電動汽車技術發(fā)展趨勢及前景.pdf

萬方數(shù)據(jù) 萬方數(shù)據(jù) 綜述 汽車科技第6 期2 0 0 7 年1 1 月 。一 q 一，。，v _ 、f_、 種：按混合度( 電機功率與內(nèi)燃機功率之比) 的不同， 又可分為微混合、輕度混合和全混合三種。其中外掛 式皮帶驅(qū)動起動發(fā)電( B S G ) 式是微混合動力汽車 的典型結(jié)構(gòu)其電機功率一般僅2 。3k W ，依賴發(fā)動 機的停車斷油功能，可節(jié)燃油5 7 ；在發(fā)動機曲 軸后端加裝一個電動發(fā)電型盤式電機( I S G ) 是輕度 混合動力汽車的典型結(jié)構(gòu)：具有純電力驅(qū)動功能的 可作為全混合或混聯(lián)式混合動力汽車的典型。豐田 公司的P r i u s 轎車即屬于這類全混合汽車。目前我國 若干汽車企業(yè)研制的混合動力汽車，大多采用I S G 輕 度混合或B S G 微混合方案，主要是考慮這二種方案 的技術難度較小生產(chǎn)成本也較低。但是根據(jù)研究表 明混合動力汽車的節(jié)油率幾乎與汽車功率的混合 度和汽車的生產(chǎn)成正比上升( 見圖2 ) 。因此，從長遠 來看研發(fā)全混合電動汽車是一種必然趨勢。 圖2 混合動力汽車混合度與節(jié)油率的關系 以節(jié)油率最佳的豐田普銳斯汽車為例。在我國 實測它與豐田花冠( C o H o l l a ) 油耗在不同工況下的 對比數(shù)據(jù)如表3 所示。各種工況下的平均節(jié)油率為 3 9 6 ：平均百公里可節(jié)油3 0 7L 。以9 7 號汽油每升5 元計每百公里可節(jié)省油錢1 5 3 5 元，行駛2 0 萬k m 也 僅省油錢3 0 7 萬元顯然還不足以抵消購置混合動 力汽車所增加的費用。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計， 2 0 0 6 年一汽豐田普銳斯銷量僅為21 5 2 輛，占全國乘 用車總銷量的0 0 4 ?？紤]到我國用戶對汽車售價 的敏感性這一銷售業(yè)績并不令人驚奇，可以認為在 近期如果沒有政府的大力支持，混合動力乘用車在 我國不會有很大的市場。 表3 豐田普銳斯與花冠對比實際節(jié)油率【1 1 普銳斯油耗，花冠浦耗， 節(jié)浦率， 行駛T 況 L ( 1 0 0 k m ) 1L ( 1 0 0 k m ) 一 北京市區(qū)4 8 l8 1 34 0 8 北京市郊 4 9 17 4 53 4 1 北京綜合 4 9 17 9 53 8 2 轉(zhuǎn)轂測試( G B 廠I 1 8 3 5 2 2 ) 4 7 07 5 53 7 8 轉(zhuǎn)轂測試( 日本1 0 1 5T 況) 4 0 77 6 54 6 9 平均4 6 87 7 53 9 6 1 2 在我國城市公交車與私人乘用車的情況有很 大的不同具體歸納為以下三點： f1 據(jù)統(tǒng)計我國城鎮(zhèn)居民日常出門有7 0 是首 選乘坐公交車我國大部分城市政府都奉行公交車 優(yōu)先的交通政策，我國公交車的年產(chǎn)量和保有量都 居世界第一： ( 2 ) 我國城市公交車大多由市政府補助公交企 業(yè)采購公交車是否符合節(jié)油減排要求，將是政府需 要考慮的一個重要采購原則： ( 3 ) 從技術角度來分析，在城市工況下，公交車 頻繁起步、加速、制動和停車，要額外消耗許多燃油。 表4 列出了在國外四種典型城市工況下汽車制動消 耗能量( 油耗) 所占比例，其算數(shù)平均值達4 7 1 。即 有近一半的燃油是被汽車頻繁制動所消耗的，這就 為混合動力公交車的節(jié)油減排留下了相當大的空 間。 表4 不同工況下汽車制動能耗情況【3 1 行駛工況E C E 一1 5日本1 0 1 5N Y C C U D D S平均 驅(qū)動總能量腳 31 8 915 0 29 4 245 2 0 制動能量，k J 7 6 1 87 2 56 7 020 4 0， 制動能消耗比例2 3 94 8 37 1 1 4 5 14 7 1 正是考慮到以上幾個特點我國至少有7 8 家 汽車企業(yè)將研發(fā)、生產(chǎn)混合動力公交車作為研發(fā)工 作的重點。經(jīng)過近幾年的開發(fā)，雖然已取得了一系列 重大成果但公交車的節(jié)油率并未達到預計的要求， 一輛總質(zhì)量1 5 5t 長1 1m 的混合動力公交車，實際 油耗大多為3 3 3 5I 1 0 0k m 。平均為3 4U 1 0 0k m ；若 傳統(tǒng)1 lm 公交車的平均油耗為4 0U 1 0 0k m ，則節(jié)油 率僅1 5 。分析節(jié)油率難以進一步提高的原因主要 有二個： ( 1 ) 汽車的制動過程十分短暫，一半不超過 1 0s 在短短的幾秒內(nèi)，電機要發(fā)出很大的電流，才 能有效回收制動能量但是電池的充電倍率只有放 電倍率的一半因此電池不能接受大電流充電。理論 上汽車有5 0 6 0 的制動能量可回收實際回收的 制動能量小于2 0 ：最簡單的改進辦法是加大動力 電池容量例如至少加大容量一倍回收的制動能量 可由2 0 增加到4 0 。但這將大大增加整車成本和 汽車自質(zhì)量經(jīng)濟上可能是得不償失的。 ( 2 ) 混合動力公交車若采用停車斷油，甚至滑行 時即斷油，可節(jié)油1 0 左右( 4U 1 0 0k m ) 。實際上國 產(chǎn)柴油機沒有專門為混合動力汽車設計。一般不允 許頻繁地停車斷油否則供油系和廢氣增壓器都可 能損壞嚴重影響柴油機壽命。其次，停車斷油就必 萬方數(shù)據(jù) 萬方數(shù)據(jù) 電動汽車技術發(fā)展趨勢及前景(上)電動汽車技術發(fā)展趨勢及前景(上) 作者：楊孝綸， YANG Xiao-lun 作者單位：東風電動汽車股份有限公司,武漢,430056 刊名： 汽車科技 英文刊名：AUTO MOBILE SCIENCE & TECHNOLOGY 年，卷(期)：2007，(6) 引用次數(shù)：0次 相似文獻(10條)相似文獻(10條) 1.學位論文 李靜紅 混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)設計與仿真分析 2006 混合動力電動汽車(HEV-HybridElectricVehicle)是傳統(tǒng)燃油汽車和純電動汽車相結(jié)合的新車型，具有燃油汽車的動力性能和較低的排放，是當前解 決節(jié)能和環(huán)保問題切實可行的過渡車型方案。 本文敘述了目前混合動力電動汽車的三種主要混合驅(qū)動結(jié)構(gòu)：串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式，并對這三種混合動力系統(tǒng)的工作原理和特點進行了分析 ，在此基礎上針對電力輔助系統(tǒng)的并聯(lián)式混合動力汽車動力傳動系統(tǒng)展開研究。對該系統(tǒng)的五種驅(qū)動模式進行了分析，結(jié)合現(xiàn)行多種設計方法和混合動 力車型的特點，采用考慮汽車自身重量的設計方案，對整車重要部件進行選型以及系統(tǒng)參數(shù)進行設計和計算分析。依據(jù)我國最新出臺的電動汽車標準 ，確定了該電力輔助型混合動力汽車動力性能參數(shù)和整車參數(shù)等。并對驅(qū)動系統(tǒng)的多種控制策略進行對比分析與研究。 在深入分析了電動汽車專用分析軟件Advisor的原理及使用方法的基礎上。在Matlab/Simulink環(huán)境中完成了本文研究的混合動力電動汽車的傳動系 統(tǒng)和控制系統(tǒng)的建模，并在Advisor2002平臺上，建立了電力輔助型混合動力汽車的整車仿真模型。 對電輔助控制策略和SOC扭矩平衡控制策略進行對比仿真分析，并進行變參數(shù)調(diào)節(jié)分析，確定了系統(tǒng)的控制策略方案。將此車型與傳統(tǒng)燃油汽車進行 對比仿真分析，分析結(jié)果表明，此車型驅(qū)動系統(tǒng)在燃油經(jīng)濟性和動力性能等方面均較傳統(tǒng)燃油汽車有較大的改善，是一種可行的混合動力汽車設計方案 。 2.期刊論文 姚方.YAO Fang 油電混合動力汽車概述及其分類 -科技情報開發(fā)與經(jīng)濟2007,17(9) 探討了油電混合動力汽車的分類,分析了油電混合動力汽車系統(tǒng)構(gòu)造及發(fā)展趨勢. 3.學位論文 王智磊 野馬混合動力汽車電機及通訊系統(tǒng)的研究 2006 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，燃油消耗以及尾氣排放已成為人們生活中日益關注的焦點之一。為此，針對汽車行業(yè)，各國政府紛紛出臺相關政策(如提高排 放標準，提倡電動汽車的發(fā)展與使用等)以期望汽車工業(yè)在節(jié)能和壞保方面有所改善。我國政府也已將電動汽車的發(fā)展列入863計劃并寫入了2004年的 汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策中去。電動汽車的發(fā)展已是大勢所趨。 廣義的電動汽車包括純電動汽車和混合動力電動汽車，純電動汽車由于使用電能工作，無排放無污染，因此最終將代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車。但由于目前電池 價格較高并且電池技術仍未突破，純電動汽車的發(fā)展倍受制約，在這種情況下，混合動力電動汽車作為電動汽車的一個重要分支，它的發(fā)展被認為是目 前最為可行方式。 本課題是野馬混合動力電動汽車的開發(fā)與研究，課題來源是四川汽車工業(yè)集團，課題的目的是將該集團生產(chǎn)的野馬汽車改裝成混合動力電動汽車。 本人主要負責對混合動力電動汽車中的電機驅(qū)動系統(tǒng)進行分析，并對電機驅(qū)動系統(tǒng)的通訊問題做了部分研究。 電機驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車關鍵技術之一，這是傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車上所沒有的部分，并且通過分析，混合動力汽車上使用的電機與傳統(tǒng)工業(yè)電機 有著很大的差異，也與純電動汽車上使用的電機也有著一定的區(qū)別。電機驅(qū)動系統(tǒng)的研究暫時還沒有成熟的技術加以借鑒，只能從目前為數(shù)不多的成功 的混合動力汽車產(chǎn)品上得到參考和啟示。本文對目前常用的幾種電機系統(tǒng)進行了分析和比較，并對蘭州環(huán)式電機廠的環(huán)式電機進行了分析。 混合動力電動汽車從動力組合的角度可以分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種結(jié)構(gòu)，每一種結(jié)構(gòu)在具備自身獨有優(yōu)點的同時，也有一些不可避免的缺陷(串聯(lián) 式改裝靈活，控制簡單，但汽車動力性能差；混聯(lián)式能量利用率最高，但動力總成開發(fā)難度大，控制復雜；并聯(lián)式改裝方便，但發(fā)動機優(yōu)化控制難度較 大)，在對這三種結(jié)構(gòu)形式進行分析和比較的基礎上，提出野馬汽車的改裝方案，并進行可行性分析，最終選擇基于蘭州環(huán)電的ISG電機輔助動力改裝方 案，同時給出了此方案下電機系統(tǒng)的作用以及相應的能量控制策略。 另外，電機驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車的組成部分之一，它與其它部分的有效通訊是必不可少的。本文在最后部分，對電機驅(qū)動系統(tǒng)的通訊問題做 了一定的分析，在對CAN總線技術以及對混合動力汽車的結(jié)構(gòu)原理進行分析的基礎上，研究了基于CAN總線的野馬混合動力汽車控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu) 。根據(jù)CAN節(jié)點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，完成了CAN節(jié)點硬件的設計和軟件的初步調(diào)試。并通過實驗，模擬了節(jié)點間的通訊，為整車通訊系統(tǒng)的完善打下了良好的 基礎。 4.期刊論文 李曉丹 新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景 -中國能源2009,31(8) 本文對新能源汽車包括清潔替代燃料汽車、混合動力汽車、純電動汽車的定義、分類和特點進行了總結(jié),綜述了各類新能源汽車最新技術進展及其性 能,通過分析新能源汽車應用現(xiàn)狀,指出純電動汽車和燃料電池汽車推廣應用需解決的問題,對各類新能源汽車的發(fā)展前景進行了展望. 5.學位論文 張林 并聯(lián)混合動力汽車動力系統(tǒng)參數(shù)與控制策略設計及仿真 2006 隨著石油資源的匱乏和大氣環(huán)境的惡化，人們對節(jié)能和環(huán)保的呼聲越來越高。為此各種各樣的電動汽車(EV)脫穎而出。但是由于電池技術在提高其 儲能量方面沒有實質(zhì)性的突破，使得由蓄電池驅(qū)動的純電動汽車的實用性受到了很大的限制。以氫為燃料的燃料電池汽車可能是未來高效清潔汽車的解 決方案之一，但目前離實用還有很大的距離。而融合了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(ICE，汽油機或柴油機)汽車和純電動汽車優(yōu)點的混合動力電動汽車(HEV)成為了緩解 能源和環(huán)境危機的途徑，是解決當前節(jié)能和環(huán)保問題切實可行的過渡方案。 混合動力汽車配備了兩套動力系統(tǒng)，即傳統(tǒng)內(nèi)燃機和電機-蓄電池系統(tǒng)。理論和實踐證明，設計合理、控制精確的混合動力汽車可以大幅度提高汽車 的燃油經(jīng)濟性和降低汽車的環(huán)境污染排放物，同時不犧牲汽車的動力性。但混合動力汽車的雙動力源型式的結(jié)構(gòu)大為復雜，特別是需要一套傳統(tǒng)汽車所 沒有的控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的汽車理論和設計方法不能適用于混合動力汽車。因此，急需發(fā)展一套完備的混合動力汽車的設計和控制方法，以支持混合動力 汽車的產(chǎn)品開發(fā)。 混合動力系統(tǒng)設計有機構(gòu)參數(shù)匹配設計及控制策略設計兩大關鍵性問題。設計的合理與否直接關系到能否滿足混合動力汽車的動力性要求以及改善 燃油經(jīng)濟性和排放性能的目的。本文參照現(xiàn)有常規(guī)車型SC7130整車參數(shù)及動力性要求，針對一種并聯(lián)混合動力汽車(PHV)結(jié)構(gòu)型式，設計了主要機構(gòu)參數(shù) ，并考慮了系統(tǒng)質(zhì)量組成后對這些參數(shù)進行了校正設計，然后介紹了兩種PHV常用的能量分配控制策略-SOC最大化控制策略和模糊邏輯控制策略，設計了 一種再生制動控制策略。 計算機仿真可縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，降低開發(fā)成本，提高開發(fā)效率。本文采用反向式仿真建模方法建立了并聯(lián)混合動力系統(tǒng)仿真模型，并在FTP75城市 、FTP75高速公路、ECE和US06等四個典型循環(huán)下對已設計的并聯(lián)混合動力汽車進行仿真計算，得出了車輛的加速時間、最大爬坡度、各循環(huán)工況下的百 公里油耗、發(fā)動機工作點、電池SOC變化等結(jié)果，證明了本文設計的并聯(lián)混合動力汽車在保證了動力性的前提下，燃油經(jīng)濟性有明顯的提高，同時說明了 本文并聯(lián)混合動力系統(tǒng)設計的合理性。 本文所做的研究對其他結(jié)構(gòu)型式的混合動力系統(tǒng)設計有參考作用。 6.學位論文 覃明園 油電混合動力汽車制動能量回收技術研究 2007 混合動力電動汽車是將新技術和老技術結(jié)合的最可行的產(chǎn)物，它同時具有純電動汽車和傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的優(yōu)點，既具有純電動汽車的高效率和低排 放的性能，還具有傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的行駛里程長和快速補充燃料的性能。混合電動汽車成為當前解決節(jié)能、環(huán)保問題切實可行的過渡方案。油電混合動 力汽車采用內(nèi)燃機和電動機作為動力源，已經(jīng)成為國際公認的解決環(huán)境污染和能源短缺的有效方法。 在所有混合動力汽車節(jié)油技術中，制動量回收技術是非常行之有效的方法之一。它能有效地提高燃油的利用率，從而提高混合動力汽車經(jīng)濟性。本 文就是針對油電混合動力汽車制動能量回收技術進行的研究。首先對現(xiàn)有的混合動力電動汽車的能量再生制動系統(tǒng)控制策略進行探討，其次對帶有制動 能量回收系統(tǒng)汽車制動過程和制動距離進行了分析。然后在傳統(tǒng)汽車液壓制動的基礎上提出應用于混合動力汽車的制動能量回收系統(tǒng)。 本文回收控制系統(tǒng)以ATMEGA16單片機為控制核心，對混合動力電動汽車再生制動系統(tǒng)的控制算法研究；用AVRATMEGA16單片機對制動回收系統(tǒng)的車速 、制動踏板、加速踏板、電池電量等輸入信號的采集和分析；并在電池剩余電量測量中運用單總線技術。經(jīng)過實驗和標定，文中提出的以ATMEGA16單片 機為控制中心的信號采集基本正確。 7.學位論文 張鵬 混合動力仿古車動力傳動系匹配及控制策略的研究 2006 石油資源短缺和環(huán)境污染是當今世界的兩大突出問題，為了解決這兩個問題，很多國家致力于發(fā)展節(jié)能環(huán)保車輛，混合動力 (HybridElectricVehicle)的出現(xiàn)滿足了這一要求?；旌蟿恿﹄妱悠?HEV)是在純電動汽車開發(fā)過程中為有利于市場化而產(chǎn)生的一種既能滿足排放和燃 油經(jīng)濟性要求，又能兼具純電動汽車與燃油汽車優(yōu)點的理想車型，本論文正是為了解決現(xiàn)有仿古車的排放和油耗問題，在不犧牲原有動力性的基礎上 ，以實現(xiàn)延長汽車續(xù)駛里程、提高燃油經(jīng)濟性的設計目標來進行的。 HEV驅(qū)動參數(shù)(發(fā)動機功率、電機功率、電池組功率等)是否合適，直接影響車輛的動力性、燃油經(jīng)濟性和排放性能，也決定著設計車輛能否達到節(jié)能 環(huán)保的要求，其設計計算必須引起足夠的重視。 本文主要介紹了混合動力電動汽車的分類以及各個類型的驅(qū)動條件和使用條件，并結(jié)合實際情況提出了適合于仿古車的的結(jié)構(gòu)形式和今后開發(fā)過程 中應注意的一些關鍵問題。并就該結(jié)構(gòu)形式給出了其各個部件的功率參數(shù)理論計算法，選擇合適的部件參數(shù)，并在此基礎上介紹了串聯(lián)式混合動力的各 種控制策略。 最后，為了完成對控制策略參數(shù)的優(yōu)化，有必要了解一下混合動力汽車仿真的基本方法和ADVISOR仿真軟件的特點和仿真過程。結(jié)合仿真軟件，建立 合理的優(yōu)化匹配求解模型，選擇適當?shù)膬?yōu)化算法，編寫優(yōu)化程序進行控制策略參數(shù)計算。將優(yōu)化前后的結(jié)果進行了對比，通過比較可以看出，優(yōu)化后能 夠更好的符合設計要求，且油耗有所降低?？梢杂脕碜鳛榻窈蠓鹿跑嚥考x擇的基礎，具有一定的實際應用價值。 8.會議論文 楊孝綸 電動汽車技術發(fā)展趨勢及前景 2007 本文對電動汽車技術發(fā)展趨勢和前景作了概略介紹，并從技術經(jīng)濟的角度出發(fā)，對純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車以及動力電池、電 機等關鍵零部件技術，作了綜合評述，展望了電動汽車技術未來發(fā)展前景。 9.學位論文 李銘梔 基于DSP的混合動力汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的研究 2009 混合動力汽車（HEV）是傳統(tǒng)燃油汽車和純電動汽車相結(jié)合的新車型，具有低污染、低油耗的特點，是當前解決節(jié)能、環(huán)保問題切實可行的過渡方案 。而電機驅(qū)動系統(tǒng)作為混合動力汽車中的主要部分，在混合動力汽車中起著至關重要的作用，對其進行研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。 本論文的主要研究工作圍繞混合動力汽車用永磁同步電機控制系統(tǒng)展開，在永磁同步電機數(shù)學模型的基礎上，結(jié)合對混合動力汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)的 要求，提出了最大轉(zhuǎn)矩/電流與最大輸出功率弱磁相結(jié)合的電流矢量控制策略：當汽車處于啟動、加速、爬坡等工況下時，采用最大轉(zhuǎn)矩/電流控制策略 ，滿足混合動力汽車低速時輸出大轉(zhuǎn)矩的要求；當汽車高速行駛或短時超車時，采用最大輸出功率弱磁控制的電流控制策略，滿足混合動力汽車在高速 時能輸出較大功率的要求。 運用Matlab/Simulink對永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)進行了初步的仿真研究，搭建了系統(tǒng)的仿真模型，重點對空間矢量脈寬調(diào)制（SVPWM）技術進行 了詳盡的研究，并得到了電機電流、電壓和轉(zhuǎn)速等響應曲線，為實際系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了理論參照。同時采用TI公司的數(shù)字信號處理器（Digital Signal Processor，簡稱DSP）TMS320F2810為核心控制芯片進行了電機驅(qū)動系統(tǒng)的硬件設計，并結(jié)合軟件算法，得到了具體的實驗調(diào)試結(jié)果。 從仿真結(jié)果和實驗所測數(shù)據(jù)可以看出，本文所設計的永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)用于混合動力汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)中是合理的，基本符合電機驅(qū)動系 統(tǒng)的要求。 10.學位論文 孔慶 混合動力汽車能量管理策略及SOC估計研究 2009 汽車自發(fā)明以來，在給人們帶來方便的同時也給人們帶來了諸多挑戰(zhàn)，比如能源短缺和環(huán)境惡化等。發(fā)展清潔、高效、智能的新型交通工具是交通 可持續(xù)發(fā)展的必然要求，因此，開發(fā)低油耗、低排放的新型汽車成為當今汽車工業(yè)發(fā)展的首要任務。在此背景下，融合了傳統(tǒng)燃油汽車和純電動汽車優(yōu) 點的混合動力汽車（HEV）因其高燃油經(jīng)濟性和低排放，成為目前各國汽車行業(yè)關注的重點和商品化主流。 混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)組成的復雜性決定了能量管理策略設計的復雜性，在滿足動力性能的前提下，能量管理策略控制各個部件之間能量