 被 认为同级中最省油,本田CR-Z 具有运动风格受到人 们的关注。日本国内对混合动力汽车产业有长期的发展规划,政府大力扶持产业技术发展,出台一系列税收优惠政策及奖励措施,促进混合动力汽车销售,拉动内需;规划长远发展战略。 美国三大汽车公司原来只是小批量生产、销售过电动汽车,而混合动力和燃料电池电动汽车还未能实现产业化,日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。美国能源部与三大汽车公司于1993 年签订了混合动力电动汽车开发合同,并于1998年在北美国际汽车展上出了样车。2005年9 月通用汽车、戴姆勒·克莱斯勒与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟,以共同开发混合动力推进系统的合作。2009 年美国混合动力汽车销量达到 29.032 万辆虽然占美国汽车市场份额只有2.8%,但从2005 年起呈逐年上升趋势预计,美国的混合动力汽车2013 年将达到 87.2 万辆,市场占有率将达到5%。 1.2 国内发展现状目前，我国在新能源汽车的自主创新过

新能源汽车项目可行性分析报告详解

新能源电动车项目 可 行 性 分 析 报 告 项目名称：××新能源车项目 项目类别：×× 项目负责人：××× 联系电话：××××× 项目实施单位：××××××××××× 编制日期：2016年10月15日

新能源汽车项目可行性分析报告 第一部分电动汽车成为新能源汽车主要发展 方向 1、进入21世纪，能源问题已成为困扰全球各国经济发展的重大问题，石油这一工业发展黑色血液的逐渐枯竭要求人们不断寻找新的能源，并且逐步改变目前的用能方式及结构。 2、传统汽车在全球保有量的不断增加使人类面临能源短缺、气候变暖、空气和水质量下降等问题。针对这些问题，各国政府部门与跨国汽车企业从不同技术路线出发，加大新能源汽车技术开发力度。 3、从20世纪末发展起来的现代电动汽车在新能源汽车的多种技术中脱颖而出，具有低排放甚至零排放、热辐射低、噪音低且环境友好等特点，是节能、环保和可持续发展的新型交通工具，具有广阔的发展前景。先进的电动汽车包括纯电动（BEV）、混合动力（HEV）与燃料电池汽车（FCEV）等三类。 4、未来的汽车仍将是以电能驱动为主，这是国际汽车界对新能源汽车发展方向的既定共识。具有高效率、无排放，不依赖汽油的纯电动汽车是将来城市用车的主要发展方向，而目前在市场上销售的纯电动汽车，以微型车为主，随着近年来动力电池技术的巨大发展，纯电动汽车技术已进入了快速发展期。虽然混合动力不是未来汽车能源问题的终极解决方案，但作为传统汽车与未来纯电动汽车之间的过渡方案，混合动力汽车是目前较为实用的电动汽车技术。 第二部分新能源汽车立项的背景随着全球能源危机的出现，油价不断上涨，新能源汽车的发展成为近年来汽车工业发展的主要方向之一。政府的大力扶植与推动，产业竞争与合作为我国新能源汽车的发展奠定了一定基础，但是也面临着技术不过硬，配套设施以及相关法律法规不完善等不利因素。在能源与环保的压力下，新能源汽车无疑代表着汽车工业发展的主流方

纯电动车经济性能影响因素仿真教学文案

纯电动车经济性能影响因素仿真 1 纯电动汽车经济性能指标 纯电动汽车是以二次电池为储能载体二次电池以铅酸电池镍氢电池埋离子电池为主。由于二次电池目前在储电量、充放电性能、使用寿命、成本等方面无法与内燃机相比，因此近一时期以来，研究进展不大，大多数研究单位已将研究目标转为混合动力汽车。纯电动汽车的经济性能是在保证动力性的前提下，汽车以尽量少的能量消耗行驶的能力，纯电动汽车在等速行驶、加速行驶和循环工况下的能量消耗率和续驶里程来决定经济性能的优劣。车辆能耗经济性评价常用的指标都是以一定的车速或者循环行驶工况为基础，以车辆行驶一定里程的能量消耗量或一定能量可反映出车辆行驶的里程来衡量。纯电动汽车能量消耗率是动力电池存放的电量维持汽车某一工况下运行的能力，如单位里程消耗的能量、百公里消耗能量；续驶里程是指纯电动汽车从动力电池全充满状态开始到试验规定结束时所走过的里程，如以45km/h行驶的里程等。为了使电动汽车能耗经济性评价指标具有普遍性，其评价指标应该具有以下三个条件： （1）可以对不同类型的电动汽车进行比较； （2）指标参数值与整车存储能量总量无关； （3）可以直接通过参数指标进行能耗经济性判断； 不同的纯电动汽车在不同的行驶工况下能量消耗率和续驶里程可能会不同，很难用统一的公式进行计算，下面将运用仿真的方法得出纯电动汽车的续驶里程和能量消耗率。 2 铃木电动车仿真分析 根据目前国内外有关学者对纯电动汽车的研究结论，可以看出，纯电动汽车的研发出现了难以进行下去的问题。一方面是由于纯电动汽车面临的成本和续驶里程等问题，一直没有很好的解决;另一方面，和人们对电动汽车的要求过于完美化，提出不切实际的过高要求有关。因此，对纯电动车经济性能影响因素的分析和研究，可以对解决这个问题找到一些方法或者启示。 电动汽车仿真软件ADVISOR由美国国家再生能源实验室开发，使用后向仿真为主、前向仿真为辅的混合设计方法，具有车辆总成参数匹配与优化、传动/驱动系统能量转化分析、排放特性/能量消耗对比、车辆能量管理策略评价、整车综合性能预测分析等功能。以下是铃木某款纯电动车的整车部分参数，汽车采用永磁电机和镍氢电池，并建立ADVISOR的仿真模型，分析影响纯电动汽车经济性能的参数[2]。建立ADVISOR的仿真模型需要的参数有整车整备质量、空气阻力系数、迎风面积、轴距、最大载荷、电机最大功率、电机额定电压、电机最大扭矩、电池容量、主减速比。在已知以上参数的情况下建立ADVISOR的仿真模型。微型电动汽车具有无污染、低噪音、小体积、低速度和易驾驶等优点，使得它可以穿梭与大城市的各种道路，能够直接到达出租车都不能到达的身居小巷。微型电动汽车的最高时速一般为45km/h,虽然比一般小汽车的速度慢，但比步行或骑自行车快得多。因此微型电动汽车作为代步工具是相当合适的。另外，微型电动汽车的低速度也提高了它在居住区行驶时的安全性。驾驶微型电动汽车，比驾驶小汽车简单得多。ADVIDOR提供了道路循环(Drive Cycle)、多重循环(Multiple)和测试过程(Test Procedure)3种仿真工况来仿真车辆的性能。道路循环提供了CYC.ECE、CYC.FTP和CYC.1015等56种国外标准的道路循环供用户选择，另外提供了行程设计器(Trip Buider),可以将多达8种不同的道路循环任意组合在一起，综合仿真车辆的性能。多重循环功能可以用批量处理的方式以相同的初始条件，快速计算和保存不同的道路循环情况下的仿真结果，并将它们显示在一起，供用户比较。测试过程包括

油电混合动力车电池介绍(一)参数与特性

油电混合动力车电池介绍（一）:参数与特性 油电混合动力车电池介绍（一）-参数与特性 以后可能需要研究与电池有关的成组，电池管理，电池充电和电池保护等高压系统的东东，了解一下电池的一些特性还是有必要的，在此把我收集到的一些东西整理一下。 容量：电池容量是衡量电池可以存储能量的指标。电池可以输出的能量数量取决于温度，放电速率，电池老化和电池类型。很难用一个指标来描述电池的容量，主要有三个指标用来确定电池的额定容量： 安时（Ampere-hour）： 表示电池能够以恒定速率输出的电流，在超过规定的时间条件下。通常用于汽车的12V电池，标准是20安时，20小时放电。一般规定是在25℃，以恒定电流放电20小时至终止电压（1.75V/单格），用Cn表示。n指几小时放电率，这里为20。有些电池是以10小时放电率计算的，用C10表示。例：100Ah/12V的电池指该电池以5A（0.05C）的电流恒定放电直至终止电压10.5V，可连续放电20小时。 储存能（Reserve Capacity）： 时间长度（分钟为单位）表征电池的容量，用来定义电池在无发电机充电的情况下维持汽车运转的时间。 瓦特小时（kWh Capacity）： 千瓦时的指标是考虑电池耗尽的能量的指标，是以能量为指标的（伏特*安培*时间）。电池耗尽通常并不是完全放电的电池，一个12伏汽车电池耗尽时，被认为是其电压下降到10. 5V的时候，一个6V的电池耗尽时，通常考虑的电压下降到5.25V。 以上三个指标都不能完整地描述了电池的容量。每一种是在特定条件下的衡量的方法。电池在实际应用的性能可能有很大的差别，这些条件包括不同的放电/充电率，电池老化，循环

混合动力汽车发展现状及趋势

混合动力汽车发展现状及趋势 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的地位。本文主要对混合动力汽车发展的必然性，及其我国在发展中存在的一系列问题进行了分析。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的发展中提出了展望。 关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的发展,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对空气的污染也日益加重,这对石油资源和生态环境带来极大的挑战。因此汽车行业不得不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重大的进展。但是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池本身的污染等问题,使得电动汽车的发展进度和产业化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电动机和辅助动力单元组合作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发机或动力发电机组。这样既利用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。在现阶段，混合动力有很好的发展前景。 1.国内外发展现状 1.1国外发展现状 20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997年8月推出其第一款混合动力汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus,同年12月,推出Toyota Prius(普锐斯)这是世界第一款大量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销售以来,截止到中Prius标准型每升汽油可行驶35.5公里。到2010年7月31日,累计销量已超过268万辆。目前市场上正热销的两款车型分别为丰田Prius和本田Insight。在2010年4月份举办的北京车展上,共有8款日系混合动力汽车展出,其中丰田第三代普锐斯性能最

纯电动汽车动力性计算公式

纯电动汽车动力性计算公式

XXEV 动力性计算 1 初定部分参数如下 整车外廓（mm ） 11995×2550×3200(长×宽×高) 电机额定功率 100kw 满载重量 约18000kg 电机峰值功率 250kw 主减速器速比 6.295:1 电机额定电压 540V 最高车（km/h ） 60 电机最高转速 2400rpm 最大爬坡度 14% 电机最大转矩 2400Nm 2 最高行驶车速的计算 最高车速的计算式如下： mph h km i i r n V g 5.43/70295 .61487 .02400377.0.377.00 max ==??? =?= （2-1） 式中： n —电机转速（rpm ）； r —车轮滚动半径（m ）； g i —变速器速比；取五档，等于1； 0i —差速器速比。 所以，能达到的理论最高车速为70km/h 。 3 最大爬坡度的计算 满载时，最大爬坡度可由下式计算得到，即 00max 2.8)015.0487 .08.9180009 .0295.612400arcsin( ).....arcsin( =-?????=-=f r g m i i T d g tq ηα

kw 100w 5.8810)15.211016.86.08cos 016.08.9180008sin 8.918000(86.036001).15 .21..cos ...sin ..(36001 20 02 max ＜k V V A C f g m g m P slope slope D =???+???+???=++=ααη 从以上动力性校核分析可知，所选100kw/540V 交流感应电机的功率符合所设计的动力性参数要求。 5 动力蓄电池组的校核 5.1按功率需求来校核电池的个数 电池数量的选择需满足汽车行驶的功率要求，并且还需保证汽车在电池放电达到一定深度的情况下还能为汽车提供加速或爬坡的功率要求。 磷酸锂铁蓄电池的电压特性可表示为： bat bat bat bat I R U E .0+= （4-1） 式中： bat E —电池的电动势（V ）； bat U —电池的工作电压（V ）； 0bat R —电池的等效内阻（Ω）； bat I —电池的工作电流（A ）。 通常，bat E 、0bat R 均是电池工作电流bat I 以及电流电量状态值SOC （State Of Charge ）的函数，进行电池计算时，要考虑电池工作最差的工作状态。假设SOC 为其设定的最小允许工作状态值（SOC low ），对应的电池电动势bat E 和电池等效内阻0bat R 来计算电池放电的最大功率，即可得到如下计算表达式： 铅酸电池放电功率： bat bat bat bat bat bat bd I I R E I U P )..(.0-== （4-2） 上式最大值，即铅酸蓄电池在SOC 设定为最小允许工作状态值时所能输出的最大功率为： 2 max 4bat bat bd R E P = （4-3）

电动汽车仿真软件ADVISOR_张翔

产品开发　 电动汽车仿真软件ADV ISO R 合肥工业大学机械与汽车工程学院 张　翔　赵　韩　钱立军　张炳力 [摘要]分析了美国电动汽车仿真软件ADV I SO R的系统功能,A DV ISO R可以仿真传统汽车、电动汽车、燃料电池汽车和混合动力汽车等多种汽车的性能,并且能与其它多种软件共同仿真。本文对我国开发自己的电动汽车仿真软件具有参考作用。 关键词:　电动汽车　混合动力汽车　仿真 ADV ISO R(ADv anced V eh Icle Simula tO R,高级车辆仿真器)是由美国可再生能源实验室(Na tional Re-new able Energy Labora to ry)在Matlab R　和Simulink R　软件环境下开发的仿真软件。该软件从1994年开始开发与使用,目前最新版本是ADV ISO R2002,它也是目前世界上能在网站免费下载和用户数量最多的电动汽车仿真软件。 1　定义车辆的仿真参数 定义车辆的仿真参数有如下步骤: 1.1　选择传动系统类型 ADV ISO R提供了两种方式来定义车辆传动系统的类型。一种是ADV ISOR内部保存了包括Insigh t和Prius在内的37种电动汽车的数据文件,用户可以选择合适类型的汽车,在此基础上作修改。另一种是ADV I-SOR内部保存了传统汽车、电池电动汽车、燃料电池汽车、并联混合动力汽车、串联混合动力汽车、混联混合动力汽车等8种类型的传动系统作为模板,用户可在此基础上定义自己的传动系统。另外用户还可以自定义新类型的传动系统增加到ADV ISO R的模板库中。 1.2　设置部件的仿真参数 ADV ISO R设计了车辆(V ehicle)、发动机(Fuel Conv erter)、能源储存系统(Energ y Storag e System简称ESS)和电动机(M otor)等多个部件的仿真模型,每个仿真模型包括版本、类型和部件的参数值。其中版本是指模型的种类,通常不同版本的模型有不同的仿真效果。类型是指部件的类型。例如发动机模型Fuel Co n-v erter的版本有内燃机ic、基于神经网络的内燃机nn-ic和燃料电池fcell3个版本,其中内燃机ic版本的模型又有点燃si和压燃ci两种类型,发动机模型的参数包括质量、功率、缸径和特性图等参数。用户可以在修改ADV ISO R已有电动汽车的数据的基础上,建立和保存自己的传动系统的数据文件。例如在建立发动机和能源储存系统的特性图方面,ADV ISO R提供了辅助工具eng model和batmodel帮助用户将离散的测试数据通过数学插值算法自动生成连续的特性图;另外ADV I-SOR还设计了Im ag e2Ma p功能来实现直接从扫描的jpg、bm p等格式的部件特性图的图象文件中提取特性数据的功能。部件的参数值可以在GU I(用户图形界面)上修改,也可以直接打开M AT LAB的M文件修改。此外ADV ISO R特别设计了自动尺寸(Autosize)功能和比例计算(scale)功能: 自动尺寸功能可以计算出满足特定性能要求的车辆部件的参数值,从而为用户设计提供参考。这是一个优化计算的过程,ADV ISOR可以选择M A TLAB和优化软件VisualDOC作为计算引擎(so lution engine),车辆的加速度性能和爬坡能力作为约束条件,设计变量包括发动机的功率、能源储存系统中充电电池的数目和电动机的功率等。优化目标包括最小化部件的尺寸和车辆的质量、最大化城市/公路混合燃料经济性。通常Visu-alDO C的优化计算能力比M AT LAB更强大,在AD-V ISOR仅提供演示版本的VisualDO C,它最多可以计算5个设计变量和20个约束的优化问题 因为用户在设计新部件时通常缺少现成的参数值,所以必须选择一个已经存在的某部件的初始化文件的 · 14 ·汽车研究与开发

混合动力车辆安全驾驶操作手册

广州市第三公共汽车公司 混合动力车辆安全驾驶操作手册 （试行） 技术材料部 2011年12月

目录 混合动力车的基本结构和原理 (3) 仪表盘功能说明 (4) 车辆四检要求 (8) 车辆驾驶操作说明 (11) 车辆上电操作 (11) 发车准备 (11) 车辆起步及驾驶 (12) 停车熄火（下电） (14) 停车充电 (14) 正确升、降档位 (15) 节气的驾驶操作 (15) 故障灯状态下的操作指引 (15) 车辆出现（电路异常）突发事件的应急处理办法 (18) 车辆涉水行车注意事项 (19)

混合动力车的基本结构和原理 动力电池系统主要功能是为驱动控制系统提供电能，并用周期性的充电来补充能量。 电气系统包括低压电气系统和高压电气系统两部分。动力电池组输出的高压直流电通过电机控制器驱动电机运转，制动系统的驱动电机提供电能，这构成了整车的高压电气系统；动力电池组通过逆变器将高压直流电转为24V低压直流电，为仪表、照明、控制系统和车身附件提供电能，并给辅助蓄电池充电，这构成了整车低压电气系统。电机既可以驱动，也可以发电 动力总成结构：发动机+离合器+电机+变速器 发动机和电机同时作为整车驱动动力源

动力电池组 仪表盘功能说明1、CAN总线组合仪表图

汽车仪表具有信息监视：车速、转速、档位、高压电流电压、电池详细信息工作指示、同时还具有整车故障报警、车辆使用模式等指示功能。 2、开关、按钮、故障灯介绍 坡起开关 坡起开关的用途：仅在很陡的坡道，或者后轮陷入泥坑中使用 长按1秒（自动波），进入坡起模式，踩油门起步。 手动版（MT）该按键无效，直接挂1档起步即可。 换挡按钮：

电动汽车的研究背景及现状

电动汽车的研究背景及现状 1.研究的背景 汽车的发展引起了地球资源的过大消耗。地球上的能源是有限的，能源紧缺是全人类面临的越来越严重的问题，是一个全球问题，关系到全球的经济与军事安全。我国的能源问题已经成为国民经济发展的战略问题，从国家安全角度出发，石油资源已经和国家安全、经济发展紧密的联系起来，能源的稳定供应是一个国家所关注的重点，也是我国能源安全战略的核心内容。如果继续按照传统的能源动力系统发展下去，将难以持续我国这个泱泱汽车大国的兴起。 汽车在给人们带来便利的同时也污染了环境。汽车尾气的排放引起了城市的温室效应，同时也引起了臭氧层的破坏，形成酸雨等大气环境问题，进而对动植物也产生了很大的危害。面对汽车造成的空气污染，人们可以直接闻到汽车尾气排放的带有刺鼻臭味的燃烧不完全的雾化混合气。随着生活水平的提高，人类对生存环境的要求越来越高，降低汽车的尾气排放的呼声也与日俱增。 面对资源紧缺与环境保护问题，发展电动汽车成为汽车工业发展的主流趋势。 1.1电动汽车的定义和分类 电动汽车是指用车载电源为动力，电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的汽车。电动汽车应具有汽车的性能和属性，但动力线路与原内燃机动力线路不同，又具有电力车辆的基本特征。电动汽车通常被分为蓄电池电动车（Battery Electric Vehicle，BEV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）三大类。 1.2电动汽车的早期发展 尽管电动汽车技术目前看来还处于新兴发展时期，但它的产生却早于燃油车，并已经历了多个兴衰周期。以下是主要的时期： 1834年 Thomas Davenport 电动三轮车不可充电的干电池驱动 1881年法国古斯塔夫?特鲁夫电动三轮汽车以铅酸电池为动力 1882年英国人阿顿与培里三轮电动汽车以铅酸电池为动力 1890年美国电动汽车以蓄电池为动力 直到20世纪60年代后，由于能源、环境问题使人们对电动汽车又开始重新重视，世界各国政府与汽车制造商对电动汽车的研究开发均有不同程度的投入。但主要还是在近来十几年中，电动汽车的研究开发进入了高峰期，并在各项技术发展商开始取得了一定的成果和进步。 2.电动汽车在各国的发展现状 近几十年来，世界各国著名的汽车制造商都在加紧研制各类电动汽车，并取得了一定程度的进展和突破。 2.1日本 日本一直以来出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑，十分重视电动汽车的研制和开发。以下是日本研制电动汽车的进程： 1976年日本成立电动汽车协会 20世纪80年代本田公司开始研究开发电动汽车 1996年本田推出“PLUS”纯电动汽车 1997年本田的“PLUS”被推向了美国 1997年12月丰田公司推出第一款批量生产的混合动力轿车普锐斯

混合动力汽车发展现状及趋势

混合动力汽车成长现状及趋势 令狐采学 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的位置。本文主要对混合动力汽车成长的必定性，及其我国在成长中存在的一系列问题进行了阐发。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的成长中提出了展望。 关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的成长,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对空气的污染也日益加重,这对石油资源和生态环境带来极年夜的挑战。因此汽车行业不克不及不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重年夜的进展。可是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池自己的污染等问题,使得电动汽车的成长进度和财产化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电念头和帮助动力单位组合作为驱动力，帮助动力单位实际上是一台小型燃料发机或动力发机电组。这样既利用了发念头继续工作时间长,动力性好的优点,又可以阐扬电念头无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的成长前景。 1.国内外成长现状 1.1国外成长现状 20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的

重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997年8月推出其第一款混合动力汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus,同年12月,推出Toyota Prius(普锐斯)这是世界第一款年夜量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销售以来,截止到中Prius标准型每升汽油可行驶35.5公里。到7月31日,累计销量已超出268万辆。目前市场上正热销的两款车型辨别为丰田Prius和本田Insight。在4月份举办的北京车展上,共有8款日系混合动力汽车展出,其中丰田第三代普锐斯性能最优越,本田Insight被认为同级中最省油,本田CRZ具有运动气概受到人们的关注。日本国内对混合动力汽车财产有长期的成长规划,政府年夜力搀扶财产技术成长,出台一系列税收优惠政策及奖励办法,增进混合动力汽车销售,拉动内需;规划长远成长战略。 美国三年夜汽车公司原来只是小批量生产、销售过电动汽车,而混合动力和燃料电池电动汽车还未能实现财产化,日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导位置。美国能源部与三年夜汽车公司于1993年签订了混合动力电动汽车开发合同,并于1998年在北美国际汽车展上出了样车。9月通用汽车、戴姆勒·克莱斯勒与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟,以共同开发混合动力推进系统的合作。美国混合动力汽车销量达到29.032万辆虽然占美国汽车市场份额只有 2.8%,但从起呈逐年上升趋势预计,美国的混合动力汽车将达到87.2万辆,市场占有率将达到5%。 1.2国内成长现状 目前，我国在新能源汽车的自主立异过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、机电驱动系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发规划，通过产学研紧密合作，我国混合动力汽车的自主立异取得了一定进展。 形成了具有完全自主知识产权的动力系统技术平台，建立了混合动力汽车技术开发体系。混合动力汽车的核心是电池（包含电池管理系统）技术。除此之外，还包含发念头技术、机电控制技术、整车控制技术等，发念头和机电之间动力的转换和衔接也是重点。

电动汽车动力性能分析与计算

电动汽车与传统内燃机汽车之间的主要差别是采用了不同的动力源，它由蓄电池提供电能，经过驱动系统和电动机，驱动电动汽车行驶。电动汽车的能量供给和消耗，与蓄电池的性能密切相关，直接影响电动汽车的动力性和续驶里程，同时影响电动汽车行驶的成本效益。 电动汽车在行驶中，由蓄电池输出电能给电动机，用于克服电动汽车本身的机械装置的内阻力，以及由行驶条件决定的外阻力。电动汽车在运行过程中，行驶阻力不断变化，其主电路中传递的功率也在不断变化。对电动汽车行驶时的受力状况以及主电路中电流的变化进行分析，是研究电动汽车行驶性能和经济性能的基础。 1、电动汽车的动力性分析 1.1 电动汽车的驱动力 电动汽车的电动机输出轴输出转矩M，经过减速齿轮传动，传到驱动轴上的转矩Mt，使驱动轮与地面之间产生相互作用，车轮与地面作用一圆周力F0，同时，地面对驱动轮产生反作用力Ft.Ft 与F0大小相等方向相反，Ft方向与驱动轮前进方向一致，是推动汽车前进的外力，将其定义为电动汽车的驱动力。有： 电动汽车机械传动装置是指与电动机输出轴有运动学联系的减速齿轮传动箱或变速器、传动轴及主减速器等机械装置。机械传动链中的功率损失包括：齿轮啮合点处的摩擦损失、轴承中的摩擦

损失、旋转零件与密封装置之间的摩擦损失以及搅动润滑油的损失等。 1.2 电动汽车行驶方程式与功率平衡 电动汽车在上坡加速行驶时，作用于电动汽车的阻力与驱动力始终保持平衡，建立如下的汽车行驶方程式： 以电动汽车行驶速度va乘以(2)式两端，考虑机械损失，再经过单位换算之后可得： 或 由（4）、（5）两式可以看出，电动汽车在行驶时，电动机传递到驱动轮的输出功率与体现在驱动轮上的阻力功率始终保持平衡。将(4)变换可得： 式中PM为电动机的输出功率。 用曲线图表示上述功率关系，将电动机的输出功率、汽车经常遇到的阻力功率与对应车速的关系归置在x-y坐标图上得到电动汽车功率平衡图如图1所示。

【完整版】2020-2025年中国混合动力汽车HEV行业以客户为导向市场策略研究报告

（二零一二年十二月） 2020-2025年中国混合动力汽车HEV行业以客户为导向市场策略研究报告 可落地执行的实战解决方案 让每个人都能成为 战略专家 管理专家 行业专家 ……

报告目录 第一章以客户为导向市场策略概述 (5) 第一节研究报告简介 (5) 第二节研究原则与方法 (5) 一、研究原则 (5) 二、研究方法 (6) 第三节研究以客户为导向市场策略的重要性及意义 (7) 第二章市场调研：2018-2019年中国混合动力汽车HEV行业市场深度调研 (9) 第一节混合动力汽车HEV市场概况 (9) 第三节2018-2019年全球混合动力汽车HEV行业发展情况分析 (12) 一、全球HEV市场销量及区域分布 (12) 二、全球主要市场HEV渗透率 (13) 三、全球HEV市场格局 (14) 第三节2018-2019年全球主要国家混合动力汽车HEV行业发展情况分析 (16) 一、美国市场：HEV销量与油价强相关 (16) 二、日本市场：增速已放缓，税收减免对HEV销量有促进作用 (18) 三、欧洲市场 (20) （一）前五大国家占据约70%份额 (20) （二）碳排压力巨大，中期看HEV为部分车企减排的有效方式 (21) （三）德国、英国碳排高于欧盟平均值，HEV增长已提速 (23) （四）西班牙地方对HEV补贴力度较大，渗透率为五大国中最高 (24) 第四节2018-2019年我国混合动力汽车HEV行业竞争格局分析 (26) 一、中国HEV汽车销量情况分析 (26) 二、2018年我国主要HEV车型销量 (27) 三、中国市场渗透率不足1% (28) 第五节2018-2019年中国插电式混合动力汽车行业发展情况分析 (29) 一、2018年中国插电式混合动力汽车行业发展情况分析 (29) 二、2019年中国插电式混合动力汽车行业发展情况分析 (31) 三、当前插电混动乘用车市场正发生着多个方面的变化 (32) 四、中国新能源汽车行业用户满意度指数大幅提升，插电混动车型更令人满意 (33) 第六节2018-2019年我国混合动力汽车HEV行业政策变化情况分析 (37) 一、新能源补贴逐渐退去，行业将由政策驱动转为市场驱动 (37) （一）此前补贴政策倾向于纯电，插混市场发展一定程度受阻 (37) （二）新能源补贴退去之后，行业将重回市场驱动 (39) 二、双积分修改纯电和插混分差缩小，未来插混市场的占比或将提升 (40) 第七节主要企业分析 (42) 一、丰田：2019年一次性投放三款主力HEV车型，继续加码欧洲市场 (42) 二、雷诺：2020年将经典车型Clio改款为HEV，年销量有望超18万辆 (44) 三、日产：e-POWER混动系统将在欧洲应用，Juke与Clio同平台后预计加配混动版 (46) 四、本田：欧洲全面电动计划提前至2022年 (49) 第八节2019-2025年我国混合动力汽车HEV行业发展前景及趋势预测 (52) 一、插电混动汽车发展潜力巨大 (52)

我国电动汽车发展现状分析

我国电动汽车进展现状分析 一、新能源汽车和电动汽车的分类 按照我国2009年7月1日正式实施的《新能源汽车生产企业及产品准入治理规则》，新能源汽车是指采纳特不规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料，但采纳新型车载动力装置)，综合车辆的动力操纵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：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等。 电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，按照目前技术的进展方向或者车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。 新能源汽车和电动汽车的分类关系见下图：

1、纯电动汽车 纯电动汽车是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。纯电动汽车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、操纵器和辅助设施六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此纯电动汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速操纵由操纵器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。现在纯电动汽车技术进展差不多相当成熟，国外发达国家和我国都有部分车型投入量产和商业化运营。 纯电动汽车的优点：（1）减少对石油资源的依靠，实现能源利用的多元化。由于电力能够从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。 （2）减少环境污染。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的都市，对人类损害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物

国内外电动汽车发展现状

国内外电动汽车发展现状

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国内外电动汽车发展现状 摘要 本文介绍了美国、欧洲及日本等国家和地区电动汽车产业的发展历程，对比我国电动汽车的市场结构、技术研发、产业政策及示范运营状况，指出我国电动汽车产业发展过程中存在政策统筹、核心技术、基础设施建设和产品认可度等方面的不足；对电动汽车相关技术，如电机驱动技术、能量管理系统、锂离子电池技术等的发展现状与趋势等进行了探讨。 0 引言 随着全球金融危机、生态环境恶化与能源、资源枯竭等问题的加剧，大力研究和利用电动汽车相关技术及促进产业发展已成为世界汽车工业竞争的一个新焦点。美国、日本、德国等世界主要汽车制造强国纷纷加入抢占电动汽车技术和市场制高点的行列，我国有关部门及各地政府也积极响应行业趋势，将电动汽车确定为国家7 大战略性新兴产业之一，并先后推出了《节能与电动汽车产业发展规划》、《电动汽车“十二五”专项规划》等规划措施，积极引导和鼓励国内电动汽车产业的发展。在各项政策的推动下，国内汽车企业不断增加对电动汽车及相关零部件的研发投入，在突破电池、电机、电控等关键技术、完善基础设施建设、推动电动汽车产业化等方面取得了长足的进步。 1 国外电动汽车的现状和发展趋势 1.1 全球电动汽车市场现状及趋势 近年来，全球电动汽车市场正以更快的速度成长，电动汽车产销量均有明显提升。2014年全球市场共销售353 522 辆电动汽车，同比增长56.78%；其中，电动乘用车323 864辆，占比91. 61% (电动乘用车指“双80”车，即最高时速80 km/h 以上，同时一次充电续航里程80 km以上)；电动客车及电动专用车29 658 辆，占比8. 39%[1]。美国、欧盟、中国、日本仍然在全球电动汽车市场中位居前列。全球各主要国家电动汽车2014年保有量及2020年预计保有量如表1 所示[2]。美国的通用、福特、特斯拉公司，日本的丰田、日产及本田公司，欧洲的宝马、奔驰、雪铁龙公司等都在电动汽车的研制与开发上呈现出很强的实力。

新能源汽车行业分析(精)

新能源汽车行业分析 一、新能源汽车概况 《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》已于2009年7月1日正式实施，《规则》强调说明：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。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽 车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。 （1）混合动力汽车 混合动力是指那些采用传统燃料的，同时配以电动机/发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同，主要又可以分为汽油混 合动力和柴油混合动力两种。目前国内市场上，混合动力车辆的主流都是 汽油混合动力，而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。 （2）纯电动汽车 电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车，大部分车辆直接采用电 机驱动，有一部分车辆把电动机装在发动机舱内，也有一部分直接以车轮 作为四台电动机的转子，其难点在于电力储存技术。本身不排放污染大气 的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它 污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害 较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容 易，也已有了相关技术。 （3）燃料电池汽车

燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠 电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经 过燃烧，直接变成电能或的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产 物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机 要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。 （4）氢动力汽车 氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具，排放出的是纯净水，其具有无污染，零排放，储量丰富等优势，因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案。与传统动力汽车相比，氢动力汽车成本至少高出20%。中国长安汽车在2007年完成了中国第一台高效零排放氢内燃机点火，并在2008年北京车展上展出了自主研发的中国首款氢动力概念跑车“氢程”。（5）燃气汽车 燃气汽车是指用压缩天然气(CNG、液化石油气(LPG和液化天然气(LNG作为燃料的汽车。近年来，世界上各国政府都积极寻求解决这一难题，开始纷纷调整汽车燃料结构。燃气汽车由于其排放性能好，可调正汽车燃料结构，运行成本低、技术成熟、安全可靠，所以被世界各国公认为当前最理想的替代燃料汽车。 目前，燃气仍然是世界汽车代用燃料的主流，在我国代用燃料汽车中占到90％左右。美国的目标是，到2010年，公共汽车领域有7％的汽车使用天然气，50％的出租车和班车改为专用天然气的汽车；到2010年，德国天然气汽车数量将达到10万至40万辆，加气站将由目前的180座增加到至少300座。以燃气替代燃油将是中国乃至世界汽车发展的必然趋势。根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，也就是常说的混合度的不同，混合动力系统还可以分为以下四类：