混合动力汽车镍氢电池组通风结构优化分析

电池技术　＜　２０１０年０５月刊

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技术探讨>>>>

锂／镍电池

混合动力汽车镍氢电池组通风结构优化分析

■＜上海交通大学机械与动力工程学院 眭艳辉 王　文

■＜中国科学院上海微系统与信息技术研究所 夏保佳 娄豫皖 阎永恒

前言

混合动力车(HEV)是当今汽车节能环保的发展方向之一[ 1 ] 。镍氢电池因其高比能量、高比功率、高寿命、无污染等优势,已经在HEV 用动力蓄电池中得到了广泛应用[ 2 ] 。由于在充、放电过程中,电池本身会产生热量,导致温度上升,而镍氢电池对温度环境比较敏感,在作为大容量、高功率动力电池应用时尤其明显,太高或太低的温度都会大大影响电池的充放电性能和很多特性参数, 例如内阻、电压、SOC 、可用容量、充放电效率和电池寿命[ 3 ] 。此外,温度分布不均匀也会影响电池组的充放电性能和寿命。因此必须使电池组工作在理想的温度范围,从而使其性能和循环寿命达到最优,并排除因热失控而引起的潜在危险[ 4 ] 。一般说来,混合动力车用镍氢电池散热系统的目标是将电池的工作温度控制在0～40℃,模块间的温差在5℃以下。

出于经济性的考虑和目前镍氢电池充放电产生的热负荷,对电池组通风是最简单可行的散热方式,同时通风还可以排出镍氢电池工作过程中产生的氢气。良好的通风结构对风冷电池组至关重要,可使电池组处于最佳温度范围内,并满足温度分布均匀性要求。目前国内外相关研究工作主要集中在通过设置引风装置、集流结构、调整挡板及电池的位置、改变电池倾斜角度和电池的间距、包覆保温层等方法,调整电池组局部结构来改善电池组温度分布均匀性,取得了较好的成效[ 5 - 6 ] 。

文中分析了影响通风结构的主要因素,着眼于电池组的整体散热结构,通过对现有镍氢电池组通风结构进行优化分析,提出了梯形排列的概念,阐述了梯形排列用于电池组设计的优势,并通过ANSYSCFX 软件进行数值模拟分析,比较了梯形排列和常见的顺排与叉排结构。设计了梯形排列电池组样机,通过实

验和数值模拟,分析了样机的性能。

１．电池组通风结构

１．１　电池模块排列方式

常见的圆柱形电池组成的电池组是将数个电池单体串联连接成一个电池模块,然后将电池模块按照既定间隔平行配置在电池箱内。电池模块排列方式可以分为顺排和叉排[7]两种,如图1(a)和图1(b)所示

。

图1　电池模块排列方式

不管是顺排还是叉排都存在一个问题,即都是沿着空气流通的方向排列,如果忽略温度产生的影响,平均风速基本不变。沿着空气流通方向,刚进入电池组的冷却风与电池表面进行对流换热,冷却了上游电池模块后自身温度上升,其冷却电池的能力下降,因而下游的电池温度会高于上游电池,导致电池组各处散热效果不一致,各个电池模块的温度分布不均。另外考虑到电池箱中间电池靠近出风口的电池的温度会偏高,这样导致整个电池箱内的整体温度分布不均,从而对电池容量和电池使用寿命都会有影响。

而在叉排基础上提出的梯形排列[ 8 ] (见图1(c))则可以在一定程度上缓解上述温度场不均匀的问题,通过沿着气流方向逐渐减少电池数目,使通道面积逐渐缩小,风速逐渐增大,换热系数

摘要：对混合动力汽车现有的镍氢电池组的通风结构进行了研究，分析了不同电池模块配置方式对电池组冷却空气流场和温度场分布的影响。在现有的顺排和叉排的基础上提出了梯形排列，采用ＡＮＳＹＳ　ＣＦＸ软件对不同排列进行了数值模拟，结果表明，梯形排列方式可以较好地改善电池组温度分布的均匀性。最后，设计了梯形排列电池组样机，并进行了充放电和温度测量试验，验证了数值仿真的结果。

关键词：混合动力汽车；镍氢电池；通风；数值模拟

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也随之增大。这样,虽然沿着流通方向冷却风的温度上升,但是冷却风的速度加快,换热系数增大,平衡了上下游的散热效果,使电池组上下游的温度能基本控制在比较均匀的水平上。

1.2　不同通风结构数值模拟通过二维数值模拟分析,比较3种电池模块排列方式下的通风结构产生的温度场情况。利用AN2SYS CFX软件,对不同通风结构的电池组1C充电的情况进行稳态分析。

模拟条件为:相邻电池模块的间隔为5mm,电池的发热功率( 1C充电条件下)为23.541kW/m3 ,介质为空气,进风口均匀分布在电池组底部,进出口空气压差设为50Pa,电池箱外表面边界条件设为绝热,模拟稳态传热。

利用ANSYS Workbench软件的CFX mesh模块对电池组和电池箱体内空气进行网格划分,并对流体和固体的交界面进行了耦合处理,即设定流固交界面传热方式为heat flux,设定由固体传出的热量等于流体吸收的热量,实现流体和固体之间热量的传递。经过计算得到了在1C充电条件下不同通风结构的电池组中冷却空气的流场和温度场和电池的温度分布情况,模拟结果如图2～图4所示。

图2　顺排电池组流线图和温度分布

由图2～图3中可以看出:顺排电池组中,沿着流通方向,流体流速基本没变,流场中最高流速为7.717 6m / s,靠近进风口的底层电池模块的温度最低,中间层中间2个电池模块的温度偏高,电池组中的最高温度为6218℃, 电池中心最大温差约为914℃;叉排电池组中,在流线图中气流较多地流向了靠近电池箱壁的间隙,较少流过中间电池模块,造成从底层到顶层,沿着空气流通方向,电池模块温度依次升高,叉排电池组内的最高流速为7.717 6m/s,叉排电池组中的最高温度为54.5℃,从底层到顶层电池体,即从进风侧到出风侧,沿着空气流通方向,温度越来越高,电池中心最大温差为9℃。可以看出,叉排可以提高电池表面对流换热系数,对电池组的冷却效果要比顺排好。从图4可看出:梯形排列电池组中,冷却空气的流速从底层到上层,沿着流通方向逐渐增大,换热系数也就随之增大,虽然冷却风在冷却电池的过程中,本身的温度上升,散热能力下降,但从底层的5个电池模块到中间层的4个电池模块,再到上面的3个电池模块,冷却风对电池表面的散热能力能够基本保持一致,整个温度场的分布均匀性非常好,电池组内最高温度为54.5℃,电池中心最大温差只有3℃,而在相同进出口压差、相同出风口大小以及相同的环境下,顺排和叉排的电池中心最大温差分别为9.4℃和9℃,说明相比顺排和叉排,梯形排列能够有效地改善温度分布的均匀性

。

图3

　叉排电池组流线图和温度分布

图4　梯形排列电池组流线图和温度分布

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２．　１４４Ｖ梯形排列电池组

图5　梯形排列电池组结构图

２．１ 结构设计

如图5所示,梯形排列电池组是将12个电池模块按照既定间距叉排配置成一个梯形排列电池组,每个电池模块有6个镍氢电池串联连接而成,两个梯形排列电池组串联连接成一个大的电池组,额定电压为144V 。

为平衡模块前后电池的散热条件,电池模块以梯形排列方式配置在电池组内,电池箱体外壳截面的形状是等腰梯形,冷却空气从电池箱底部的进风口进入电池箱,沿着流通方向从上游到下游,风道的截面面积逐渐减小,以增加下游的风压,增大流速。

梯形排列电池组的设计平衡了上下游的散热条件,使得整个电池组的温度趋于均匀。

２．２ 数值模拟

图6　梯形排列电池组模型

利用ANSYS CFX 软件对梯形电池组样机分别进行稳态和瞬态分析。根据对称性, 取电池组的一半建立模型并进行分析。利用ANSYS Workbench 中的CFX mesh 模块对箱体外壳、冷却空气、电池组进行网格划分, 将得到的网格文件导入CFX 前

处理模块中。如图6 所示, 冷却介质为空气, 进风口均匀分布在电池组底部,设定进出口压差为50Pa,外壳和周围环境的对流换热系数为10W/(m2 ·K) 。箱体外壳和冷却空气,冷却空气和电池之间均为流固耦合换热,设定流固交界面传热方式为heat flux 。2..2.1 1C 充电稳态分析

对梯形电池组在1C 充电条件下充放电过程进行稳态分析,电池的发热功率为231541kW/m 3 ( 1C 充电) ,环境温度为20℃,结果见图7

。

图7　梯形排列电池组的流场图和温度分布

由图7可见,电池的最高温度为306K( 33℃) ,在镍氢电池的最佳工作范围内,电池单体中心的最大温差为211℃,温度最高的电池位于电池组右下侧靠近进风口处。由图7 ( a)可以看出,从最右侧的进风口进入电池组的空气一部分产生了回流,但只要调整该进风口的位置使之偏右,即可避免回流的出现,使温度场变得更加均匀。2.2.2　10C 充电瞬态分析

对梯形排列电池组在10C 充电条件下充放电过程进行瞬态分析,电池的发热功率为435.377kW /m 3(10C 充电) , 环境温度为25℃。充电时间设为216 s,时间步长设为1 s,每一个步长最多迭代20次。

图8　t = 216 s 时梯形排列电池组的温度分布分析结果见图8, 从图中可看出,与稳态分析的结果类似,温度

最高的电池位于电池组右下侧靠近进风口处,说明上下游的散热条件基本一致,甚至下游的散热条件还优于上游,这在顺排和叉排电池组中很难看到。最高温度为39.2℃,电池中心温差很小,最大为115℃,说明温度场均匀性非常好。进风口进入电池组的空气一部分产生了回流,但只3充放电和温度测量试验为了

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验证数值模拟分析结果,对试验样机电池组进行测试,其中电池单体额定容量为6A ·h。温度采集设备为keithley2701数据采集与控制器,通过上面连接的多个热电偶对电池组进行温度场测试;电化学充放电设备为Arbin BT2000电池充放电仪。

图9示出电池模块编号及热电偶的位置。每个电池模块由5个QNY6电池串联而成,热电偶在电池表面。热电偶位置的布置原则是使热电偶对流场分布均匀性的影响较小。

图9　电池模块编号及热电偶位置图

为了更好地将试验的结果与数值模拟分析结果进行对照,着重比较分析电池组中间截面上12个电池的温度分布情况,电池组中间截面上的电池温度分布准确地反映了各电池模块的温度分布情况。

３．１　梯形排列电池组１Ｃ充电实验充电制度为：　在1C ( 6A ) 充电条件下充电60min,即充电至SOC = 100%。分别在风机关闭和风机打开时作上述实验。

风机不开启,在自然对流条件下,对电池组进行1C充电,在充电还未结束时,电池组最高温度已经达到45℃,为了保证电池安全,强制停止充放电过程。电池温度分布如图10所示。此时在电池组中间截面的12个电池中,电池最高温度为44.70℃,位于电池模块4;电池模块10温度最低,为36.24℃。电池组最大温差为8.46℃。靠近进风口的底层4个电池模块整体的温度较低,中间层电池模块靠近电池箱两侧外壳的电池模块温度相比底层电池模块较高一些,中间层其余2个电池模块和上层3个电池模块温度较高。随着进一步充放电,电池模块之间的温差会继续加大,因此采用风机对电池组进行强制对流散热十分必要

。

图10　风机关闭时1C充电电池温度分布

电池组中间截面最高温度为28.24℃,位于电池模块1;其次为电池模块4。由于热电偶的位置在电池组中心,而实际上电池模块1的整体温度比电池模块4要低。最低温度为24.10℃,位于电池模块10,电池组最大温差为4.14℃。靠近进风口的底层4个电池模块整体的温度较低,中间层电池模块靠近电池箱两侧外壳的电池模块温度相比底层电池模块较高一些,中间层其余2个电池模块和上层3个电池模块温度较高。整体上电池组温度均匀性比较好,这与1C充电的模拟结果基本一致。模拟结果表明,当室温为25℃,在长时间的1C充电条件下(事实上只能连续充1h 左右) ,电池组的温度稳定在306K ( 33℃) , 电池单体中心的最大温差为2.1℃,实际充电1h,最高温度为28.24℃,比模拟结果长时间1C 充电温度要低, 电池最大温差为4.14℃,比模拟结果要大,这是因为在实际的充放电和温度测量实验中,电池单体一致性的差异和热电偶对电池组流场的影响,这些都在较大程度上影响了电池组流场的分布,增大了温度分布的不均匀性

。

图11　风机打开时1C充电电池温度分布

３．２　梯形排列电池组２Ｃ　／２Ｃ充放电实验

充放电制度为: 风机开启,在2C ( 12A)充电条件下充电30min,搁置20min,然后在2C (12A)放电条件下放电至120V

。

图12　风机打开时2C /2C充放电电池温度分布如图12所示,在时间为30min,即充电结束时,各电池模块温度均最高,此时,靠近进风口底层的4个电池模块整体的温度较低,中间层电池模块靠近电池箱两侧外壳的电池模块温度相比底层电池模块较高一些,中间层其余2个电池模块和上层3个电池模块温度较高。最高温度为24.20℃,位于电池模块4;最低温

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度为20.31℃,位于电池模块10;最大温差为3.89℃。３．３　梯形排列电池组５Ｃ　／５Ｃ充放电实验

充放电制度为: 风机开启,在5C ( 30A)充电条件下充电8min,搁置20min,然后在5C (30A)放电条件下放电至120V 。

电池温度随时间的变化情况如图13所示。5C 充电时温度上升较快,在充电结束时,电池组中间截面最高温度为30.2℃,在电池模块6处,此时最低温度为24.9℃,在电池模块9处,最大温差为5.3℃。放电时,曲线的斜率比充电时要小一些,说明发热量比充电时要小

。

图13　风机打开时5C/5C 充放电电池温度分布

３．４　梯形排列电池组大电流循环充放电实验

在复杂路况,如下坡、制动等场合,经常会有短时间大电流充放电情况发生。大电流放电时,电池发热比较严重,因而循环次数不能过多,否则整个电池组的温度会超过电池正常使用温度范围,对电池组的性能和使用安全是不利的

。

图14　大电流循环充放电电池温度分布

设置充放电制度为:在30A 充电电流条件下充电1.5min, 90A 放电0.5min,循环4次。

瞬态分析中,初始温度为25℃, 10C 充电216 s 后,电池最高

温度为39.2℃,升高了14℃,电池中心温差很小,最大为1.5℃,说明温度场的均匀性非常好。在大电流循环充放电实验中,考虑到电池安全性,采用5C 电流充电,室温17℃,电池温度分布如图14 所示, 电池组中间截面上, 最高温度为31.35℃,位于电池模块4,升高了14℃,跟模拟结果基本一致;同一时刻,最低温度为25.90℃,位于电池模块3,最大温差为5.45℃,比模拟结果高,这是由电池单体性能一致性的差异引起的,另外热电偶因数目多且体积较大,会影响流场分布,进而影响电池组温度均匀性。

４．结论

一个良好的通风结构可以明显改善电池组之间温度不均匀现象,梯形排列通风结构通过改变沿着流通方向的流通面积,增大下游风速,平衡了上下游的散热条件。

通过数值模拟分析以及在不同倍率下的充放电和温度测量试验可以看出,模拟分析和实际样机实验结果比较吻合,说明梯形排列电池组样机能够较好地满足混合动力汽车电池组散热要求,且结构紧凑,简单可靠,可以广泛用于电池组的实际设计。

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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

新能源汽车综述

《新能源汽车》课程标准 课程名称：新能源汽车 适用专业：汽车检测与维修技术 教学模式：项目化教学 总学时：32 实践学时：6 第一部分前言 一、课程性质 《新能源汽车标准》课程是汽车电子专业一门介绍标准的专业选修课，收录了截止至2014年4月1日我国颁布的新能源汽车专项检验标准。通过本课程的教学，要求学生了解涉及新能源汽车的动力电池、电机电控、零部件、安全要求、性能实验、定型实验等领域的国家及行业专项检验标准，为今后的专业生涯打下基础。要求学生在学习中给予足够的重视。 先修课：《汽车电工电子基础》、《汽车底盘构造与维修》、《汽车底盘构造与维修》、《汽车电器设备检测与维修》； 后续课程：《顶岗实训》、《毕业设计》、《汽车维修实训》。 二、课程设计理念 1.课程采取教、学、做一体化的教学模式； 2.构建以“岗位职业能力和综合素质培养”为主线的教育； 3.推进基于工作工程的课程开发与设计、推进项目教学法； 4.加强校企合作，坚持产学研相结合。 三、课程设计思路 本课程是采用教师为主导、学生为主体的教学方法，将理论知识融入学生操作训练过程中，使学生会新能源汽车电池系统的检验、安装；新能源汽车电机系统的检验、安装；新能源汽车控制系统的检验、安装及新能源汽车的故障分析与排除和新能源汽车系统的生产工艺文件制定。充分体现课程的职业性、实践性和开放性。将对应的技能训练分为以下几个环节： （一）课堂操作示范。课堂上示范讲解。 （二）课堂模仿操作：学生模仿老师的操作方法，进行现场测量。

（三）学生课外作业：由教师提出一个作业要求，要求学生完成，学生分小组讨论，最后得出结果。 （五）作业展示结果：分小组展示作业结果，，学生和教师共同评价结果。 第二部分课程目标 一、课程目标 对于汽车电子专业的学生，新能源汽车技术课程是汽车电类课程的延伸课程，要求在学习中给予足够的重视。学生通过理论和实践的学习，掌握新能源汽车原理与构造知识；新能源纯电动车电气结构基础知识；新能源混合动力车电气结构基础知识；会新能源汽车电子故障分级与诊断；具有新能源汽车动力系统安装、检测、调试能力。为学生今后顶岗实习，完成各种常见电路的设计和维修打下坚实基础。通过学习和训练，并能达到中级汽车维修电工和汽车装配工水平。 二、职业能力目标 （一）、知识目标 1. 掌握新能源汽车原理与构造知识；； 2. 熟悉新能源纯电动车电气结构基础知识；； 3. 熟练掌握新能源混合动力车电气结构基础知识；； 4. 新能源汽车电子故障分级与诊断知识；； 5. 熟练掌握新能源汽车电子维修知识。 （二）、能力目标 1. 有较强的自学能力，能及时了解和掌握新能源汽车电子技术的新发展、新成就； 2. 新能源汽车动力系统安装、检测、调试能力； 3. 新能源汽车混合动力和纯电动系统安装、检测、调试能力与管理岗位。 （三）、素质目标 1. 具有坚定正确的政治方向，热爱祖国，拥护党和国家的路线、方针和基本政策； 2. 具有健康的世界观、人生观、价值观和良好的公德与职业道德； 3. 具有团队协作精神、吃苦精神、奉献精神和创新精神；； 4. 具有良好的心理素质、健全的体魄和人文素养； 5. 爱岗敬业，严格执行工作程序、工作规范、工艺文件和安全操作规程。

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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

混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述

混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述 1 引言 电力电子技术是研究应用电力半导体器件实现电能变换和控制的学科，它是一门由电子、电力半导体器件和控制三者相互交叉而出现的新兴边缘学科。它研究的内容非常广泛，主要包括电力半导体器件、磁性材料、电力电子电路、控制集成电路以及由其组成的电力变换装置。目前，电力电子学研究的主要方向是[1>：（1）电力半导体器件的设计、测试、模型分析、工艺及仿真等； （2）电力开关变换器的电路拓扑、建模、仿真、控制和应用； （3）电力逆变技术及其在电气传动、电力系统等工业领域中的应用等。 电动汽车（EV）作为清洁、高效和可持续发展的交通工具，既对改善空气质量、保护环境具有重大意义，又对日益严重的石油危机提供了解决方法；同时，电动汽车作为电力电子技术的一个新的应用领域，涵盖了DC／DC和DC／AC的全部变换，是实用价值非常高的运用领域[2>。 2 混合动力电动汽车简介 当前世界汽车产业正处于技术革命和产业大调整的发展时期，安全、环保、节能和智能化成为汽车界共同关心的重大课题。为了使人类社会和汽车工业持续发展，世界各国尤其是发达国家和部分发展中国家都在研究各种新技术来改善汽车和环境的协调性。 电动汽车作为21世纪汽车工业改造和发展的主要方向，目前已从实验室开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段，世界上许多知名汽车厂家都推出了具有高科技水平的安全或环保型概念车，目的是为了引导世界汽车技术的潮流。 2.1 各种类型电动汽车特点及其发展 根据所使用的动力源不同，电动汽车大致可分为三类：蓄电池电动汽车或纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)、以氢气为能源的燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）和混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle）。 纯电动汽车是单独依靠蓄电池供电的，但目前动力电池的性能和价格还没有取得重大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达到预期的目的； 燃料电池电动汽车具有能量转化率高、不污染环境、使用寿命长等不可比拟的优势。但是由于目前燃料电池技术和研究还没有取得重大突破，燃料电池电动汽车的发展也受到了限制； 混合动力电动汽车是同时采用了电动机和发动机作为其动力装置，通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合，实现最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高度自动化的新型汽车。自1995年以来，世界各大汽车生产商已将研究的重点转向了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、美国和德国的大型汽车公司均开发了包括轿车、面包车、货车在内的混合动力电动汽车。 以作为混合动力电动汽车研发前沿的丰田汽车公司为例，所开发的混合动力电动汽车已达到实用化水平，自1997年所推出的世界上第一款批量生产的混合动力电动汽车Prius开始，其后又在2002年推出了混合动力面包车，该车混合动力系统采用了世纪首次批量生产的电动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统。2003年，丰田又推出了新一代Prius，也被称为“新时代丰田混合动力系统统——THS II”（见图1），节能效果可达到100km油耗不足3L。从2004年开始，丰田公司向欧洲市场推出了一款新的Lexus RX型豪

国内外混合动力汽车发展概况

一、混合动力汽车概述 1.1混合动力汽车 通常所说的混合动力一般指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油）和电能的混合。混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指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。 1.2混合动力汽车分类 1.2.1 只用电动马达驱动行驶的电动汽车“串联方式”。燃料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。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， 混联式（PSHEV） 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

1.2.2按照车辆对电能的依赖程度分类 二、国外混合动力汽车发展现状 2.1日本混合动力汽车市场发展现状

2.1.1日本混合动力汽车市场销量 丰田汽车在1997年推出了混合动力车型，到2012年4月份在日本累计销售170万辆，其中丰田普锐斯系列混动车型销量达137万辆。本田从1999年开始销售混动车型，到2009年1月累计销售25239辆，而本田Insight车型在2010年3月推出之后的一年内销量就突破10万辆 2.1.2日本混合动力政策

2.1.3日本混合动力代表车型介绍 丰田公司第一代普锐斯上市 1997 2001 2009 2012 2020

Toyota Prius α-2012 Toyota Prius c-2011 Honda Insight-2012 Honda Civic-2011 尺寸（长×宽×高）4615×1775×1574mm 4000×1690×1450mm 4376×1695×1425mm 4504×1754×1430mm 混合动力模式全混+行星齿轮全混中混中混-第四代IMA混合动力系统发动机 1.8 L 2ZR-FXE I4 Dual VVT-i 73Kw/5200rpm 1.5L 1NZ-FXE VVT-i I4 54KW 1.3 L LDA series I4 i-VTEC 73kw/5800rpm 1.5-liter i-VTEC 发动机 69kw/6000rpm 电动机60kw 45kw 直流无刷电机，10kw - 电池类型201V镍氢电池- 镍氢蓄电池锂离子电池百公里油耗 5.6L 2.86L 5.6L 5.3L 2.2美国混合动力汽车市场发展现状 2.2.1美国市场混合动力车型销量 美国作为全世界最大的混合动力市场，到2011年5月累计市场销量已突破200万辆。从1999年至2012年5月混合动力轿车及SUV车型总销量达到2,303,825辆，其中丰田普锐斯系列车型销量为1,175,034辆，占51%的市场份额。

并联式式混合动力汽车的全速控制策略

并联式式混合动力汽车的全速控制策略 摘要：并联式混合动力汽车综合了传统汽车和电动汽车的优点，不仅具有低油耗、低排放等优点，而且续驶里程不受限制，是目前最有希望替代传统汽车的方案。因此，对混合动力汽车关键技术的研究具有非常重要的应用价值。利用瞬态优化控制策略，通过对发动机、电动机、电动机在不同功率进行分配组合，来确定混合动力系统最佳工作模式和工作点切换。本文利用混合动力汽车的数学模型，在MATLAB/Simulink环境中建立了前向仿真模型，进行整车控制策略的研究，并对全速范围的运行控制策略进行了验证。 关键词：并联式混合动力汽车 MATLAB/Simulink 全速范围1 引言 并联式混合动力电动汽车主要由发动机、电动/发电机、电池组、能量管理系统等部件组成，与串联式混合动力电动汽车不同的是，发动机和电动/发电机以机械能叠加的方式来驱动汽车，可以组合成不同的功率输出模式。发动机功率和电动/发电机功率约为电动汽车所需最大驱动功率的50%～100%，其能量利用率高。因此，可以采用小功率的发动机与电动/发电机，使得整个动力系统的装配尺寸、质量都较小，造价也更低，行程也可以比串联式混合动力电动汽车的长些，但布置结构相对复杂，实现形式也多样化，其特

点更加接近内燃机汽车。并联式式混合动力驱动系统通常应用在小型混合动力电动汽车上。 因此，并联式驱动系统最适合在城市间道路和高速公路上行驶，工况稳定，发动机经济性和排放性都会有所改善，和混联式混合动力电动汽车相比较而言结构简单，价格也容易被广大消费者接受，因此，在电池技术问题没有得到很好的解决的情况下，它有望在不久的将来成为汽车商业的主流产品。 2 并联式式混合动力汽车的关键技术 混合动力汽车兼具传统燃油汽车和纯电动汽车的优点，是二者的完美结合，这个结合的纽带就是混合动力汽车的整车控制系统，整车控制系统的主要功能是进行整车能量管理和混合动力系统的控制。整车控制系统如同混合动力汽车的大脑，指挥各个系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最优，同时兼顾行驶的平稳性。整车控制系统根据驾驶员的操作，如加速踏板、制动踏板、变速杆的操作等，判断驾驶员的意图，在满足驾驶需求的前提下，最优的分配电机、发动机、电池等动力部件的功率输出，实现能量的最优管理，使有限的燃油发挥最大的功效。 目前的混合动力汽车都不需要外部充电，因此，与传统汽车一样，混合动力汽车的能量全部来自于发动机的燃料燃烧所释放的热能，电机驱动所需的电能是燃料的热能在车

混合动力汽车动力系统综述

汽车新动力━━━HEV 综述 戴梦萍1 纪永秋2 （1.山东理工大学机械工程学院，255000;2.山东水利技术学院，255000） 摘要：介绍了混合动力电动汽车（HEV ）的概念、HEV 动力总成的组成及型式，阐述了其基本工作原理和驱动模式。 关键词：混合动力电动汽车；串联；并联；混联；驱动模式 随着世界经济的持续增长和世界人口的增加、人民生活水平的提高，人均能源消耗将会高速增加，环境污染会变得更加严重。开发新的替代能源、提高热能转换效率和节约能源被认为是解决或缓解环境污染和保障能源供给的有效办法。汽车燃油发动机是消耗矿石能源和制造环境污染的大户，研发替代燃油发动机的新动力势所必然。替代燃油发动机汽车的方案也越来越多，例如氢能源汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等。但目前最有实用性价值并巳有商业化运转的模式，只有混合动力电动汽车。 根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的建议，混合动力电动汽车是指由两种和两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源，其中至少有一种能源提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。本文介绍的仅是既有内燃机又有电动机驱动的混合动力电动汽车。混合动力电动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、电机和变速器一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。 1 混合动力电动汽车的组成及种类成 1.1 混合动力总成按照驱动系统能量流和功率流的配置结构关系，可分为串联式（Series hybrid system ）（两种）、并联式（Parallel hybrid system ）和混联式（）等三种。（如图1 （a( （a ） 减（变）速器 车轮 车轮 发动机 发电机 蓄电池 电动机 车轮 车轮 发动机 发电机 蓄电池 电动机 减（变）速器 (a) (b)

混合动力汽车发展现状及趋势分析

混合动力汽车发展现状及 趋势分析 (本文为word格式，下载后可任意修改)

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。

油电混合动力详解

只是临时替代产品！油电混合动力详解 如今节能减排已经成为一件很热门的事同时也是一件很重要的事，大到胡爷爷和奥巴马碰面都要谈。而对于汽车领域来说，同样也很热门，各个厂家都在竭尽所能的推出各种环保汽车。为汽车寻找代替能源，降低油耗甚至实现零油耗零排放，已经成为每一家车企的目标。 但在这之前，油电混合动力系统显然更有实际意义。下面我们将为大家简单介绍混合动力系统的分类和简单工作原理，以及如今各个厂家的混合动力代表车型。 本文导读： 1.目前关于油电混合动力汽车有很的说法，微混合、轻度混合动力、重混合动力、插入式混合动力等等，汽车探索为您解读它们分别是什么意思。 2.为您介绍混合动力汽车的发动机有什么特色，所用的电池有哪几种。 混合动力汽车由来已久

可能您会觉得难以置信，混合动力汽车已经有了上百年的历史。大名鼎鼎的费迪南德·保时捷在上世纪末就为一家名为Jacob Lohner的公司开发出一款油电混合动力汽车，甚至造出了四驱版本。 Lohner-Porsche的四驱车型 Lohner-Porsche的赛车型号

美国专利局关于“Mixed Drive for Autovehicles”的专利 如果您有机会查一查美国专利局那些被尘封的资料，会惊奇的发现今年的3月2日距美国的第一个混合动力汽车专利已经过去了整整一个世纪！1909年，身在比利时的德国人Henri Pieper 取得了一项名为“Mixed Drive for Autovehicles”的专利。 分类：目前主要以并联、混联为主，按混合度分类的说法也很常见 当然，以上的例子跟我们今天要说的混合动力汽车关系并不大。现代的混合动力汽车是从上世纪90年代末才开始逐渐发展起来的。按照其工作方式，大体上可以分为串联、并联和混联三种。 串联式：已经被淘汰 简单地说，串联式混合动力汽车的工作方式就是用传统发动机直接通过发电机为电池充电，然后完全由电动机提供的动力驱动汽车。其目的在于使发动机长时间保持在最佳工作状态，从而达到减排的效果。这种方式的好处是发动机可以不受行驶状态的影响，一直处于最佳工作状态，对于改善排放大有好处，但转换效率偏低。这种方式由于局限比较多，目前已不多见。丰田曾经将这种方式应用在考斯特上，并进行了批量生产。

典型混合动力汽车构造

典型混合动力电动汽车构造 一、串联式混合动力系统 1、基本结构 串联式混合动力系统利用发动机动力发电，从而带动电动机驱动车轮。其基本结构是由电动机、发动机、发电机、动力蓄电池、变压器等组成。由发动机进行准稳恒性运转来带动发电机，直接向电动机供应电力，或一边给动力蓄电池充电一边行驶。由于发动机的动力是以串联的方式供应到电动机，所以称为“串联式混合动力系统” 发动机和发电机构成辅助动力单元，发动机输出的驱动力（能）首先通过发电机转化为电能，转化后的电能一部分用来给动力蓄电池充电，另一部分经由电动机和传动装置驱动车轮。在这种结构形式中，发动机的唯一功能就是用来发电，而驱动车轮的转矩全部来自电动机。动力蓄电池实际上起平衡发电机输出功率和电动机输入功率的作用。当发电机的发电功率大于电动机所需的功率时（例如汽车减速滑行、低速行驶或短时停车等工况），控制器控制发

电机向动力蓄电池充电；当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时（例如汽车起步、加速、高速行驶、爬坡等工况），动力蓄电池则向电动机提供额外的电能。串联式结构可使发动机不受汽车行驶工况的影响，始终在其最佳的工作区稳定运行，因此可降低汽车的油耗和排放。串联式混合动力系统的结构简单，控制容易，但是由于发动机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能，而机电能量转换和蓄电池的充放电的效率较低，因比使得串联式结构的能量利用效率较低。 2、串联式混合动力控制模式 （1）当车辆处于启动、加速、爬坡工况时，发动机、发电机组和电池组共同向电动机提供电能。 启动、加速、爬坡工况

（2）当车辆处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机。 低速、滑行、怠速工况 （3）当电池组缺电时则由发动机、发电机组向电池组充电。 电池组缺电工况 3、串联式混合动力驱动系统的特点 （1）串联式混合动力驱动系统的优点 ①由于发动机与驱动轮没有直接机械连接，因此发动机工作状态不受车辆行驶工况的影响，能运行在其转矩一转速特性图上的任何工作点，而且能始终在最佳的工作区域内稳定运行，因此，发动机具

混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述

混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述 作者：张立伟胡广艳游小杰郑琼林时间：2008-01-14 来源:电子元器件网浏览评论推荐 给好友我有问题 关键词：电动汽车混合动力功率电子交流驱动逆变器汽车电子 摘要：文章综述了混合动力电动汽车的发展和基本结构，在此基础上，结合丰田汽车公司的最新一代混合动力电动汽车Prius THS Ⅱ，介绍了电力电子技术在混合动力电动汽车上的具体应用情况。最后，结合混合动力电动汽车的实际情况，提出了需要重点解决的问题。 关键词：电动汽车混合动力功率电子交流驱动逆变器 1、引言 电力电子技术是研究电力半导体器件实现电能变换和控制的学科，它是一门电子、电力半导体器件和控制三者相互交叉而出现的新兴缘学科。它研究的内容非常广泛，主要包括电力半导体器件、磁性材料、电力电子电路、控制集成电路以及由其组成的电力变换装置。目前，电力电子学研究的主要方向是： （1）电力半导体器件的设计、测试、模型分析、工艺及仿真等； （2）电力开关变换器的电路拓扑、建模、仿真、控制和应用； （3）电力逆变技术及其在电气传动、电力系统等工业领域中的应用等。 电动汽车（EV）作为清洁、高效和可持续发展的交通工具，既对改善空气质量、保护环境具有重大意义，又对日益严重的石油包机提供了解决方法；同时，电动汽车作为电力电子技术的一个新的应用领域，涵盖了DC/DC和DC/AC的全部变换，是实用价值非常高的运用领域。 2、混合动力电动汽车简介

当前世界汽车产业正处于技术革命和产业大调整的发展时期，安全、环保、节能和智能化成为汽车界共同关心的重大课题。为了使人类社会和汽车工业持续发展，世界各国尤其是发达国家和部分发展中国家都在研究各种新技术来改善汽车和环境的协调性。 电动汽车作为21世纪汽车工业改造和发展的主要方向，目前已从实验开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段，世界上许多知名汽车厂家都推出了具有高科技水平的安全或环保型号概念车，目的是为了引导世界汽车技术的潮流。 2.1各种类型电动汽车特点及其发展 根据所使用的动力源不同，电动汽车大致可分为三类：蓄电波电动汽车或纯电动汽车(Battery Electric Vehicle)、以氢气为能源的燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle）和混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle）。 纯电动汽车是单独依靠蓄电池供电的，但目前动力电池的性能和价格还没有取得重大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达到预期的目的； 燃料电池电动汽车具有能量转化率高、不污染环境、使用寿命等不可比拟的优势。但是由于目前燃料电池技术和研究还没有取得重大突破，燃料电池电动汽车的发展也受到了限制。 混合动力电动汽车是同时采用了电动机和发动机作为其动力装置，通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合，实现最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高度自动化的新型汽车。自1995年以来，世界各大汽车生产商已将研究的重点转向了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、美国和德国的大型汽车公司均开发了包括轿车、面包车、货车在内的混合动力电动汽车。{{分页}} 以作为混合动力电动汽车研发前沿的丰田汽车公司为例，所开发的混合动力电动汽车已达到实用化水平，自1997年所推出的世界上第一款批量生产的混合动力电动汽车Prius开始，其后又在2002年推出了混合动力面包车，该车混合动力系统采用了世纪首次批量生产的电动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统。2003年，丰田又推出了新一代

论文新能源汽车的现状与发展趋势解析

新能源汽车的现状与发展趋势 摘要：在能源危机和环境污染问题的压力下，寻找替代石油的新能源车成了必然的选择。本文对新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等定义、分类及特点进行了总结，综述了各类新能源汽车最新技术进展及其性能，通过分析新能源汽车应用现状，指出纯电动汽车和燃料电池汽车推广应用需解决的问题，对各类新能源汽车的发展前景进行了展望。 关键词：混合动力汽车，纯电动汽车，燃料电池，技术，现状，应用前景。 1 前言 1.1寻求新动力源的背景 随着世界能源危机和环保问题日益突出，汽车工业面临着严峻的挑战。一方面，石油资源短缺，汽车是油耗大户，且目前内燃机的热效率较低，燃料燃烧产生的热能大约只有35%—40%用于实际汽车行驶，节节攀升的汽车保有量加剧了这一矛盾；另一方面，汽车的大量使用加剧了环境污染，城市大气中CO的82%、NOx的48%、HC 加剧了温室效应，汽车的58%和微粒的8%来自汽车尾气，此外，汽车排放的大量CO 2 噪声是环境噪声污染的主要内容之一。我国作为石油进口国和第二大石油消费大国，污染严重，世行认定的20个污染最严重的城市有16个在中国。国内汽车产品水平与国外差距很大，平均油耗高出10%—30%，排放约为15—20倍，汽车工业面临的压力更大。 《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。 1.2 我国发展新能源汽车的重要意义 (1)发展新能源汽车是国民经济可持续发展的需要 我国用于汽车能源的石油资源是有限的，在几十年后必然会出现枯竭，要大量依赖从

混合动力汽车技术综述论文

安徽科技学院 学院：数理与信息工程学院专业：电气工程及其自动化姓名：章奥 学号：1609110238

混合动力汽车技术综述 摘要：为了满足人类的可持续发展的需要，许多国家都开始了新一代汽车的研制。节能、环保、新能源等字眼已经越来越紧密的和汽车联系在一起了，为了解决环境污染和石油资源危机的问题，研制更节能、更环保、使用替代能源的新一代交通工具，成为当今各国汽车工业界的当务之急。 关键字：混合动力，汽车，新技术

一、背景 汽车作为商品在世界各处都有广泛的市场，又因其生产批量大而给企业带来丰厚的利润。汽车品种的多样性可满足各种生产、生活活动的需要，而且有良好的社会效益。汽车工业的发展，带动了许多相关的企业、事业，包括钢铁、石油、橡胶、塑料、机床、道路、汽车销售、售后服务、运输、交通管理、金融业、教育、科研等的发展。汽车也好似衡量人们生活水平的重要标准之一，购买汽车以及因此而形成的日常消费能促进货币回笼。近百年来，汽车工业之所以常胜不衰，主要得益与市场和科学技术的不断进步，使汽车能逐渐完善并满足使用者的需求。现在不仅在生产活动中，在日常生活中人们也离不开汽车。对于经济发达国家，选择汽车工业作为国民经济的支柱产业是完全正确的。然而，汽车推动工业发展以及给人们生活带来便利的同时，也带来了“能源消耗，环境污染”两大问题。目前，世界上46％以上的石油被汽车所消耗，已探明的石油资源只够人们充分使用到2040～2050年，而且城市污染50％以上也来源于汽车。 当前普遍使用的燃油发动机汽车存在着多种问题，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其动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是污染环境。纯电动汽车或零排放燃料汽车无疑是我们的最终目标，但目前的电池技术较落后，电动汽车暂时还无法取代燃油发动机汽车。在这种情况下，一种两全其美的方案应运而生，即开发所谓的混合动力装置的汽车。这种汽车就是将内燃机与辅助动力单元组合在一辆汽车上，这种混合动力装置发挥了燃油发动机持续工作时间长、动力性好的特点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的优点，二者取长补短，汽车的热效率可以提高10％，废气排放可降低30％。 混合动力汽车针对不同的道路环境实施不同的供能方案，能大大降低排放污染程度。目前最有实用性价值并已有商业化运转的模式，只有混合动力汽车。汽车行业专家们一致认为，混合动力车将是世界汽车行业今后较长时间内主要发展方向。因此，越是在交通日益拥挤的大城市使用混合动力汽车，就越能够显示出它的节能、环保、适应能力广的优越性。 二、混合动力汽车概述 1881年就出现了电动汽车，它比内燃机汽车还早一些。但内燃机汽车后来居上，在性能、机动性、车辆的重量等指标远远地超过了电动汽车。电动汽车在20世纪20年代达到了鼎盛时期后就一蹶不振，成为“电瓶车”式的辅助车辆。 在20世纪初蒸汽汽车、电动汽车、和内燃机汽车基本是三足鼎立，在汽车保有量中，蒸汽汽车占40％，电动汽车38％，而内燃机汽车仅占22％，美国是最早使用电动汽车作为运输车辆的国家之一，1915年美国电动汽车的产量曾经达到过年产5000辆的最高峰。有很多电动汽车一直到第二次世界大战期间仍在使用。但到20世纪60年代电动汽车的保有量仅占汽车总量的2％。随着现代水利发电、核能发电、风力发电和太阳能的利用，为人们提供了巨大的能源。因此，各国和各大汽车公司都重视了电动汽车的研究、开发和试制，从20世纪70年代起，新一代电动汽车脱颖而出，出现了各种各样高性能的电动汽车。 混合动力表示有多种动力参与汽车驱动，一般指燃油发动机和电机这两种动

我国混合动力汽车发展现状和建议

更多电动汽车相关资料论文可联系jijimaoioy@https://www.wendangku.net/doc/e710236360.html,,与同行共同探讨 动力汽车发展现状和建议 周鹤良 (中国电工技术学会电动车辆专业委员会) 孙立清 (北京理工大学电动车辆工程技术中心、中国电工技术学会电动车辆专业委员会) 魏峰 (中国电工技术学会电动车辆专业委员会) 摘要：近年来，混合动力电动汽车在世界上获得了快速的发展。它不但开始产业化，也在一些国家快速开始商业化。我国的混合动力汽车得到了国家和各级地方政府的高度重视，获得了长足进步。与此同时，丰田与一汽、GM与上汽在混合动力汽车领域的合作，也给我国地混合动力汽车技术和产业地发展提出了前所未有的挑战。国内多家的开发经验值得总结和借鉴。尤其是如何应对国际竞争方面，我们很有必要总结和探讨。中国汽车工业的发展特点，我们在混合动力汽车方面的优势和劣势，我们的最终目标和现阶段的可能目标，发展的速度和质量要求等一系列问题都值得探讨。尤其是我国是一个汽车产品结构复杂的国家，而且随着社会经济的发展，这些也在变化。面对明显的趋势是公路客运和货运的突飞猛进以及家庭轿车的迅速发展，城市公共交通的迫切需求，在混合动力汽车方面该如何应对？本文依据有关资料，对我国混合动力汽车发展的现状加以分析并提出建议供业界参考。 关键词：混合动力汽车；现状；建议 一、背景 自从2001年起我国科技部开始设立“三纵三横”电动汽车专项以来，我国已经按照汽车产品开发规律，在电动汽车关键单元技术、系统集成技术及整车技术上取得了重要进展，建立了国家研发技术标准平台、测试检验平台、政策法规平台以及示范应用平台。到去年底，已经起草完成整车13项新标准、修订5项标准，制定6项关键零部件产品测试规范。在北京、天津、上海、大连已分别建立起包括电动汽车动力蓄电池、驱动电机、燃料电池发动机在内的6个检测基地和试验平台；在北京、武汉、天津、威海等几个城市开展电动汽车商业化试验示范运营，试验运行电动汽车超过60辆。目前，我国电动汽车研发正值热潮，已形成200多家企业、高校和科研院所，2000多名以中青年技术骨干为主组成的稳定研发队伍，申请了超过520项国内外专利。我国在电动汽车领域的核心 1

混合动力汽车技术及发展趋势分析

ＸＸＸＸＸＸＸ学院 毕业论文 论文题目混合动力汽车技术及发展趋势分析学生姓名ＸＸＸ 专业汽车检测与维修 班级汽修Ｘ班 学号ＸＸＸＸＸＸ 指导教师ＸＸＸ 201６年４月 20日

目录 1 引言 (4) 2 混合动力汽车的类型和特点 (5) 2.1串联式混合动力汽车 (5) 2.2并联式混合动力汽车 (6) 2.3混联式混合动力汽车 (7) 3 混合动力汽车的核心技术研究与发展 (9) 3.1混合动力汽车用电池 (9) 3.1.1混合动力汽车对电池的特殊要求 (9) 3.1.2 混合动力汽车电池的发展 (10) 3.1.3 混合动力汽车电池的管理 (10) 3.2 混合动力汽车电机驱动系统 (11) 3.3 混合动力汽车中电力电子技术的应用 (12) 4 混合动力汽车需要解决的关键技术 (13) 4.1混合动力单元技术 (13) 4.2能量存储技术 (14) 4.3汽车集成电力电子模块技术 (15) 结论 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18)

摘要 随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，电动车这种以电能为动力的交通工具凭借其节能、环保的优点日渐成为业界关注的焦点。20世纪80年代以来, 许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车，我国的“863 计划”也已明确将电动汽车作为重点攻关项目。社会对环境和节能的重视有力地促进了混合动力车辆的发展。本文分析了国内外混合动力汽车的研究现状，介绍了混合动力汽车的主要结构形式与工作特点，指出了混合动汽车目前需要解决的主要问题和采用的关键技术，并对其发展前景进行了预测。 关键词：环境；能源；混合动力

1引言 通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油）和电能的混合。混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗，简单地说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更小，而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主可以享受更强劲的起步、加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性。 混合动力电动汽车（HEV）将内燃机、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，从而可大幅度降低油耗，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。所以自从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，随后的时间里，多家日本汽车公司实现了多款混合动力的商品化。在美国，克林顿政府上台不久，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。然而该计划最终被废止，没有达到预订的2005年左右推出商品化的混合动力汽车的目标。 随着机动车保有量的持续增长，我国机动车污染物排放总量持续攀升。2003年全国机动车碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物排放量是1995年相应污染物排放总量的2.51、2.05和3.01倍。事实上，汽车所产生的空气污染量比任何其他单一的人类活动产生的空气污染量都多。全球因燃烧矿物燃料而产生的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的排放量，几乎50%来自于汽油机和柴油机。 最近几年，我国对环境保护的投入不断加大。通过政府的努力，我国城市空气质量总体上也有所好转。随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧,电能为动力,节能、环保为特色的电动汽车逐渐成为业界关注的焦点。近10多年来,世界各大汽车产业集团陆续投入巨额资金研发电动汽车技术,目前均已从实验室

浅谈混合动力汽车控制策略

浅谈混合动力汽车工作模式和控制策略 王志杰 （福建信息职业技术学院福州，350003） 摘要：依据混合动力电动汽车发展现状,介绍串联式、并联式和混联式的混合动力电动汽车的概况,探讨三种结构方式下的工作模式及其能量流动和几种典型控制策略。 关键词:混合动力汽车；HEV；控制策略； 0 前言 近几十年来,世界各国汽车工业都一直面对能源安全与环境保护两大挑战,为此,各国政府纷纷制定相应的对策,力图开发新一代的清洁节能型汽车。从上世纪90年代开始,全球各大汽公司首先把目光投放到电动汽车研究上,但由于车用蓄电池的能量密度低、质量较大,使得纯电动汽车的续驶里程短且成本较高,很难实现市场化，而混合动力汽车的出现正好解决了这一难题。 混合动力汽车（Hybrid-Electric Vehicel,缩写HEV）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。混合动力汽车结合了传统和电动驱动系统的特点，即明显减少汽车排放和降低油耗，又有大的行程。 控制策略是混合动力汽车的核心,它根据驾驶员意图和行驶工况,协调各部件间的能量流动合理进行动力分配,优化车载能源,提高整车经济性,适当降低排放,并在不牺牲整车性能的况下,实现两者之间的折中优化。 本文就混合动力汽车工作模式、能量流动和控制策略作了初步的论述，使人们对混合动力汽车技术有一定了解。 1 混合动力汽车技术 1.1串联式混合动力汽车 串联式混合动力电动汽车由发动机、发电机和电动机三大主要部件总成组成。发动机仅仅用于发电，发电机所发出的电能供给电动机，电动机驱动汽车行驶。发电机发出的部分电能向电池充电，来延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能驱动电动汽车，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。 1.1.1工作模式及其能量流动 1.1.1.1纯蓄电池模式 当混合动力汽车负荷小(空载)时，由电池驱动电动机带动车轮转动，此时的能量流 动如图1所示。 1.1.1.2纯发动机模式 载荷比较大时，则由发动机带动发电机发电驱动电动机带动车轮转动。此时的能量流动如图2所示。 1.1.1.3混合驱动模式 当车处于启动、加速、爬坡的工况时，发动机-发电机和蓄电池共同向电动机提供电能。能量流动图如图3所示。