浅谈混合动力汽车-正文

浅谈混合动力汽车

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第一章 混合动力汽车概论

1.1 什么是混合动力汽车

混合动力汽车（英文为Hybrid Power Automobile）是将电驱动与辅助动力单元(Auxiliary Power Unit，简称APU)合用到一辆车上。是指车上装有两个以上动力源：蓄电池、太阳能电池、原动机或动力发电机组，当前混合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。原动机可以是内燃机、燃气轮机、斯特林发动机等热机，也可以是燃料电池。

1.2 混合动力汽车的特点及意义

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。

由于混合动力驱动车HEV是在车辆上装有一套内燃机—发电机组以及一套蓄电池组。发电机组中所用内燃机(汽油机或柴油机)，较同类型的普通汽车上所用发动机的功率小。这一较小功率的内燃机，系在最佳工况(热效率最高、尾气排放污染最小)的条件下作等速运转。

汽车在起步、行车、加速和停车时，由其控制系统自动判断和控制使用何种动力，使汽车的能源消耗和排放指标控制在最佳范围。汽车起步时因发动机的效率低，由电动机提供动力，在信号等待时，发动机会自动停止运行，避免了怠速空转的燃油消耗。汽车在正常行驶中控制发动机在最佳区域运行，一部分动力用于克服道路阻力，另一部分动力用于为电池充电。

当车辆起步加速或爬坡时，除机组所产生的电能，通过控制设备，输往驱动车轮的电动机，此外，蓄电池组也同时供电给驱动车轮的电动机，以保证车辆具有足够的牵引能力。当车辆在平坦道路上作等速运行时，只需发电机组(或蓄电池组)单独提供电能驱动车辆即可。当车辆减速时，发电机组产生的电能，通过控制设备，

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向蓄电池组充电；在车辆制动过程中，驱动车轮的电动机，将转变为发电机，并通过控制设备向蓄电池充电。此种能将车辆的动能转变为电能并加以回收的制动方式，被成为“再生制动”。

HEV既要使用发动机作为动力，又要对发动机的节能和环保作出种种限制，使发动机的燃料消耗降低到最低，使发动机的有害气体的排放达到“超低污染”标准的要求。要用发动机的动力来保证HEV正常行驶时所需要的基本动力。采用控制发动机转速范围、降低发动机的最高转速、保持发动机稳定均衡地运转、并采取“开-关”的控制方式，使发动机避开启动、怠速和转速突然变化时，燃料燃烧不完全面引起的燃料经济性降低和增加有害废气的排放，从而控制发动机始终处于最佳状态下运转。另外，HEV还可以广泛地采用转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机作为HEV的发动机。

混合动力汽车通过将发动机、充电电池和电动机的最佳组合，既可以提高发动机工作效率，节省能源，又可以清洁排放，减少环境污染。这种车除发动机可对电池充电外，在减速时动力回收再生,制动器可以将机械能转换成电能，避免了能量的浪费。装用了混合动力系统的汽车燃料经济性比普通汽车可提高1倍，同时使能引起地球变暖的CO2排放量减少一半。

混合动力驱动车辆在运行中，能向蓄电池组补充电能，因此，没有必要像电动车(电瓶车)那样，必须停歇在车库(或充电站点)内花很长时间充电。混合动力驱动的车辆具有节能、低排放、低噪音等优点，并且保持了传统的由内燃机驱动的汽车续驶里程长的固有特点，混合动力驱动的车辆不论在小轿车或大型车辆(如:公共汽车)领域中，均将有巨大的发展潜力和看好的市场前景。

1.3 混合动力汽车的发展历史及前景 这一段如果不愿意缩写，你就和第四章合并！

90年代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

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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。

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。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。

随着世界人口和经济的增长，对能源的需求量也不断增多。一方面是石化能源的不可再生，一方面是消耗量的不断增大。以目前的发展速度，根据国际上通行的能源预测，地球上的石油、天然气和煤能供人类开采的年限，分别只有40年、60年和220年。世界能源短缺常常引起国家冲突和战争，温室气体排放导致了大量气候性灾难，环境污染直接影响人类的生存质量，能源和环境问题促使各国研究开发新能源和节能、环保产品。

交通工具的能量消耗量占世界总能源消费的40%，汽车的能源消耗量约占1/4，面对节能和环保的巨大压力，伴随高新技术的发展，世界各国纷纷开发新能源汽车、节能环保型汽车。中国年产汽车近600万辆，已经是世界第二汽车生产大国，并且年增长速度达到了25%以上。据国务院发展研究中心产业部预测，到2010和2020年，我国汽车的燃油需求分别为1.38亿吨和2.56亿吨，为当年全国石油总需求的43%和57%，汽车将要“吃”掉一半左右的自产、进口石油。目前，我国的石油对外依存度已经超过30%，据预测,我国新增的石油需求将越来越多地依赖进口，能源缺口越来越大。因此，中国汽车能源应该纳入国家安全战略高度来考虑，为此，国家在“九五”、“十五”规划都安排了“863”电动车项目，“十一五”计划安排了“863”节能与新能源汽车项目。

混合动力电动汽车(HEV),是在目前还找不到理想的高质量比能量和质量比功率的车载电源之前，电动汽车的发展暂时受到阻挠而发展起来的新型车型，HEV既是一种过渡型车型，也是一种独立型车型，在21世纪HEV将会得到迅速的发展。

1991年大众汽车公司推出济科牌混合动力电动微型汽车，车长3150mm、宽

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1600mm、高1480mm，可乘坐4人，整备质量78kg。采用0.636L，压缩比9.3:1、功率25kW/(6000r.min)的三缸汽油机和一台6kW/(1280r.min)的电动机共同组成的混合动力驱动系统。汽油机和电动机通过两个自动离合器和一个五档变速器，驱动桥驱动车辆行驶。当速度低于60km/h时，由动力电池组提供电能，车辆用电动机驱动，在速度为60km/h启动汽油机驱动桥驱动车辆行驶，当车辆加速或爬坡时，发动机与电动机共同组成混合驱动模式驱动车辆行驶。

混合动力电动汽车HEV首先在欧洲出现，引起美国各大汽车公司的注意，为了减少对石油进口的依赖，改善对大气环境的污染，达到加州的排放标准的要求。在汽车工业领域内具有更强大的竞争力和更大的市场，必须在HEV的整车和关键技术方面夺取领导地位，1993年9月，美国政府机构和美国汽车研究会以及一些有关单位，共同联合成立“新一代汽车协调会”PNGV，美国政府通过PNGV与汽车界达成了多种合作研究、开发协议，并协调政府有关部门，国家实验室和三大汽车公司的人力、物力资源，其研究方向代表了三大汽车公司及其用户的利益。

PNGV提出新开发的概念车样车的所达到的标准为:在10年的时间内达到乘坐5～6人，整车重898kg，燃料消耗量3L,0～96.56km/h，加速时间12s,行驶里程612km的目标。经过多年的研究、开发和试验等，美国三大汽车公司都推出了混合动力电动汽车HEV概念车或样车，通用汽车公司的概念车为precept概念车，福特汽车公司概念车为prodigy概念车，克莱斯勒汽车公司概念车为Dodge ESX3,基本上都是采用发动机为主，电动机为辅的配置方式，来达到上述标准的要求。

2008年为了实现绿色奥运的理念，北京在出租车市场投放了3款奥运混合动力出租车。上路的混合动力出租车是奇瑞公司生产的A5BSG弱混合动力车，共50辆，分配到北京新月、三元、银建等7家出租汽车公司，这也是国内出租车市场上首次采用油电混合动力的车型。

自1972年慕尼黑奥运会首次使用电动车以来，历届奥运会和残奥会都使用了当时最先进的环保节能车辆为奥运会服务。1996年美国亚特兰大奥运会至2004年雅典奥运会期间，全球共有上千辆环保节能汽车为奥运提供了清洁优质服务。参与提供的企业大多为宝马和通用这些代表最先进技术的世界汽车巨头。而此次，奇瑞向北京奥运会提供的50辆A5BSG弱混合动力出租车，其节油效率分别达到15%左右。

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，预计未来3-5年内，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CO2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2-3年内将成为汽车市场的主要竞争者。

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