新能源汽車——混合動力汽車的前景分析

1、【精品文檔】如有侵權，請聯(lián)系網(wǎng)站刪除，僅供學習與交流新能源汽車混合動力汽車的前景分析.精品文檔.序號：           編碼：           重慶理工大學第十七屆“開拓杯”學生課外學術科技作品競賽參賽作品作品名稱：新能源汽車混合動力汽車的前景分析     作品類別：       A自然科學類學術論文 

2、;            類別：A自然科學類學術論文                     B 科技發(fā)明制作C哲學社會科學類學術論文與社會調(diào)查報告新能源汽車混合動力汽車的前景分析摘要：基于環(huán)境和能源問題的日益嚴重，以采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源，形成的技術原理先進、具有新結構的新能源汽車，尤其是混合動力汽車（同時

3、裝備熱動力源和電動力源）占據(jù)了人們的視線。我們知道，自1993年美國率先通過由國家組織，大型汽車公司開發(fā)的模式發(fā)展新能源汽車開始，美國和日本已經(jīng)成為了混合動力汽車（HEV）的最主要開發(fā)和需求市場。豐田，本田等大型汽車公司更是居于領先地位。尤其是2003年以來，HEV市場的大幅增長表明了HEV產(chǎn)業(yè)正在趨于成熟。我國混合動力研究起步較晚，2001年，科技部在“十五”國家科技計劃中設立電動汽車重大專項，選擇新一代電動汽車技術作為創(chuàng)新的主攻方向，組織企業(yè)、高等院校和科研機構聯(lián)合攻關。目前，混合動力汽車已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，我們以混合動力汽車普銳斯（prius）為例，在生產(chǎn)技術和汽車性能層面進行分析，指出混合

4、動力汽車的優(yōu)缺點動力性能并駕齊驅(qū)，但油耗比常規(guī)汽車大幅減少；但成本過高，電池技術的落后還是令人擔憂?；趯旌蟿恿ζ嚢l(fā)展前景的看好，我們現(xiàn)提出一種較為實際的HEV發(fā)展方案60公里行程內(nèi)采用純電力驅(qū)動以電作為基本的動力，而以油彌補蓄電池在儲能方面的缺點，采用并聯(lián)連接驅(qū)動系統(tǒng)。關鍵詞：新能源汽車、混合動力、發(fā)展前景、技術方案一、 新能源汽車的定義和分類1、新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準入管理規(guī)則已于2009年7月1日正式實施，規(guī)則強調(diào)說明：新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技

5、術、新結構的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車（HEV）、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫發(fā)動機汽車、其他新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等各類別產(chǎn)品。其中混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車是當前新能源汽車研究的熱點，目前真正達規(guī)模量產(chǎn)的新能源汽車只有混合動力汽車。2、混合動力汽車(Hybrid Electrical Vehicle,簡稱HEV)是指同時裝備兩種動力來源熱動力源(由傳統(tǒng)的汽油機或者柴油機產(chǎn)生)與電動力源(電池與電動機)的汽車。通過在混合動力汽車上使用電機，使得動力系統(tǒng)可以按照整車的實際運行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動機保持在綜合性能最佳的區(qū)

6、域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。根據(jù)混合動力驅(qū)動的聯(lián)結方式，混合動力系統(tǒng)主要分為以下三類：一是串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)一般由內(nèi)燃機直接帶動發(fā)電機發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳到電池，再由電池傳輸給電機轉(zhuǎn)化為動能，最后通過變速機構來驅(qū)動汽車。二是并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)既可以同時協(xié)調(diào)工作，也可以各自單獨工作驅(qū)動汽車。三是混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)?；炻?lián)式混合動力系統(tǒng)的特點在于內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機械變速機構，兩套機構或通過齒輪系，或采用行星輪式結構結合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機與電動機之間的轉(zhuǎn)速關系。根據(jù)在混合

7、動力系統(tǒng)中，電機的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中占的比重，也就是常說的混合度的不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為微混合動力系統(tǒng)、輕混合動力系統(tǒng)、中混合動力系統(tǒng)、完全混合動力系統(tǒng)這四類。二、 混合動力汽車的產(chǎn)生在美國，自1990年以來，由于環(huán)境和能源問題以及美國加州“零排放車輛法”的推行，各大汽車廠商更加注重對電動汽車的開發(fā)， 1993年9月，美國能源部和三大汽車公司牽頭成立了“新一代汽車伙伴關系(PNGV)”，美國政府通過PNGV與汽車界達成了多種合作研究、開發(fā)協(xié)議，并協(xié)調(diào)政府有關部門，國家實驗室和三大汽車公司的人力、物力資源，開展高效節(jié)能汽車包括HEV的研究。到目前為止新能源汽車特別是混合動力汽車已

8、經(jīng)有了很大的發(fā)展。特別是近幾年混合動力汽車更是以及快的速度發(fā)展。三、 混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀分析（一）市場分析1、國際市場(1)、現(xiàn)在美國、日本和歐洲研究新能源汽車的重心都在混合動力上，并且取得了一定的成績，混合動力汽車的需求量也主要集中在美國和日本，而日本的本田和豐田公司則占據(jù)了絕大部分市場（見圖二表），下面圖表可以清楚的看出來。圖表一：全球混合動力銷量（2004-2008年1-9月，單位:萬輛）圖表二：2005年世界HEV市場，百分比分布 12（2）、混合動力汽車從產(chǎn)生到現(xiàn)在發(fā)展迅速，特別是2003年以來，由于汽車電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，混合動力汽車以直保持高速的發(fā)展狀態(tài)。圖表2：特別是最近幾年更

9、為顯著，例如：2008年1-9月日本混合動力汽車銷量8.22萬占日本汽車銷量比重的2.04%；美國混合動力汽車銷量27.95萬輛占美國汽車銷量比重的2.41%；混合動力汽車的產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)成熟，在不久的將來將會大批量產(chǎn)。2、國內(nèi)市場在我國混合動力（HEV）的研究起步較晚，但是近年來得到了政府、企業(yè)、高校和科研院所的高度重視。2001年，為維護我國能源安全，改善大氣環(huán)境，提高我國本土汽車業(yè)競爭力，力爭實現(xiàn)我國本土汽車業(yè)的跨越式發(fā)展，科技部在“十五”國家科技計劃中設立電動汽車重大專項，從發(fā)展我國汽車產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略高度，選擇新一代電動汽車技術作為創(chuàng)新的主攻方向，組織企業(yè)、高等院校和科研機構聯(lián)合攻關。目前國內(nèi)

10、從事混合汽車研究的主要企業(yè)有東風、一汽、上汽、長安、奇瑞等等。（二）技術現(xiàn)狀分析目前混合動力汽車技術相對于其他新能源汽車技術已經(jīng)較為完善，并且可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。美國和日本是較早研究混合動力新型汽車的國家，因此，他們也掌握了當今混合動力的頂尖技術，特別是本田、豐田和福特的汽車巨頭。1、下面以豐田（Toyota）公司推出的混合動力汽車普銳斯（prius）為例分析。（1）、prius的產(chǎn)生普銳斯是豐田1997年開始批量生產(chǎn)的一款混合動力轎車，至今在全球范圍內(nèi)已累計銷售逾36萬輛。與同等排量的普通汽車相比，混合動力車在市區(qū)行駛的節(jié)油率達到了37.3%47.5%，在市郊行駛的節(jié)油率也達到19.8%36.0

11、%，一般情況下，百公里油耗只有4升左右，大大少于目前普通汽車的油耗。 到現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了第三代，2009年5月第三代prius1.5L以25.98-27.98萬的價格在中國上市。（2）、動力性能分析從引擎參數(shù)圖表：Priu1.5L最大功率：57/5000（50/1200-1540 電動機） kw/rpm最大扭矩：115/4000（400/0-1200 電動機） n.m/rpm最高轉(zhuǎn)速： 最高時速：165 km/h發(fā)動機放置位置：前置 冷卻系統(tǒng)：水冷 氣缸排列形式：直列 氣缸數(shù)：4 氣門數(shù)：16 燃油供給方式：31 增壓形式： 氣缸壓縮比：13.0:1 排量：1497 ml排放標準：歐IV 油耗

12、：4.7 升/百公里眾泰5008 1.5L 時尚型最大功率：78/6000kw/rpm最大扭矩：134/4500n.m/rpm最高轉(zhuǎn)速： 最高時速：145Km/h發(fā)動機放置位置：前置 冷卻系統(tǒng)：水冷 氣缸排列形式：L形 氣缸數(shù)：4 氣門數(shù)：16 燃油供給方式：多點電噴增壓形式： 氣缸壓縮比：95 排量：1599 ml排放標準：歐IV 油耗：1037 升/百公里可以看出：發(fā)動機最大功率為57KW，最大時速為165Km/h,油耗僅為4.7 升/百公里，且加速性能良好，0-100米加速僅需9.66s.與同等排量的常規(guī)燃料發(fā)動機相比動力性能毫不遜色，且油耗僅為同等排量常規(guī)燃料汽車的50%。（3）、驅(qū)動

13、聯(lián)接方式Prius采用的是最為先進的混聯(lián)式聯(lián)結方式?；炻?lián)式動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的功率輸出和電機的運轉(zhuǎn)。它綜合了電動機和發(fā)動機兩大動力優(yōu)點的新一代動力系統(tǒng)。各取其所長的動力單元。它高水平地滿足了現(xiàn)代汽車對低油耗、低尾氣排放量的要求，加速良好，運行安靜。它絕不是僅單純地配置了電動機和發(fā)動機，而是利用最新研究成果的尖端技術，理想地將兩種動力進行優(yōu)化匹配的結果。根據(jù)行駛條件的不同，可以僅靠電動機驅(qū)動力來行駛，或者利用發(fā)動機和電動機驅(qū)動行駛。另外還安裝有發(fā)電機，所以可以一邊行駛，一邊給HV蓄電池充電。綜上;混合動力汽車技術特征已經(jīng)達到了常規(guī)燃料汽車的性能，且在經(jīng)濟性和環(huán)保型有相當?shù)?/p>

14、優(yōu)勢。2、當前混合動力汽車發(fā)展的瓶頸（1）、價格是致命的弱點雖然混合動力汽車的技術已經(jīng)比較成熟了，但高額的成本是阻礙普及發(fā)展的一個重要因素。比如說大部分自主廠家所熱衷的混合動力，一般的中度混合動力的平均成本要比同類型的汽油車貴30%到50%。也就是說同是十萬元的車型，混合動力售價至少貴3到5萬元。強混合動力更貴，如比亞迪F3DM，其14.98萬的售價幾乎可以購買三輛售價為5.98萬的F3智能白金版實用型G-i。因為多了一套系統(tǒng)，就比言行的拉高了混合動力的成本。要想將節(jié)油車型推而廣之，就有必要補貼這個差價。財政部雖然發(fā)布了混動最高補貼5萬元、純電動最高補貼6萬元、燃料電池車最高補貼25萬元的標準

15、，但不能直接反映在車價上的補貼，對消費者來說就是一張畫在紙上的大餅，中看不中吃。（2）、電池技術是制約它發(fā)展的一個重要因素。新能源汽車的動力電池本身還遠不夠成熟。鉛酸電池嚴重污染環(huán)境，早已退出主流應用;鎳氫電池雖然是目前商用化主流，但主要指標的實驗室數(shù)據(jù)均低于鋰電池，且理論上基本不存在提升空間;鋰電池盡管性能優(yōu)越，安全性尚不能得到保證。國內(nèi)企業(yè)研發(fā)的電動車大多數(shù)采用的恰好就是鋰電池。一方面，故障率能夠達到百萬分之一級別的并不多。另一方面，不成熟的技術一旦大規(guī)模商業(yè)化也可能引發(fā)新的社會問題。就其技術本身來看，上述三種形式的動力電池，目前能達到的壽命僅為35年，國家給了新能源車價格上的一定量補貼，

16、可是占據(jù)整車成本將近一半的電池，在三年壽終正寢的時候，誰來補貼更換的高額費用呢?由于電池技術限制，大部分的新能源汽車電池續(xù)航里程十分有限，純電動汽車的續(xù)航里程為110Km，僅為普通汽車的1/5;所以現(xiàn)在混合汽車的主要動力源還是內(nèi)燃機。那么混合動力汽車要有所突破直至完全擺脫以傳統(tǒng)內(nèi)燃機提供動力，就必須在電池技術上有所突破。四、混合動力汽車的發(fā)展前景從以上分析可以看出，新能源汽車中的純電動汽車由于不可能在現(xiàn)階段被市場所接納，然而油電混合動力汽車在技術上已經(jīng)成熟，是近期內(nèi)可以產(chǎn)業(yè)化的車輛。也是現(xiàn)階段新能源汽車的熱點。因此近期新能源汽車的發(fā)展方向還是混合動力汽車，混合動力汽車具有相當好的發(fā)展前景。隨著

17、電池技術的發(fā)展，混合動力汽車的主要動力會向電動機發(fā)展，并最終實現(xiàn)純電動汽車，現(xiàn)提出一種比較實際的混合動力汽車發(fā)展方案。1、本方案的基本構想是：在60公里運行距離內(nèi)，將使用蓄電池作為動力，以解決居民們上下班所需用到的能源，在我國絕大多數(shù)大、中城市行駛可不用一滴汽油；而且，采用晚上的低谷電充電，省掉了修建抽水蓄能電站的投資；僅在居民作長距離旅行在高速公路上以較高速度行駛時，才改用“油”，以彌補蓄電池儲能的不足！2、本方案是以油電混合技術為基礎，但又和傳統(tǒng)的油電混合動力汽車有所不同。傳統(tǒng)油電混合動力汽車的基本思想，是以內(nèi)燃機作為基本的動力，而以電彌補內(nèi)燃機在耗油和污染方面缺點。本方案（電油混合動力汽車）的基本思想，是以電作為基本的動力，而以油彌補蓄電池在儲能，亦即在如何維持較長持續(xù)里程方面的缺點?；究偝刹贾萌鐖D：3、本方案采用并聯(lián)連接驅(qū)動系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)如圖，該系統(tǒng)中采用二自由度行星齒輪機構作為減速器。當汽車滿載加速行駛時，內(nèi)燃機和電動機同時工作，共同提供汽車所需動力；當汽車等速或輕載行駛時，汽車所需動力主要由電動機提供，電動機通過二度自由度行星齒輪機構減速，這是內(nèi)燃機只提供最小轉(zhuǎn)矩和最小功率；汽