混合动力系统.doc

我所了解的混合动力系统汽车 背景和意义 在经济飞速发展的今天，一方面能源问题越来越凸显了。由于能源的有限性，用了多少就少了多少，而且就目前而言，面对着不断增加的人口压力，传统的化石能源所能使用的时间越来越短了，而新能源的利用又比较有限且技术上和安全上都还存在许多问题。另一方面能源的不恰当利用造成了本来就有限的能源的大量浪费，同时也引起了各种环境问题。近年来大气污染越来越严重，各种异常的自然现象如雾霾、酸雨等时常发生！而且由于全球变暖，大旱和洪水也经常发生，动植物加快灭绝，人类生活越来越困难。 然而带动如今经济快速发展的汽车，其尾气中的CO2和NOx却成为了以上两大主要问题的主要成因。为了解决这一问题，在20世纪八九十年代，在汽车方面人们主要研制电动汽车（EV）以实现节能和零排放。但是由于电池技术还未达到实际的要求，电池的能量密度和功率密度都还比较低，并且各种基础设施（如路边充电站）还未建成且耗费巨大。所以人们便开始了研究电池驱动和内燃机驱动通过一定的方式组合的汽车，即混合动力汽车。由于混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）是指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或共同提供。因各个组成部件、布置方式和控制策略的不同，形成了多种分类形式。混合动力车辆的节能、低排放，技术相对成熟且可实现性和经济性都比较高，一方面可以弥补纯电动汽车所能行驶路程短且马力较小的缺点，另一方面又可以避免传统的汽车噪音大、耗能高、污染大的缺点，所以便很快引起了汽车界的极大关注并成为汽车研究与开发的一个重点。 类型与特点 就目前而言，混合动力系统汽车的主要几种分类方法及其大致内容如下：A、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：一是微混合动力系统。代表的车型是PSA的混合动力版C3和丰田的混合动力版Vitz。这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机（一般为12V）上加装了皮带驱动启动电机（也就是常说的Belt-alternator Starter Generator, 简称BSG系统）。该电机为发电启动 Stop-Start 一体式电动机，用来控制发动机的启动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗和排放。从严格意义上来讲，这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里，电机的电压通常有两种：12v 和24v。其中24v主要用于柴油混合动力系统。 二是轻混合动力系统。代表车型是通用的混合动力皮卡车。该混合动力系统采用了集成启动电机（也就是常说的Integrated Starter Generator，简称ISG系统）。与微混合动力系统相比，轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止，还能够实现：（1）在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；（2）在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。而重庆大学与长安汽车一起研制的羚羊车型可以达到25%。 三是中混合动力系统。本田旗下混合动力的Insight, Accord 和Civic都属于这种系统。该混合动力系统同样采用了ISG系统。与轻度混合动力系统不同，中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增加了一个功能：在汽车处于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。这种系统的混合程度较高，可以达到30%左右，技术已经成熟，应用广泛。 四是完全混合动力系统（又称重度混合动力系统）。丰田的Prius 和未来的Estima属于完全混合动力系统。该系统采用了272-650v的高压启动电机，混合程度更高。与中混合动力系统相比，完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过50%。技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。就目前而言各国在混合动力系统车的研制主要就是这一方面。重庆大学与长安汽车和奇瑞汽车已研制出达到35%左右的重度混合车型了。 B、根据混合动力驱动的联结方式，混合动力系统主要分为以下三类： 混合动力汽车 一是串联式混合动力系统（Series Hybrid 。串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下，电池就象一个水库，只是调节的对象不是水量，而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节，从而保证车辆正常工作。这种动力系统在