混合動力汽車的發(fā)展與應用論文

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1、最新 精品 Word 歡迎下載 可修改 甘肅畜牧工程職業(yè)技術(shù)學院 畢 業(yè) 論 文 混合動力汽車的發(fā)展與應用 系 別： 車 輛 工 程 系 專 業(yè)： 汽車制造與裝配____ 班 級: _ ____ 學生姓名: _ ____ 指導教師： ______ 完成時間： _ 目 錄 摘要 1 abstaract 2 引 言 3

2、第一章混合動力汽車的概述 4 1.1 混合動力汽車的概述 4 1.2 發(fā)展混合動力汽車的必要性 5 1.3 混合動力系統(tǒng) 6 第二章混合動力汽車分類及各類型的工作原理 8 2.1 串聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)與工作原理 8 2.2 并聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)特點 8 2.3 混聯(lián)式混合動力汽車（PSHEV）的結(jié)構(gòu)特點 9 第三章混合動力汽車的主要部件 10 3.1 控制方式 10 3.2 電動機 10 3.3 混合動力汽車車用鎳氫動力電池 13 3.4 國外主要的鎳氫動力電池生產(chǎn)企業(yè)及國內(nèi)現(xiàn)狀 15 第四章混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 18 4.1 混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀

3、 18 4.2 發(fā)展混合動力汽車面臨的問題 19 4.3 混合動力汽車發(fā)展的趨勢 21 結(jié) 語 24 參考文獻 25 致 謝 26 摘要：目前世界汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的兩大難題是環(huán)境污染和石油資源匱乏,環(huán)保和節(jié)能是21世紀汽車技術(shù)的一個重要發(fā)展方向,同時各國的排放法規(guī)也日趨嚴格?；旌蟿恿ζ?HEV)正是具有低污染和低油耗特點的新一代清潔汽車?；旌蟿恿ζ囀莻鹘y(tǒng)內(nèi)燃機車輛與電動車輛的有效組合?；旌蟿恿ζ囈云洫氂械奶攸c得以在這一時期成為非常有前途的產(chǎn)品。 關(guān)鍵詞：混合動力；汽車；發(fā)展；應用

4、 Abstaract: Sustainable development of the world automobile industry faces two major challenges is the lack of environmental pollution and oil resources, environmental protection and energy conservation in the 21st century automotive technology is an important direct

5、ion of development, while the countries are becoming increasingly stringent emissions regulations. Hybrid electric vehicle (HEV) is a low-pollution and low fuel consumption characteristics of a new generation of clean vehicles. Hybrid electric vehicle is a traditional internal combustion engine vehi

6、cles and electric vehicles an effective combination. Hybrid electric vehicle with its unique features in this period can be a very promising product. Keywords: Hybrid Electric Vehicle；car；develop；application 引 言 目前世界汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展所面臨的兩大難題是環(huán)境污染

7、和石油資源匱乏,環(huán)保和節(jié)能是21世紀汽車技術(shù)的一個重要發(fā)展方向,同時各國的排放法規(guī)也日趨嚴格。混合動力汽車(HEV)正是具有低污染和低油耗特點的新一代清潔汽車?；旌蟿恿ζ囀莻鹘y(tǒng)內(nèi)燃機車輛與電動車輛的有效組合?；旌蟿恿﹄妱悠囈云洫氂械奶攸c得以在這一時期成為非常有前途的產(chǎn)品。 當前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車存在種種弊病，統(tǒng)計表明在占80％以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動力潛能的40％，在市區(qū)還會跌至25％，更為嚴重的是排放廢氣污染環(huán)境。雖然人們普遍認為未來是電動汽車的天下，但是目前的電池技術(shù)問題阻礙了電動汽車的應用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠未達到人們所要求的數(shù)值，于是混

8、合動力汽車應用而生。 第一章 混合動力汽車的概述 1.1 混合動力汽車的概述 1.1.1混合動力汽車的定義 混合動力汽車是指車上裝有兩個以上動力源，包括有電機驅(qū)動，符合汽車道路交通、安全法規(guī)的汽車，車載動力源有多種：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內(nèi)燃機車的發(fā)電機組，當前復合動力汽車一般是指內(nèi)燃機車發(fā)電機，再加上蓄電池的汽車。其目的是減少汽車的污染，提高純電動汽車的行駛里程。 1.1.2混合動力汽車的優(yōu)點 混合動力汽車的優(yōu)點是：1、采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機的最大功率，此時處于油耗低、污染少的

9、最優(yōu)工況下工作。需要大功率內(nèi)燃機功率不足時，由電池來補充；負荷少時，富余的功率可發(fā)電給電池充電，由于內(nèi)燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。2、因為有了電池， 可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。3、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)"零"排放。4、有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。混合動力汽車有三種基本的工作方式，即串聯(lián)式、并聯(lián)式和串并聯(lián)（或稱混聯(lián)）式。 1.1.3混合動力汽車的缺

10、點 混合動力技術(shù)的先進性和實現(xiàn)的現(xiàn)實性，節(jié)能、環(huán)保效果明顯，采用混合動力汽車是現(xiàn)階段解決環(huán)保和能源問題最為切實可行的方案。但是，由于混合動力汽車是在犧牲了部分環(huán)保利益的基礎上，可以滿足目前人們對汽車環(huán)保的基本要求，在結(jié)構(gòu)上兩套系統(tǒng)電池/電機和內(nèi)燃機同時安裝于本來只裝一套系統(tǒng)的汽車上，不僅加大了汽車本身的重量，也提高了對整體工藝及控制等方面的要求。除了和純電動汽車（BEV）一樣受目前蓄電池技術(shù)的限制之外，混合動力的能量來源仍然是石油，這決定了混合動力不是電動汽車發(fā)展的最終形式。 但是，目前日本的幾大公司的混合動力汽車的熱銷說明，混合動力汽車是傳統(tǒng)汽車時代向氫燃料電池汽車時代的過渡車型技術(shù)，雖

11、然不是長遠之計，但據(jù)估計，仍有50年以上的較長市場周期?？梢猿浞掷矛F(xiàn)有內(nèi)燃汽車生產(chǎn)能力，推動傳統(tǒng)汽車工業(yè)的改造發(fā)展。 總之，混合動力汽車介于傳統(tǒng)汽車和純電動汽車、燃料電池汽車之間，是一種承前啟后的，在經(jīng)濟和技術(shù)方面都趨于成熟的電動汽車產(chǎn)品。 混合動力驅(qū)動汽車的缺點是：有兩套動力，再加上兩套動力的管理控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復雜，價格較高?，F(xiàn)代汽車伙伴合作計劃推動美國三大汽車公司對各種單元技術(shù)及其不同組織進行成百種方案的篩選、比較，認為采用混合動力是實現(xiàn)中級轎車百公里3升油耗的可行方案因此而受到更大的關(guān)注。經(jīng)過多年研究，混合動力電動汽車已開發(fā)出一些成功的例子。日本豐田汽車公司在1997年12月宣布

12、將混合動力電動轎車Prius投入小批量商業(yè)化生產(chǎn)，該車自重1515kg，裝用頂置凸輪軸四缸，1500cc排量汽油機，最大功率42.6kW/4600r/min，帶永磁無刷發(fā)電機，驅(qū)動電機亦為永磁無刷的額定功率30kW，采用氫鎳電池，實現(xiàn)串并聯(lián)控制方式，百公里油耗為3.4L，比原汽油車減少了一半，CO2排量也相應減少了一半，C O、HC、NOX僅為現(xiàn)行法規(guī)允許值的10％，售價每輛216萬日元（約15000美元）。 美國克萊斯勒汽車公司1998年2月在底特律展出第二代道奇無畏 ESX2型混合動力電動轎車，該車裝用1500cc排量直噴柴油機帶發(fā)電機，采用鉛酸電池，交流感應電機驅(qū)動，鋁車架，復合材料車身

13、，自重1022kg，百公里油耗降至3.4L。2000年通用，福特，戴姆勒克萊斯勒已開發(fā)出100公里油耗已達到3升汽油或接近3升汽車的樣車，只是價格仍較貴。 1.2 發(fā)展混合動力汽車的必要性 當前普遍使用的燃油發(fā)動機汽車存在種種弊病，統(tǒng)計表明在占80％以上的道路條件下，一輛普通轎車僅利用了動力潛能的40％，在市區(qū)還會跌至25％，更為嚴重的是排放廢氣污染環(huán)境。20世紀90年代以來，世界各國對改善環(huán)保的呼聲日益高漲，各種各樣的電動汽車脫穎而出。雖然人們普遍認為未來是電動汽車的天下，但是目前的電池技術(shù)問題阻礙了電動汽車的應用。由于電池的能量密度與汽油相比差上百倍，遠未達到人們所要求的數(shù)值，專家估

14、計在10年以內(nèi)電動汽車還無法取代燃油發(fā)動機汽車（除非燃料電池技術(shù)有重大突破）。 現(xiàn)實迫使工程師們想出了一個兩全其美的辦法，開發(fā)了一種混合動力裝置（Hybrid-ElectricVehicel，縮寫HEV）的汽車。所謂混合動力裝置就是將電動機與輔助動力單元組合在一輛汽車上做驅(qū)動力，輔助動力單元實際上是一臺小型燃料發(fā)動機或動力發(fā)電機組。形象一點說，就是將傳統(tǒng)發(fā)動機盡量做小，讓一部分動力由電池-電動機系統(tǒng)承擔。這種混合動力裝置既發(fā)揮了發(fā)動機持續(xù)工作時間長，動力性好的優(yōu)點，又可以發(fā)揮電動機無污染、低噪聲的好處，二者“并肩戰(zhàn)斗”，取長補短。這樣使汽車的熱效率可提高10％以上，廢氣排放可改善30％以上。

15、 混合動力源電動車按照能量合成的的形式主要分為串聯(lián)式(SHEV）和并聯(lián)式（PHEV）兩種。 混合動力汽車在發(fā)達國家已經(jīng)日益成熟，有些已經(jīng)進入實用階段。由于其構(gòu)造復雜，成本較高，在電動汽車時代到來之前，混合動力型汽車只是一種過渡產(chǎn)品。 1.3 混合動力系統(tǒng) 1.3.1 混合動力的概念 HEV（Hybrid-ElectricVehicel）—混合動力裝置。混合動力就是指汽車使用汽油驅(qū)動和電力驅(qū)動兩種驅(qū)動方式，優(yōu)點在于車輛啟動停止時，只靠發(fā)電機帶動，不達到一定速度，發(fā)動機就不工作，因此，便能使發(fā)動機一直保持在最佳工況狀態(tài)，動力性好，排放量很低，而且電能的來源都是發(fā)動機，只需燃油即可。 混

16、合動力汽車的關(guān)鍵是混合動力系統(tǒng)，它的性能直接關(guān)系到混合動力汽車整車性能。經(jīng)過十多年的發(fā)展，混合動力系統(tǒng)總成已從原來發(fā)動機與電機離散結(jié)構(gòu)向發(fā)動機電機和變速箱一體化結(jié)構(gòu)發(fā)展，即集成化混合動力總成系統(tǒng)?；旌蟿恿偝梢詣恿鬏斅肪€分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等三種。 1.3.2 串聯(lián)式 串聯(lián)式動力：串聯(lián)式動力由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯(lián)方式組成SHEV動力單元系統(tǒng)，發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構(gòu)驅(qū)動汽車。小負荷時由電池驅(qū)動電動機驅(qū)動車輪，大負荷時由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電驅(qū)動電動機。當車輛處于啟動、加速、爬坡工況況時，發(fā)

17、動機、電動機組和電池組共同向電動機提供電能；當電動車處于低速、滑行、怠速的工況時，則由電池組驅(qū)動電動機，當電池組缺電時則由發(fā)動機-發(fā)電機組向電池組充電例如福特“新能級2022”SHEV，其電池采用燃料電池，在城市市區(qū)行駛時全部由燃料電池驅(qū)動電動機，電動機通過減速器（變速器）和驅(qū)動橋驅(qū)動車輪，達到了“零排放”要求。當高速及爬坡時，則由發(fā)動機-電動機組和燃料電池組共同向電動機供電，驅(qū)動車輪。 串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運行工況，可以將發(fā)動機調(diào)整在最佳工況點附近穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，通過調(diào)整電池和電動機的輸出來達到調(diào)整車速的目的。使發(fā)動機避免了怠速和低速運轉(zhuǎn)的工況，從而提高了發(fā)動機的效率，減少了廢氣

18、排放。但是它的缺點是能量幾經(jīng)轉(zhuǎn)換，機械效率較低。 1.3.3 并聯(lián)式 并聯(lián)式動力：并聯(lián)式裝置的發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動汽車，發(fā)動機與電動機分屬兩套系統(tǒng)，可以分別獨立地向汽車傳動系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驅(qū)動又可以單獨驅(qū)動。當汽車加速爬坡時，電動機和發(fā)動機能夠同時向傳動機構(gòu)提供動力，一旦汽車車速達到巡航速度汽車將僅僅依靠發(fā)動機維持該速度。電動機既可以作電動機又可以作發(fā)電機使用，又稱為電動－發(fā)電機組。由于沒有單獨的發(fā)電機，發(fā)動機可以直接通過傳動機構(gòu)驅(qū)動車輪，這種裝置更接近傳統(tǒng)的汽車驅(qū)動系統(tǒng)，機械效率損耗與普通汽車差不多，因此得到比較廣泛的應用。例如大眾汽車公司的高爾夫PHEV，發(fā)動機通

19、過離合器１帶動電動－發(fā)電機，輸出扭力再通過另一邊離合器２驅(qū)動車輛行駛。靜止啟動時，電池向電動－發(fā)電機供電，此時電動－發(fā)電機就是發(fā)動機的起動機。發(fā)動機啟動后，發(fā)動機一方面作為車輛單獨的動力源驅(qū)動車輪，另一方面又帶動電動－發(fā)電機發(fā)電向電池充電，此時與傳統(tǒng)汽車一樣。在市區(qū)行駛時，發(fā)動機關(guān)閉，離合器１脫開，離合器２接合，電池做為唯一能源向電動機供電，由電動機取代發(fā)動機驅(qū)動車輪。當電動車需要高速或高負荷時，發(fā)動機啟動離合器１閉合，發(fā)動機與電動－發(fā)電機系統(tǒng)組成復合驅(qū)動形式，以最大功率驅(qū)動車輛。 1.3.4 混聯(lián)式 混聯(lián)式動力：混聯(lián)式裝置包含了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點。動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、發(fā)電機和電動機，根

20、據(jù)助力裝置不同，它又分為發(fā)動機為主和電機為主兩種。以發(fā)動機為主的形式中，發(fā)動機作為主動力源，電機為輔助動力源；以電機為主的形式中，發(fā)動機作為輔助動力源，電機為主動力源。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是控制方便，缺點是結(jié)構(gòu)比較復雜。豐田的Prius屬于以電機為主的形式。 第二章 混合動力汽車分類及各類型的工作原理 2.1 串聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)與工作原理 串聯(lián)混合動力電動汽車SHEV是由發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電動機三大動力總成組成，它們采用“串聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。在車輛行駛之初，蓄電池組處于電量飽和狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)不需要工作，蓄電池輸出的直流電經(jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)

21、動電動機、驅(qū)動電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器、傳動軸及驅(qū)動橋驅(qū)動車輪。蓄電池組電量低于60%時，輔助動力系統(tǒng)起動，為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的同時，還給蓄電池組進行充電。當車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量，發(fā)動機-發(fā)電機組產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟姾碗姵剌敵龅闹绷麟娊?jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電動機。由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。 2.2 并聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)特點 并聯(lián)式混合動力汽車的組成 1、發(fā)動機2、電動機/發(fā)動機3、機械傳動系統(tǒng)4、驅(qū)動電動機 5、逆變器6、蓄電池組 PHEV是由發(fā)動機與電動機、發(fā)動機或驅(qū)動電機

22、兩大動力總成組成。如下圖所示，它們采用“并聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。電動機的動力要與車輛驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合，可分為：（1）在發(fā)動機輸出軸處進行組合；（2）在變速器（包括驅(qū)動橋）處進行組合；（3）在驅(qū)動橋處進行組合。上圖是一種電動機的動力在驅(qū)動輪處進行組合的驅(qū)動輪動力組合式PHEV，其驅(qū)動模式為：1）以發(fā)動機驅(qū)動為基本驅(qū)動模式，獨立驅(qū)動后驅(qū)動輪；2）驅(qū)動電動機為輔助驅(qū)動模式，能獨立驅(qū)動前驅(qū)動輪；3）在混合驅(qū)動時，發(fā)動機驅(qū)動的后輪動力與驅(qū)動電機驅(qū)動的前輪動力進行組合，成為混合四驅(qū)動模式。 2.3 混聯(lián)式混合動力汽車（PSHEV）的結(jié)構(gòu)特點 混聯(lián)式混合動力汽車的組成 1、發(fā)動機 2、電動機/發(fā)動機

23、3、變速器或減速器 4、驅(qū)動橋 5、逆變器6、電動機 7、蓄電池組 PSHEV是綜合SHEV和PHEV結(jié)構(gòu)特點組成的，由發(fā)動機、電動機或發(fā)動機和驅(qū)動電機三大動力總成組成。電動機的動力要與車輛驅(qū)動系統(tǒng)相適合，可以在變速器（包括驅(qū)動橋）處進行組合，也可以在驅(qū)動輪處進行組合。 第三章 混合動力汽車的主要部件 3.1 控制方式 目前市面上混合動力汽車最常見的兩種動力源是內(nèi)燃機和電動機。一般情況下，內(nèi)燃機是前輪的驅(qū)動源，而電動機是兩個后輪的驅(qū)動源。車內(nèi)的電腦會根據(jù)不斷變化著的交通條件所需的動力情況，隨時作出反應，不需駕車人預先指令，

24、即自動地選擇最為理想的驅(qū)動模式；或是由兩臺電動機進行后輪驅(qū)動；或是由一臺內(nèi)燃機進行前輪驅(qū)動；或是內(nèi)燃機和電動機同時驅(qū)動。 當從靜止狀態(tài)起步時，車上的電腦會首先選擇電動驅(qū)動模式，這是因為內(nèi)燃機在汽車起步后的第一公里期間內(nèi)，所用燃料的80％都被作為廢氣排掉了，既浪費燃料又污染環(huán)境。當車速到每小時40公里時，電腦會自動選擇內(nèi)燃機驅(qū)動模式，同時內(nèi)燃機在工作時也對蓄電池組進行充電。如果駕駛員突然實施緊急加速，電腦則會啟動電動機來協(xié)助內(nèi)燃機進行聯(lián)合驅(qū)動。而當?shù)退傩旭倳r，或者電腦判定蓄電池組的能量不足時，也會啟動內(nèi)燃機工作。當汽車減速時，電腦會對內(nèi)燃機起到制動作用，判定利用其制動能量對蓄電池組充電。此外電

25、腦還操縱著例如制動裝置、防車輪抱死和方向控制等其他功能。在前后輪之間，內(nèi)燃機和電動機或是交替的、或是相繼的、或是同時的，不斷變化著的驅(qū)動方式，使得汽車始終保持其動力潛能的最大發(fā)揮，大大減少了燃料消耗和廢氣排放。 3.2 電動機 在HEV上是以電動機驅(qū)動作為發(fā)動機驅(qū)動的輔助動力，但又必須對電池組的質(zhì)量和整車的整備質(zhì)量進行限制，以減輕HEV的總質(zhì)量。因此，一般電動－發(fā)電機只是在HEV發(fā)動機啟動，車輛啟動、加速或爬坡時起作用。電動－發(fā)電機又是發(fā)動機的飛輪，起調(diào)節(jié)發(fā)動機輸出功率的作用。電動－發(fā)電機還起發(fā)電機的作用，將發(fā)動機的動能轉(zhuǎn)換為電能，儲存到電池組中去。在HEV下坡或制動時，將汽車慣性動能轉(zhuǎn)換

26、為電能，儲存到電池組中去。因此，HEV有了電動機的輔助作用，就可以使HEV達到節(jié)能和“超低污染”的要求。電動機的種類很多，用途廣泛，功率的覆蓋面非常大。但HEV所采用的電動機種類少，功率覆蓋面也較小。目前主要采用的交流電動機、永磁電動機和開關(guān)磁阻電動機，不管是電機本身還是它們的控制裝置，成本都比較高，但隨著電動機的電子計算機控制和機電一體化的加速發(fā)展，很多新技術(shù)正逐步運用到混合動力汽車（HEV）的電動機上，一旦形成大規(guī)模批量生產(chǎn)，所用電機乃至整車的成本都會得到大大降低。 3.2.1 混合動力汽車之電動機的發(fā)展概況 蒸汽機啟動了18世紀第一次產(chǎn)業(yè)革命以后，19世紀末到20世紀上半葉電機又引起

27、了第二次產(chǎn)業(yè)革命，使人類進入了電氣化時代。20世紀下半葉的信息技術(shù)引發(fā)了第三次產(chǎn)業(yè)革命，是生產(chǎn)和消費從工業(yè)化向自動化，智能化時代轉(zhuǎn)變；推動了新一代高性能電機驅(qū)動系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的研究與發(fā)展。21世紀伊始，世界汽車工業(yè)又站在了革命的門檻上。雖然，汽車工業(yè)是推動社會現(xiàn)代化進程的重要動力，然而，汽車工業(yè)的發(fā)展也帶來了環(huán)境污染愈烈和能源消耗過多兩大問題。顯然，加劇使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機技術(shù)發(fā)展汽車工業(yè)，將會使這兩大全球問題繼續(xù)惡化。于是，電動車（包括純電動車，混合動力汽車，燃料電池電動車）概念的提出，將會是未來世界汽車工業(yè)發(fā)展的新方向，不過就當今世界科技水平來說，混合動力汽車的研究與開發(fā)相比其它兩種形式更具有現(xiàn)

28、實意義，應該作為這一新方向的第一步。20世紀80年代前，幾乎所有的電動車驅(qū)動電機均為直流電機，但隨著電動車（混合動力汽車）性能的提高，其在高負載下轉(zhuǎn)速的限制，體積大等缺點逐漸暴露，取而代之的是交流異步電機，永磁電機，開關(guān)磁阻電機以及新型的雙凸極永磁電機，而上述電機在用于混合動力汽車上所表現(xiàn)出來的性能也是一個比一個優(yōu)越。目前，雙凸極永磁電機的機理和設計控制理論還有待于進一步的研究與完善，不過它作為混合動力汽車的電動機有著潛在的巨大優(yōu)勢。 3.2.2 混合動力汽車對電動機的基本要求 1.從日本汽車公司開發(fā)電動汽車的研究和實踐認為，在采用大功率的電動機來驅(qū)動HEV時，與采用小功率的電動機比較，具

29、有電阻小，效率高，比能耗低，動力性能好等優(yōu)點。但在目前的條件下，各種電池的比能量較小，理所當然地采用小功率的電動機，因而出現(xiàn)電阻大，效率低，比能耗高，動力性能差等問題。 2.混合動力汽車的電動機應具有較大范圍內(nèi)的調(diào)速性能，能夠根據(jù)駕駛員對加速踏板和對制動踏板的控制，由中央控制器控制電動機與發(fā)動機之間動力的協(xié)調(diào)。以獲得所需要的起動、加速、行駛、減速、制動等所需的功率與轉(zhuǎn)矩，使它們達到與內(nèi)燃機汽車加速踏板同樣的控制效果。 3.混合動力汽車應具有最優(yōu)化的能量利用，電動機應具有高效率、低損耗，并在車輛減速時實現(xiàn)能量回收并反饋回蓄電池，這點在內(nèi)燃機汽車上是不能實現(xiàn)的。 4.電動機的質(zhì)量，各種控制

30、裝置的質(zhì)量和冷卻系統(tǒng)的質(zhì)量等也要求盡可能小，因此，大功率的高速電動機具有高性能，質(zhì)量小等優(yōu)點，在混合動力汽車得到了廣泛地應用。另外，還要求電動機及控制裝置在運轉(zhuǎn)時的噪聲要低。 5.各種電動機的電壓，可以達到120～500V，對電氣系統(tǒng)安全性和控制系統(tǒng)的安全性，都必須符合國家（或國際）有關(guān)車輛電氣控制的安全性能的標準和規(guī)定，裝置高壓保護設備。 除此之外，還要求電動機可靠性好，耐溫和耐潮性能強，能夠在較惡劣的環(huán)境下長期工作，結(jié)構(gòu)簡單，適合大批量生產(chǎn)，運行時噪聲低，使用維修方便，價格便宜等。 3.2.3 混合動力汽車所用電動機的選擇策略 在確定混合動力汽車所采用的電動機時，首先應采用技術(shù)成熟

31、，性能可靠，控制方便和價格便宜的現(xiàn)成的電動機。一般情況下，電動機性能必須充分滿足單獨用電力驅(qū)動模式行駛工況時的要求。電動機在低速時應具有大的轉(zhuǎn)矩和超載能力。在高速運轉(zhuǎn)時，應具有大的功率和有較寬闊的恒功率范圍。有足夠的動力性能來克服整車的各種阻力，保證具有良好的起動，加速性能和行駛速度及實現(xiàn)制動時的能量回收。現(xiàn)在混合動力汽車上，主要采用能夠?qū)崿F(xiàn)變頻、調(diào)速的高轉(zhuǎn)速電動機，高速電機的轉(zhuǎn)速可以達到10000～12000萬r/min，在高速運轉(zhuǎn)時，有更大的功率和有較寬闊的恒功率范圍，體積較小和質(zhì)量較小，但要求裝置高精度的高速軸襯，需要用高品質(zhì)的材質(zhì)來制作，并要保證高效率的冷卻。 3.2.4 雙凸極永磁

32、電動機的簡介 傳統(tǒng)的開關(guān)磁阻電機（SRM）雖然可靠性較高，結(jié)構(gòu)簡單，單位體積功率與異步電動機相當或略高一些，而且在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)都具有相當高的效率，但是，從能量轉(zhuǎn)換的觀點看，SR電機在定子繞組的一個開關(guān)周期中，最多只有半個周期得到利用，電機實際運行時，為避免在電感下降區(qū)產(chǎn)生制動力矩，繞組電流的關(guān)斷角不得不較多地提前于最大電感位置，半個周期都未能得到充分利用。因此，SR電機僅獲得“一半的利用率”，由此產(chǎn)生了換流問題和相對材料利用率低問題。可以預見，如果能利用定子繞組整個開關(guān)周期，在電感下降區(qū)也能產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩，SR電機的單位體積功率必將大大提高，但傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的SR電機是難以實現(xiàn)的。如果在SR電機

33、中用永磁材料預先建立一個磁場，通過控制定子繞組的電流方向，使永磁體產(chǎn)生的磁場和繞組電流產(chǎn)生的磁場相互作用，就能實現(xiàn)在電感下降區(qū)產(chǎn)生正向轉(zhuǎn)矩的設想。我國稀土材料的儲存量為世界第一，釹鐵硼等高性能稀土永磁材料在電機領域中已得到廣泛應用，大大提高了電機性能，但在SR電機上的實踐才剛剛開始。 雙凸極永磁電動機(Doubly salient permanent magnet motor,簡稱DSPM)，是隨著功率電子學和微電子學的飛速發(fā)展在90年代剛剛出現(xiàn)的一種新型的機電一體化可控交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)由雙凸極永磁電機、功率變換器、位置傳感器和控制器四部分組成。電機定轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)外形與開關(guān)磁阻電機相似,呈雙

34、凸極結(jié)構(gòu),但它在轉(zhuǎn)子(或定子)上放有永磁體,從而使運行原理和控制策略與開關(guān)磁阻電機有本質(zhì)區(qū)別。DSPM系統(tǒng)的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、動態(tài)響應快、調(diào)速性能好、轉(zhuǎn)矩/電流比大,可實現(xiàn)各種特殊要求的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速特性,功率因數(shù)接近于1、效率高，是電工學科近年來繼開關(guān)磁阻電機之后又一全新的研究方向。DSPM電機作為一種應用前景看好的交流調(diào)速系統(tǒng),是由美國著名電機專家T.A.Lipo等人于1992年首先提出的,并進行了初步的理論和實驗研究,此后歐美一些國家也相繼開展了對DSPM電機及其控制系統(tǒng)的研制工作,目前國際上對DSPM電機的研究僅停留在初步理論和樣機實驗階段。關(guān)于DSPM電機仍有大量的基礎理論問

35、題,包括電機參數(shù)計算、模型建立、分析方法、控制策略等有待深入探討。 3.3 混合動力汽車車用鎳氫動力電池 隨著人類環(huán)保意識的不斷增強，石油資源逐年減少，油價逐步攀升，降低汽車污染和節(jié)約能源已成為世界各國政府面臨的嚴峻問題。蓄電池技術(shù)和氫氣的制取、運輸、儲存、成本等嚴重制約了電動汽車和燃料電池汽車的發(fā)展，因而混合動力汽車應運而生。在混合動力汽車中，由于采用了高功率的能源儲存裝置（蓄電池、超級電容等）能向汽車提供瞬時的能量而可減小發(fā)動機尺寸，提高效率，降低排放和燃油消耗，且可在進行制動和減速時回收能量。鉛酸電池質(zhì)量重，不能快充深放，循環(huán)壽命短；鋰離子電池具有大電流性能差，價格高和安全性問題，目

36、前還不適于混合動力汽車的發(fā)展。鎳氫電池具有高比功率、電流充放電大、無污染、安全性能好等特點，廣泛應用在混合動力汽車上。 3.3.1 混合動力汽車對動力電池的要求 1.對動力電池的要求 動力電池一般指具有較高的容量和輸出功率的能力，可用作電動車輛驅(qū)動電源的電池。一般情況下，混合動力汽車車用動力電池進行的是頻繁、淺度的充放電循環(huán)。在充放電過程中，電壓、電流可能有較大的變化。針對這種使用特點，混合動力系統(tǒng)對電池有以下特別要求： （1）大功率充放電能力：質(zhì)量比功率和體積比功率是衡量蓄電池快速充放電能力的指標，相對于比能量要求，混合動力汽車對比功率要求更高。 （2）充放電效率：動力電池中能量的

37、循環(huán)必須經(jīng)過充電-放電-充電的循環(huán)，高的充放電效率對保證整車效率具有至關(guān)重要的作用。 （3）相對穩(wěn)定性：動力電池應當在快速充放電和充放電過程變工況的條件下保持性能的相對穩(wěn)定，使其在動力系統(tǒng)使用條件下能達到足夠的充放電循環(huán)次數(shù)。 3.3.2 車用動力電池的主要指標 評價混合動力汽車車用動力電池技術(shù)的指標主要有以下幾點： （1）質(zhì)量比功率（W/kg）：電池的質(zhì)量比功率代表每千克質(zhì)量的電池能提供的功率。它的大小決定電池所能輸出的最大功率，標志著汽車的加速性能和最高車速，對電動汽車的動力性能等有直接影響。在混合動力汽車中，電池的比功率是最關(guān)鍵的因素，因為電池的電耗盡后可以在內(nèi)燃機工況下重新

38、進行充電。 （2）質(zhì)量比能量（Wh/kg）：標志著純電動模式下的續(xù)駛能力。 （3）循環(huán)次數(shù)：動力電池的工作是一個不斷充電-放電-充電-放電的循環(huán)過程，每充電和放電一次，動力電池中的化學物質(zhì)就要發(fā)生一次可逆性的化學反應。隨著充電和放電次數(shù)的增加，動力電池中的化學活性物質(zhì)會發(fā)生老化，逐漸削弱其化學功能，降低動力電池的充電和放電的效率，最后部分或完全喪失其充電和放電功能。動力電池的工作循環(huán)次數(shù)是衡量動力電池壽命的重要指標，對動力電池的使用有直接影響。 （4）成本：電池的成本與電池的新技術(shù)含量、材料、制作方法和生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)，目前新開發(fā)的高比功率的動力電池成本較高。 3.3.3 鎳氫動力電池的特

39、點 目前，世界上已開發(fā)的主要動力蓄電池性能如表1所示。 電池型號 質(zhì)量比能量 （Wh/kg） 質(zhì)量比功率 （W/kg） 循環(huán)次數(shù) （次） 鉛酸電池 33 130 400500 鎳鎘電池 45 ＞500 500 混合電動車用鎳氫電池 40～60 550～1350 ＞1000 鋰離子電池 100 ＞1300 ＞1000 表1 當前混合動力汽車車用動力電池性能 鎳氫電池的正極采用金屬氫氧化鎳，負極使用錫氫合金。鎳氫動力電池具有無污染、高比能、大功率、快速充放電、耐用性等許多優(yōu)異特性。與鉛酸電池相比，鎳氫電池具有比能量高、重量輕、體積小、循環(huán)壽命長

40、的特點；與鎳鎬電池相比，其比能量是鎳鎘電池的兩倍。另一大優(yōu)點就是鎳氫電池不含有鎘、鉛這類有毒金屬，其中一些金屬還有較高的回收價值，可稱為綠色能源。 鎳氫電池的主要特點： （1）質(zhì)量比功率高：目前商業(yè)化的鎳氫功率型電池能做到1350Wh/kg。 （2）循環(huán)次數(shù)多：目前應用在電動車上的鎳氫動力電池，80%放電深度（DOD）循環(huán)可以達1000次以上，為鉛酸電池的3倍以上。100%DOD循環(huán)壽命也在500次以上。在混合動力汽車中可使用5年以上。 （3）無污染：不含鉛、鎘等對人體有害的金屬，為21世紀“綠色環(huán)保電源”。 （4）耐過充過放。 （5）無記憶效應。 （6）使用溫度范圍寬：

41、正常使用溫度范圍了-30～55℃；貯存溫度范圍-40～70℃。 （7）安全、可靠：短路、擠壓、針刺、安全閥工作能力、跌落、加熱、耐振動等安全性、可靠性試驗無爆炸、燃燒現(xiàn)象。 3.4 國外主要的鎳氫動力電池生產(chǎn)企業(yè)及國內(nèi)現(xiàn)狀 3.4.1 國外主要鎳氫動力電池生產(chǎn)企業(yè) （1）松下電能有限公司（PEVE ） PEVE（Panasonic EV Energy Co.，Ltd）是松下和豐田的合資公司。目前采用松下電池的商業(yè)化混合動力汽車有豐田的Prius, Alphard, Estima,本田的Civic, Insight等。 松下最新的方形電池采用新的電極材料，降低了內(nèi)阻和內(nèi)壓

42、，使可靠性和壽命得到提高，其技術(shù)特征： a.比功率達到1350W/kg； b.采用新的電極材料使內(nèi)阻顯著降低； c.采用新的電池聯(lián)接結(jié)構(gòu)； d.壽命有顯著的提高； e.電池箱尺寸減少15％，重量減少25％。 （2）Cobasys Cobasys是Chevron Texaco TechnologyVenture（美國第二大能源公司）和ECD（EnergyConversion Devices）的合資公司。ECD全資控股Ovonic, Ovonic擁有很多關(guān)于鎳氫電池方面的專利，全世界生產(chǎn)鎳氫電池的企業(yè)須得到它的許可才能生產(chǎn)銷售Cobasys不僅只是技術(shù)的研發(fā)，而且把研發(fā)的技術(shù)推廣到產(chǎn)

43、業(yè)化的水平。Cobasys專門為混合動力汽車開發(fā)8.8Ah的Series 1000電池模塊。其基本參數(shù)見表2。 特征 性能 型號 Series1000塑料模塊 容量 8.8Ah 名義電壓 12V 能量 108Wh 重量 2.4kg 功率 2.5KW（10s，35℃） 尺寸 ﹙3234587﹚mm 冷卻方式 液冷（50∕50DEX-COOL冷卻液∕水） 表2 Series1000電池模塊的基本參數(shù) （3）Varta Varta是美國江森自控（JCI, Johnson Controls Inc.）控股的企業(yè)，江森

44、自控是世界上最大的汽車電池制造商之一， Varta總部在德國漢諾威。該公司為混合動力車用鎳氫電池開發(fā)的主要產(chǎn)品有圓形模塊5.5Ah，8Ah,12Ah；方形模塊7Ah,25Aho其中方形模塊優(yōu)于市場上同類產(chǎn)品：內(nèi)阻低、質(zhì)量比功率高（1300W/kg）、質(zhì)量比能量高、低溫性能好。 3.4.2 國內(nèi)鎳氫動力電池研發(fā)現(xiàn)狀 國內(nèi)鎳氫動力電池的主要生產(chǎn)廠家有：春蘭（集團）公司、天津和平海灣、中山中炬森萊、神舟、科技、沈陽三普。它們經(jīng)過“863”的積累，技術(shù)都有所進步。雖然單體電池的技術(shù)指標與國外的相差不是很大，但一致性和循環(huán)壽命比國外差，特別是集成后各項指標相差較大。國內(nèi)動力電池研發(fā)機構(gòu)及生產(chǎn)企業(yè)還存

45、在資金不足的問題，其原因主要是動力電池還沒形成產(chǎn)業(yè)，其生產(chǎn)工藝大部分還是手工作業(yè)；汽車整車廠對動力電池的要求很高，但需求量不大，兩者相互制約。　　 第四章 混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 4.1 混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀初。2022年，新能源汽車研究項目被列入國家“十五”期間的“863”重大科技課題，并規(guī)劃了以混合動力車為起點，向氫動力車目標挺進的戰(zhàn)略。2022年初，國家財政部、科技部下發(fā)《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財政補助資金管理暫行辦法》，在北京、上海、重慶、杭州、廣州、深圳等13個城市開展節(jié)

46、能與新能源汽車示范推廣試點工作，以財政政策鼓勵在公交、出租、公務、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務領域率先推廣使用節(jié)能與新能源汽車，對推廣使用單位購買節(jié)能與新能源汽車給予補助。 目前混合動力車型是新能源汽車的主流。從產(chǎn)銷量上來看，近年來各個品牌混合動力車型的銷量也是不斷攀升，同時也得到了越來越多消費者的認可?；旌蟿恿囆筒⒉恢皇且环N過渡階段的新產(chǎn)品，而是未來汽車產(chǎn)品的發(fā)展方向。 在這股產(chǎn)業(yè)化高潮中，國內(nèi)汽車企業(yè)也正在向國際接軌。從最初合資企業(yè)一汽豐田引進普銳斯混合動力轎車到如今包括一汽、上汽、東風、長安、奇瑞、比亞迪的群雄逐鹿，混合動力汽車在中國已進入科研轉(zhuǎn)向產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵時期。到2022年，中國混合動

47、力汽車市場將進入快速發(fā)展階段。 進入21世紀以來，能源安全與氣候成為國際社會關(guān)注的焦點，為實現(xiàn)交通領域的健康可持續(xù)發(fā)展，預計3～5年內(nèi)，全球節(jié)能與新能源汽車將進入一個快速產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展階段。根據(jù)混合度的不同，混合動力汽車與傳統(tǒng)燃料汽車相比能夠?qū)崿F(xiàn)10%～40%的節(jié)油效果，常規(guī)排放物和二氧化碳排放也顯著降低，并具有性能穩(wěn)定、可靠性強、不依賴新建設施配套，因此被認為是近中期比較現(xiàn)實和有效的新能源汽車產(chǎn)品，會在2～3年內(nèi)成為汽車市場的主流競爭者。 目前，國際上混合動力汽車已經(jīng)實現(xiàn)商業(yè)化。據(jù)資料顯示，2022年全球混合動力汽車銷售量達到50萬輛左右。美國作為全球最大的混合動力汽車市場，2022年在輕

48、型車銷量下滑2.5個百分點的情況下，混合動力汽車銷售仍然增長38%，達到35萬輛。自混合動力汽車上市以來，目前單一產(chǎn)品混合動力轎車最大累計銷量已經(jīng)超過20萬輛。 為了推動包括混合動力汽車在內(nèi)的節(jié)能與新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化進程，我國政府在目前局部小規(guī)模示范應用的基礎上，近期將組織開展大規(guī)模推廣應用工程，相關(guān)政府部門也在加緊制定專項財政補貼方案。隨著我國政府積極推動的以混合動力汽車為主的節(jié)能與新能源汽車大規(guī)模推廣應用工程的啟動，將進一步突破我國節(jié)能與新能源汽車的產(chǎn)業(yè)化瓶頸、降低制造成本、培育產(chǎn)業(yè)鏈，并在局部區(qū)域?qū)崿F(xiàn)顯著的節(jié)能減排效果，加速啟動我國節(jié)能與新能源汽車市場。 4.2 發(fā)展混合動力汽車

49、面臨的問題 混合動力汽車面臨的三大難關(guān)：電池系統(tǒng)的能量密度問題、電機系統(tǒng)的體積和響應速度問題以及傳動系統(tǒng)的效率問題。 混合動力汽車面臨三大挑戰(zhàn)：從技術(shù)上講，混合動力車和電動車使用的技術(shù)是非常相似的，二者也共同面臨著一些技術(shù)上的障礙?；旌蟿恿嚭碗妱榆囎钪饕氖侨笙到y(tǒng)，即電池系統(tǒng)、電機系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)。目前，在這三個方面都有一些難題尚待解決。 對于電池系統(tǒng)，幾年前考慮的是鎳氫電池，現(xiàn)在用的都是鋰電池，而對鋰電池的研發(fā)也在不斷進步，也就是說，單體電池在技術(shù)上正在不斷發(fā)展。就單體電池而言，最大的問題就是它的能量密度，實際上不同的電池技術(shù)最大的區(qū)別就是它們在能量密度上的區(qū)別；另外一個問題就是它的

50、穩(wěn)定性。在汽車上使用的電池實際上是由很多的單體電池一節(jié)一節(jié)地串聯(lián)起來的，比如說144V電池，就是由12個12V的單體電池串聯(lián)起來形成一個電池包。對這個電池包在技術(shù)上有一定的要求，這是一個技術(shù)難點。怎樣控制所有的電池都保持一個最佳的充放電效率，使各個單體電池的電壓、工作溫度、充放電狀態(tài)均衡、穩(wěn)定，讓電池長期地保持在最佳的狀態(tài)，延長電池的壽命，這些是對電池和電池包技術(shù)最主要的挑戰(zhàn)。目前這還是一個技術(shù)瓶頸，主要體現(xiàn)在成本較高和能量密度較小，這就導致充一次電之后行駛距離還不夠遠。如果從電動汽車的角度來講，這個技術(shù)目前還沒有進入實用階段，因為還是受距離的限制。 電機系統(tǒng)也同樣面臨問題。現(xiàn)在不管是混合動

51、力車還是電動車，它們的主要驅(qū)動力都來自電機。電機技術(shù)本身是一個比較成熟的技術(shù)，在工業(yè)界其他很多地方都在應用，但是在汽車上驅(qū)動電機的技術(shù)應用比較少。目前從全球的供應商來講，致力于量產(chǎn)汽車用電機的屈指可數(shù)，而且目前產(chǎn)品價格都是非常昂貴的。電機技術(shù)用在汽車上面，有一些很特殊的要求，比如要求體積要很小，易于散熱，響應速度非?？?，而且對成本要求比較嚴格，這些都是和其他工業(yè)應用不一樣的地方。在電機方面，還涉及電機控制的問題，工業(yè)應用對電機控制的成本高低不太敏感，但是對于汽車這樣一個消費品來講，電機控制的成本對它有非常大的影響。 我們所說的傳動系統(tǒng)是指整個車的傳動系統(tǒng)，這和傳統(tǒng)汽車聯(lián)系比較密切。傳統(tǒng)汽車上

52、只有一個動力源，就是發(fā)動機。無論手動還是自動，一般就是通過變速箱將動力傳動在驅(qū)動軸上面。而現(xiàn)在混合動力有多于一個的動力源，動力源的整個傳動系統(tǒng)也就因此變得比較復雜了。目前有一些混合動力汽車采用比較簡單的傳動方式，比如串聯(lián)的ISG、BSG的方式，但是這種方式有它致命的弱點，即效率不高，浪費比較大。而采用效率比較高的并聯(lián)傳動方式往往都會要求在傳統(tǒng)汽車上做很大的改動。因為從目前來看，大多數(shù)混合動力汽車和電動車的前身實際上還是傳統(tǒng)汽車，把傳統(tǒng)汽車改造成混合動力或者電動車，傳動系統(tǒng)的改造是一個挑戰(zhàn)。 4.2.1 解決難題需產(chǎn)業(yè)界協(xié)作 解決這些問題需要整個產(chǎn)業(yè)界共同努力。比如做單體電池的時候，如何研究

53、出更好的配方來，讓能量密度更高，體積更小，性能更穩(wěn)定；又如電機控制技術(shù)，實際上已經(jīng)超出了傳統(tǒng)汽車供應商的業(yè)務范疇，因為汽車的這些供應商以前一般很少接觸這種驅(qū)動電機，因此就需要產(chǎn)業(yè)界的其他企業(yè)也能參與其中，能夠把其他行業(yè)的一些知識拿來和汽車工業(yè)分享。至于傳動系統(tǒng)就純粹是汽車行業(yè)內(nèi)部的事情，這方面確實需要有一些創(chuàng)新，因為目前在用的一些方法，要么是效率不高，要么是成本很高、可靠性比較低的解決方案。因此，這方面需要有一些完全不同的思路來解決這個問題，有可能是完全脫離了目前傳統(tǒng)車傳動方式的思路，借助于其他行業(yè)的經(jīng)驗就有可能得到更有效的解決方案。 為解決這些問題，德爾福也在進行不懈的努力。我們的電動汽車

54、、混合動力汽車零部件的研發(fā)可以追溯到上世紀80年代，在上世紀90年代就已投入量產(chǎn)。針對電池，我們利用我們自己的經(jīng)驗和技術(shù)，已經(jīng)開始在做電池包的集成，就是我們向其他的電池供應商買單體電池，然后把它集成在一個電池包內(nèi)，來滿足電動汽車或者混合動力汽車的需要。德爾福在電機控制方面的研發(fā)一直是有專長的，在這方面也做了很多的開發(fā)工作。對于電機的控制，有電機控制器、DC/AC逆變器等產(chǎn)品。我們不僅僅提供硬件，同時還提供電機的控制的軟件。關(guān)于傳動系統(tǒng)這一領域，德爾福本身不從事電機的行業(yè)，所以這方面我們是采用跟第三方合作的方式。 4.3 混合動力汽車發(fā)展的趨勢 在汽車行業(yè)的未來發(fā)展方向上，電動汽車和油電混合

55、動力汽車正成為一個明顯的趨勢。其原因主要在兩個方面：其一是因為能源的有限性，化石燃料都是有限的能源；其二是人們的環(huán)境保護意識和各國政府的排放要求日益提高。盡管目前混合動力汽車還受到高成本的制約，但從長遠看，混合動力車的購買者會越來越多，生產(chǎn)成本將隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴大而降低。因此，這個趨勢是不可逆轉(zhuǎn)的。 4.3.1 降低成本是關(guān)鍵 針對新興市場，產(chǎn)業(yè)界面臨的最大問題是，開發(fā)一個混合動力車的時候成本非常高。成本高的原因主要是它不像傳統(tǒng)車一樣有很多現(xiàn)成的零部件可以用，而都是要量身定做的。另外，混合動力車的開發(fā)周期也很長。目前我們主推的有兩套系統(tǒng)，即Micro-Hybrid(微混)系統(tǒng)和Mild-H

56、ybrid(中度混合)系統(tǒng)。 Micro-Hybrid系統(tǒng)是一個具有起停功能的系統(tǒng)，這是一個相對比較簡單的系統(tǒng)，節(jié)油率大約是5%～8%，但是這個系統(tǒng)的附加成本比較低。我們提供的這個解決方案是把它建成一個系統(tǒng)來提供給整車廠，既解決了啟動、發(fā)電的問題和發(fā)動機控制、匹配的問題，也解決了電池充放電和整車控制的問題。整車廠購買這套系統(tǒng)以后，只要和傳統(tǒng)車匹配起來，基本上就沒有問題了。事實上正在致力于向各個整車廠提供一個相對通用的平臺和解決方案，這樣每一家整車廠就不必為單獨開發(fā)這樣的系統(tǒng)而付出高昂的開發(fā)費用和漫長的開發(fā)時間的代價。這樣做還有一個好處就是，我們可以橫向地把很多主機廠的需求整合在一起，給大家提

57、供一個相對通用的產(chǎn)品，這樣大家整體的開發(fā)費用都下降了，隨著產(chǎn)品成熟度的提高，產(chǎn)品可靠度也不斷提高，這種商業(yè)模式就越來越接近于傳統(tǒng)汽車開發(fā)的商業(yè)模式。 主推的另一套系統(tǒng)是Mild-Hy-brid系統(tǒng)。針對Mild-Hybrid系統(tǒng)，我們提供了一個非常有競爭力的解決方案。在這個解決方案中，把電池包、電機控制器、電池單元以及整車控制器都集成在一個集成包里面。這樣有幾個優(yōu)點：首先是混合動力車的布置因此變得比較簡單，因為它的功能高度集成，混合動力汽車主要的幾個模塊都已經(jīng)包括在這個解決方案里面了；其次，對于主機廠來說，這個解決方案大大縮短了開發(fā)時間，這個產(chǎn)品如果配上一個電機，再配上混合動力車的控制邏輯系

58、統(tǒng)，還有德爾福派克電氣的電氣系統(tǒng)，德爾福動力總成的發(fā)動機控制系統(tǒng)，很快就可以組成一套完整的系統(tǒng)，可以支持串聯(lián)、并聯(lián)等各種傳動方式。另外，這種標準組合也有利于降低成本，現(xiàn)在不管是電動車也好，混合動力車也好，產(chǎn)量都還比較小，很多的開發(fā)費用均攤在零部件里面，會造成零部件成本很高，德爾福研發(fā)出了一個相對比較標準化的設計，等于無形之中把所有主機廠的需要都整合在一起，大家來分攤這個開發(fā)成本，單價也就可以做到比較低了，這樣也就推動了混合動力車市場與技術(shù)的發(fā)展。 在未來，努力的方向是對更完整、更成熟的混合動力電動車產(chǎn)品解決方案的研究與開發(fā)，例如與第三方進行一些合作，來提供一些更接近于量產(chǎn)、更完整成熟的混合動

59、力電動車產(chǎn)品解決方案。這樣整車廠就可以以更加低的價格，更短的開發(fā)時間開發(fā)出自己的混合動力車了。 從目前的發(fā)展來看,混合動力汽車在現(xiàn)有技術(shù)的基礎上達到了提高燃料經(jīng)濟性和減少排放的目的, 因而極具發(fā)展前景。汽車的排放法規(guī)日趨嚴格化, 同時電子技術(shù)的迅猛發(fā)展都會進一步促進混合動力汽車的發(fā)展。混合動力汽車充分吸取了電力/熱力系統(tǒng)中最大的優(yōu)勢: 在遠途時使用熱力發(fā)動機, 在城市和過渡階段時使用電動機。如果調(diào)配合理的話, 電力和熱力的配合使用, 將很大程度地降低汽車的耗油量和污染物的排放, 并同時提高駕駛樂趣, 改善車輛行為。與傳統(tǒng)型汽車相比, HEV 可以確保具有同等的性能和優(yōu)勢, 而在節(jié)能和排放上勝

60、出一籌。HEV 的電壓和功率等級與電動車類似, 但蓄電池容量大大減小, 因而其造價成本低于電動汽車。 HEV 的價格比傳統(tǒng)汽車高出20%左右。降低成本是提高混合動力系統(tǒng)競爭能力的努力方向。相信隨著HEV 的推廣和普及, 生產(chǎn)批量上去后, 其價格將逐步接近傳統(tǒng)汽車。當前HEV 所面臨的主要技術(shù)問題還很多, 隨著各大汽車公司和研究機構(gòu)的努力, 這些問題會很快得到解決。盡管從長遠來看只是一種過渡車型, 但HEV 在近20～30 年內(nèi)很有發(fā)展前景, 這一點是毫無疑問的。這個前景, 我們可以從兩方面來理解。一是混合動力作為一種技術(shù), 在不遠的將來會成為燃料電池替換內(nèi)燃機的重要過渡技術(shù), 對燃料

61、電池混合動力車(FCHV) 的開發(fā)將會起重要作用。從這個意義上說,混合動力技術(shù)就不僅僅是一種提升品牌、知名度和技術(shù)實力的需要。二是HEV 本身可能確實具有商業(yè)前景, 它也許會成為百年汽車史上的又一個里程碑, 開創(chuàng)世界汽車工業(yè)的新篇章。各大汽車公司競相開發(fā)和推出自己的新一代HEV , 表明他們看好這一前景, 也許是眼前和長遠的利益兼而有之。歐、美、日的汽車生產(chǎn)商已采用不同的布置型式、控制策略, 在較短的開發(fā)周期內(nèi)將HEV 產(chǎn)品化, 并具市場規(guī)模。汽車行業(yè)專家預言, 不久的將來, 新生產(chǎn)的汽車中HEV 將占40%以上。我國的汽車工業(yè)應順應科技發(fā)展趨勢, 抓住HEV 這塊市場, 在國外產(chǎn)品涌入之前,

62、 集中科研力量攻關(guān), 迅速開發(fā)出自己的產(chǎn)品已刻不容緩。 結(jié) 語 當今社會，在汽車產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展汽車產(chǎn)量和保有量不斷增加的同時汽車帶來的大氣污染也越來越被世界各國人們所關(guān)注。而混合動力汽車恰好達到了對環(huán)境污染小這一要求，因此混合動力汽車將會成為未來幾年甚至幾十年汽車企業(yè)的領頭羊?qū)⒃絹碓绞苋藗冴P(guān)注。但是混合動力汽車作為新起的一種汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向也有種種不足，如：混合動力汽車的電池容量低體積大等生產(chǎn)成本高，絕大部分人們還持觀望態(tài)度。所以本文從混合動力汽車的構(gòu)造和結(jié)構(gòu)原理入手進行深入分析，分別對科研攻關(guān)和商業(yè)前景兩方面進行

63、系統(tǒng)的闡述為混合動力汽車科研方面提供了一些略微的見解，為汽車商家展示出一個新的發(fā)展方向。 參 考 文 獻 1.崔心存 《現(xiàn)代汽車新技術(shù)》 北京人民交通出版社 2.陳文華 《汽車發(fā)動機構(gòu)造與維修》 北京航空航天大學出版社 3.吳際章 《現(xiàn)代汽車技術(shù)》 人民交通出版社 4.方心明 《發(fā)動機構(gòu)造與維修》 人民交通出版社 致 謝