【車用混合動力系統(tǒng)構(gòu)型與性能對比探析11000字（論文）】

I車用混合動力系統(tǒng)構(gòu)型與性能對比分析摘要在目前，混合動力汽車是一款被廣泛認(rèn)可和推崇的節(jié)能環(huán)保型和最具有實(shí)用價(jià)值的汽車。該車是在全球生態(tài)環(huán)境日益惡化的大背景下應(yīng)運(yùn)而生，主要是因?yàn)楦鲊鴮Νh(huán)境問題不斷重視，要求一種新的能源替換交通工具原來使用的燃料，基于此混合動力汽車也就向社會大眾面世了。毫無疑問，這種車型的產(chǎn)生以及運(yùn)用減少了大量二氧化碳的排放，一定程度上減輕了汽車對環(huán)境造成的惡劣影響。筆者在文中從該車的結(jié)構(gòu)和工作原理角度探析其現(xiàn)狀以及廣闊的發(fā)展前景，并對其發(fā)展前景進(jìn)行了預(yù)測。關(guān)鍵詞：混合動力汽車結(jié)構(gòu)發(fā)展目錄TOC\o"1-3"\h\u209521.緒論 134111.1研究背景 186981.2研究意義 1109861.3混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀 299511.3.1國外混合動力汽車研究現(xiàn)狀 2277491.3.2國內(nèi)混合動力汽車研究現(xiàn)狀 6139702.混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 9294332.1串聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng) 10275022.2并聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng) 11158102.3混聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng) 1214373.混合動力汽車的優(yōu)缺點(diǎn)分析 14234853.1混合動力汽車的優(yōu)點(diǎn) 14209203.1.1極佳的燃油經(jīng)濟(jì)性能 14169983.1.2低排放 1413923.2混合動力汽車的缺點(diǎn) 1557015.2.1仍需汽油 15190385.2.2成本高 15237995.2.3在高速公路上表現(xiàn)不佳 15123984混合動力汽車發(fā)展過程中需要解決的問題和相應(yīng)措施 1531914.1關(guān)鍵技術(shù)問題 15195824.1.1能量儲存裝置 16188674.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù) 16115644.1.3混合動力汽車制動 16308884.2發(fā)展措施 17243004.2.1降低成本 1747754.2.2國內(nèi)汽車企業(yè)自主創(chuàng)新 17168515.總結(jié) 177018參考文獻(xiàn) 191.緒論1.1研究背景到2020年，中國已經(jīng)成為世界第二大石油進(jìn)口國。中國消耗550萬桶/天的石油，其中220萬桶/天是進(jìn)口的。該報(bào)告預(yù)測，2021年中國的原油進(jìn)口量將達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的1.1億噸，首次突破1億噸大關(guān)，比去年增長21％，成品油進(jìn)口量將增長約40％，達(dá)到4000萬噸。盡管中國地域遼闊，資源種類多樣豐富，但中國的石油資源在很大程度上仍依賴進(jìn)口。進(jìn)口國家主要來自沙特阿拉伯，俄羅斯，伊拉克，安哥拉等國家，隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油的消費(fèi)也在增加。其次，發(fā)展混合動力汽車有助于減少溫室氣體排放和空氣污染?？刂茰厥覛怏w排放已成為全人類面臨的一個主要問題，中國已是世界上最大的溫室氣體排放國，而公路運(yùn)輸二氧化碳排放占整個人類碳排放很大的比重。(圖1．1)因此，降低公路運(yùn)輸汽車的碳排放，將可以有效控制溫室效應(yīng)。圖1．1公路運(yùn)輸C02排放占整個人類碳排放的比重1.2研究意義面對高昂的能源成本以及消費(fèi)者和政府對環(huán)境保護(hù)的日益重視，世界各地的汽車制造商都在加大對替代能源汽車技術(shù)開發(fā)的投資?；旌蟿恿ζ嚨膹V泛采用可以大大減少燃料消耗，溫室氣體排放和空氣污染，有效降低PM2．5值。首先，發(fā)展混合動力汽車能降低石油消耗。就我國而言，可減少對進(jìn)口石油的依存度，從而提高我國的能源安全?；旌蟿恿ζ嚾绻麖V泛應(yīng)用于公路運(yùn)輸，將大大減少汽車的生命周期碳排放，從而有助于提高我們應(yīng)對氣候變化的能力并促進(jìn)可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展。如圖1.2所示，與使用汽油的內(nèi)燃機(jī)汽車相比，HEV可將一氧化碳排放量減少75％，氮氧化物排放量減少40％。純混合動力汽車更加有效，將一氧化碳排放量減少多達(dá)99％，并將一氧化氮污染減少約一半。全生命周期排放，主要假設(shè)包括：內(nèi)燃機(jī)汽車每百公里耗油5．6升，混合動力汽車百公里耗油3．9升，純混合動力汽車百公里消耗20千瓦時(shí)，插電式混合動力汽車純電驅(qū)動占66％，煤炭發(fā)電比例為60％：煤炭發(fā)電站的能源效率為48％：選擇性催化還原技術(shù)的滲透率達(dá)80％，實(shí)現(xiàn)氮氧化物90％的去除率，下輛排放符合歐6標(biāo)準(zhǔn)圖1．2發(fā)展電動汽下有助予中國降低碳排放并解決空氣污染問題數(shù)據(jù)來源：溫室氣體減排成本曲線：麥肯錫1.3混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀1.3.1國外混合動力汽車研究現(xiàn)狀20世紀(jì)90年代初以來，混合動力汽車的開發(fā)就得到了美國、日本以及西歐等許多發(fā)達(dá)國家的高度重視，并已取得了重大的成果。（1）美國1976年7月，美國國會通過了《混合動力汽車和混合動力汽車研究與開發(fā)和試制汽車試驗(yàn)法》，以通過立法，政府資助和財(cái)政補(bǔ)貼加快混合動力汽車的發(fā)展。1991年，通用汽車，福特汽車公司和克萊斯勒汽車公司共同同意成立高級電池聯(lián)盟（USABC），共同研究和開發(fā)新一代混合動力汽車所需的高能電池，并與能源部簽署了協(xié)議1991年至1995年，美國將投資2.26億美元，用于混合動力汽車的高能電池。1993年9月，美國啟動了“新一代車輛合作伙伴計(jì)劃”（PNGV）計(jì)劃。美國能源部與三大汽車公司簽署了混合動力汽車開發(fā)合同。在美國47個州的21個聯(lián)邦實(shí)驗(yàn)室和51所大學(xué)中進(jìn)行了1,200多個PNGV研究項(xiàng)目。PNGV計(jì)劃使美國汽車技術(shù)創(chuàng)新成為一項(xiàng)國家倡議。其中，通用汽車公司投資1.48億美元，福特汽車公司投資1.38億美元，克萊斯勒汽車公司投資8480萬美元，進(jìn)行了為期5年的研發(fā)工作，并于1998年投資了北美國際汽車公司。車展上展示了原型車。2007年通用汽車公司共向市場推出4款混合動力車型，2007年3月日內(nèi)瓦車展上通用推出了Escalade混合動力車，它是全球第-款應(yīng)用節(jié)能混合動力技術(shù)的大型豪華SUV,采用雙模式混合動力技術(shù)。并且在車展上宣布到2012年，通用至少推出16款混合動力新車。通用汽車第二代混合動力系統(tǒng)基于原有輕度混合動力技術(shù)，該混合動力系統(tǒng)己應(yīng)用在土星Vue、土星Aura以及雪佛蘭Malibu等車型上，并獲得了汽車業(yè)和消費(fèi)者充分認(rèn)同。在混合動力公交客車的開發(fā)和運(yùn)營方面?，F(xiàn)在美國有30多家組織機(jī)構(gòu)研究混合動力城市客車技術(shù)，美國紐約在1998年提供首批10輛BAE-Orion串聯(lián)式混合動力公交客車的示范運(yùn)營，在西雅圖，通用公司首先推出了GMAllison并行式混合動力公交客車進(jìn)行運(yùn)營，目前有超過500輛此類客車在包括休斯頓、紐約、洛杉磯和舊金山等超過28個北美城市運(yùn)行，今年該公司已獲得美國境內(nèi)各城市超過1500臺訂單。表1.1列出部分正在進(jìn)行的AVTA混合動力城市客車的概況【3】。（2）日本長期以來，日本出于能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)以及考慮占領(lǐng)未來世界汽車市場的多重考慮，高度重視混合動力汽車的研發(fā)。從目前的世界情況來看，日本是混合動力汽車技術(shù)發(fā)展最快的國家之一，特別是在混合動力汽車的產(chǎn)品開發(fā)方面，日本處于世界領(lǐng)先地位。1965年，通產(chǎn)省將混合動力汽車正式列入國家項(xiàng)目，并開始開發(fā)混合動力汽車。1967年，日本混合動力汽車協(xié)會成立，以促進(jìn)混合動力汽車的發(fā)展。1971年，日本通產(chǎn)省制定了《混合動力汽車發(fā)展計(jì)劃》。表1.1部分正在進(jìn)行AVTA的混合動力城市客車概況運(yùn)輸機(jī)構(gòu)紐約市政運(yùn)輸局金縣城市交通局波利斯公共交通公司車型OrillVI.NewFlyerDE60LFEbus長/寬/高(m)12200/2590/335018500/2590/33506700/2340/2610車輛總質(zhì)量/整車整備質(zhì)量(kg)19296/1444230295/202308845/6578乘客數(shù)(人)445822座+1輪椅發(fā)動機(jī)及排量(L)CumminsISB,5.9CaterpillarC9,8.8CapstoneModel330最大功率201/2500246/2100Micro--turbine(kW/(r/min))894/16001420/1300額定功率30kW最大轉(zhuǎn)矩超低硫柴油超低硫柴油最高車速64.4km/h(N.m/(r/min))串聯(lián)式并聯(lián)式柴油燃油交流感應(yīng)電動機(jī)，額交流感應(yīng)電動機(jī)，串聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)定功率335kW額定功率75kW,交流感應(yīng)電動機(jī),電動機(jī)永磁電機(jī),.峰值功率150kW空冷發(fā)電機(jī)額定功率214kW.蓄電池鉛酸電池鎳氫電池48塊鎳鎘電池1991年，日本通產(chǎn)省制定了“第三次混合動力汽車普及計(jì)劃”，提出到2000年日本的混合動力汽車年產(chǎn)量應(yīng)達(dá)到10萬輛，混合動力汽車的數(shù)量應(yīng)達(dá)到20萬輛。1997年12月，豐田汽車公司首先在日本市場推出了世界上第一輛量產(chǎn)的混合動力汽車“PRIUS”，它在節(jié)能和耐用性之間找到了完美的結(jié)合點(diǎn)。該車于2000年7月開始出口到北美，同年9月開始出口到歐洲?，F(xiàn)在，它已在全球20多個國家/地區(qū)銷售。2008年5月17日，豐田汽車（ToyotaMotor）宣布其普銳斯（Prius）汽油電混合動力車的全球銷量已突破100萬輛。根據(jù)豐田汽車公司的測試，與在城市條件下相同排量的花冠汽車相比，普銳斯汽車可節(jié)省44.4％的燃油。在郊區(qū)，節(jié)油率為29.7％，總體節(jié)油率為40.5％。有關(guān)統(tǒng)計(jì)表明，豐田汽車公司已經(jīng)占據(jù)了混合動力汽車全球90％的市場份額。豐田緊隨Prius的Estima混合動力車和Crown的軟混合動力系統(tǒng)。豐田公司在普及混合動力系統(tǒng)方面處于世界領(lǐng)先地位，以降低油耗，降低排放并改善駕駛性能。2002年4月，本田將其思域混合動力車引入美國市場。本田汽車公司的Insight混合動力汽車已經(jīng)投放市場。雅閣混合動力車于2004年12月在美國推出，是本田繼Insight和Civic之后在美國的第三款混合動力車，也是本田首款混合動力中級轎車。本田汽車公司預(yù)計(jì)混合動力車將在2013年或2014年占其銷量的10％。日產(chǎn)的Tino混合動力車在國內(nèi)外銷售良好。日產(chǎn)實(shí)施了“2010年日產(chǎn)綠色計(jì)劃”，到2010年不僅將批量生產(chǎn)自己的混合動力汽車，還將在日本和美國銷售燃料電池（電動）汽車。此外，該公司在2010年還將為日本市場提供100公里的油耗，僅3L的節(jié)油汽車和無污染混合動力汽車。日本貿(mào)易部在2007年表示，將在未來五年內(nèi)支出17億美元。政府希望到2010年將混合動力汽車的價(jià)格降低到24,660美元，到2020年降低到16,440美元，并開發(fā)一種更便宜的混合動力汽車。（3）歐洲西歐擁有非常成熟的混合動力汽車市場和商業(yè)推廣混合動力汽車產(chǎn)品的市場環(huán)境。與美國相比，歐洲更主張追求完美的零污染純混合動力汽車。歐洲城市混合動力汽車協(xié)會成立于1990年，目前在歐洲共同體有60個參與城市，幫助它們進(jìn)行可行性研究并安裝必要的設(shè)備，并為城市混合動力汽車的運(yùn)行提供指導(dǎo)。（1）德國政府高度重視環(huán)境保護(hù)，并在混合動力汽車的研發(fā)上投入了大量資金。1971年，成立了城市混合動力汽車運(yùn)輸公司（GES），以積極組織混合動力汽車的研究和開發(fā)。1991年，300輛混合動力汽車在拜耳州投入運(yùn)營。Duo，德國制造的并聯(lián)混合動力汽車已有小批量生產(chǎn)，在德國已經(jīng)開始出租。拜耳州還預(yù)留了400萬馬克，以補(bǔ)貼混合動力汽車價(jià)格的30％。此外，漢堡市已經(jīng)主動補(bǔ)貼了汽車價(jià)格的25％，旨在鼓勵用戶購買混合動力汽車采取有效的促進(jìn)措施。（2）英國是世界上混合動力汽車生產(chǎn)最先進(jìn)，使用最廣泛的國家，已有50年的歷史。在1980年代中期，英國有12萬輛混合動力汽車在運(yùn)營。自1979年以來，英國汽車設(shè)計(jì)公司International一直在開發(fā)混合動力汽車，例如Lucas和Bedford電動送貨車和四門轎車。1991年克羅德里蓄電池公司投資建立混合動力汽車生產(chǎn)集團(tuán)，研制成MOL-C3型混合動力汽車，行程130km.2004年，英國和法國合作開發(fā)柴-電混合動力車，英國交通部與法國標(biāo)致雪鐵龍公司、英國的零部件供應(yīng)商Rieardopie和QinetiQLtd合作，開發(fā)出一種柴油-電力混合動力車。據(jù)介紹，這款車是當(dāng)前最潔凈的碳燃料汽車，它的二氧化碳排放量大約是89.5g/km,低于豐田Prius的104g/km.（3）依維柯和安薩爾多為意大利熱那亞市設(shè)計(jì)并建造了10輛混合動力城市公交車。該車使用2.5升，36.78kW柴油發(fā)動機(jī)和35kW發(fā)電機(jī)。車輪由110kW感應(yīng)電動機(jī)通過減速器驅(qū)動。自1996年以來，熱那亞市公交車一直使用這些混合動力城市公交車正常運(yùn)行。該汽車僅由電池驅(qū)動的電動機(jī)驅(qū)動，占行駛周期的30％。到1997年，有60％的車輛仍在使用中，主要問題是將電池與柴油發(fā)動機(jī)匹配。通過底盤測功機(jī)測試，在歐洲城市工作周期內(nèi)，排放量減少了80％。（4）丹麥的Scania也制造了許多混合動力城市客車，其中有6輛在1996年提供給GreaterStock-holm公交，還有3輛提供給Luxembourg。Luxembourg的30座城市客車使用2.0L大眾的發(fā)動機(jī)，AllisonTransmission串聯(lián)式混合動系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)運(yùn)行在恒定轉(zhuǎn)速以降低排放，發(fā)電動機(jī)為鉛酸(VRLA)蓄電池充電。驅(qū)動系統(tǒng)由兩個感應(yīng)電動機(jī)和減速齒輪組成。該車的最高時(shí)速為65kW/h,可使用純電動模式驅(qū)動。1.3.2國內(nèi)混合動力汽車研究現(xiàn)狀中國的新能源汽車產(chǎn)業(yè)始于21世紀(jì)初。2001年，新能源汽車研究項(xiàng)目被列為“十五”國家高新技術(shù)研究開發(fā)計(jì)劃（863計(jì)劃）的十二個重大項(xiàng)目之一，明確了我國混合動力汽車發(fā)展戰(zhàn)略的基本原則，提出了加油電池汽車，混合動力汽車，純混合動力汽車三種模型為“三縱三縱”，動力總成控制系統(tǒng)，驅(qū)動電機(jī)，動力電池三項(xiàng)通用技術(shù)為“三橫三縱”布局，規(guī)劃以汽油車為起點(diǎn)，以氫車為戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。通過組織企業(yè)，高等學(xué)校和科研機(jī)構(gòu)，國家，地方，企業(yè)，大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)集中起來共同解決關(guān)鍵問題，如表1.2所示。為此，自2001年10月以來，國家共安排此項(xiàng)重大科技專項(xiàng)資金8.8億元。截至2005年底，“863”混合動力汽車重大項(xiàng)目全部通過驗(yàn)收，混合動力汽車研究取得階段性成果?！笆晃濉币詠?，中國提出了“節(jié)能新能源汽車”戰(zhàn)略，政府高度重視新能源汽車的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在2004年5月于北京舉行的世界氫大會上，中國自主研發(fā)的燃料電池汽車和客車原型與世界領(lǐng)先的梅賽德斯·奔馳原型一起展出，并在世界范圍內(nèi)廣受贊譽(yù)。將在10月舉行的世界清潔汽車挑戰(zhàn)賽之外，我國自主研發(fā)的燃料電池汽車在七項(xiàng)大獎中獲得了五項(xiàng)A（正弦跳躍高速，噪音，排放，能源消耗和溫室氣體排放的五個指標(biāo)的最高排名）），具有較高技術(shù)性能和可靠性的燃料電池城市客車在挑戰(zhàn)中也取得了不錯的成績。經(jīng)過兩個五年計(jì)劃的發(fā)展，中國新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展取得了長足的進(jìn)步，中國自主開發(fā)的純電動，混合動力和燃料電池三大新能源汽車產(chǎn)品已經(jīng)發(fā)布。2007年9月8日，首批30臺東風(fēng)混合動力電動客車在武漢正式交付用戶，標(biāo)志著中國首批自主研發(fā)的電動客車實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)和銷售。東風(fēng)混合動力客車采用11m東風(fēng)客車底盤，其驅(qū)動系統(tǒng)配備了康明斯電控柴油機(jī)。風(fēng)冷開關(guān)磁阻電機(jī)和高性能鎳氫電池用作輔助電源，以并聯(lián)方式參與驅(qū)動。內(nèi)置可靠的強(qiáng)大電氣安全系統(tǒng)，智能儀表可以實(shí)時(shí)顯示車輛的工作狀態(tài)和故障模式。與配備六缸發(fā)動機(jī)的燃油公交車相比，該車的動力性能大致相同，最高時(shí)速超過80km/h，但可以顯著減少廢氣排放（約50％），可節(jié)省燃油消耗降低了30％以上，車外噪音也可以降低2分貝。2007年12月，由長安汽車自主研發(fā)的中國第一款混合動力汽車逸捷遜HEV正式下線。已通過國家測試機(jī)構(gòu)的測試。動力性能接近參考車輛的水平，綜合燃料消耗降低了近17％，排放達(dá)到了歐3標(biāo)準(zhǔn)。[4]表1.2國內(nèi)混合動力整車研究相關(guān)單位城市研發(fā)單位(學(xué)校)車型重慶長安混合動力轎車蕪湖奇瑞混合動力轎車長春一汽混合動力大巴、混合動力轎車二汽混合動力大巴、混合動力轎車武漢武漢理工大學(xué)混合動力大巴哈爾濱中強(qiáng)混合動力大巴天津清源混合動力大巴、混合動力中巴.北京博大混合動力大巴北京理工大學(xué)混合動力大巴.北京工業(yè)大學(xué)混合動力大巴北京交通大學(xué)混合動力垃圾清掃車上海同濟(jì)大學(xué)混合動力轎車上汽混合動力大巴比亞迪混合動力轎車湘潭湘電混合動力大巴長沙長豐混合動力越野車深圳五州龍混合動力大巴明華混合動力中巴廣州華南理工大學(xué)混合動力大巴鄭.州宇通混合動力大巴合肥安凱.混合動力大巴廈門金龍混合動力大巴上海大眾，長安，奇瑞，ZTO，北汽福田，京華客車等八家企業(yè)生產(chǎn)的500余輛節(jié)能和新能源汽車已交付北京奧組委為奧運(yùn)會服務(wù)。同年，北京客車集團(tuán)與北汽福田汽車有限公司簽訂了購買800輛混合動力汽車和底盤的采購協(xié)議，這是中國最大的新能源汽車交易合同。2009年初，國務(wù)院發(fā)布了《汽車產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》，首次提出實(shí)施新能源汽車發(fā)展戰(zhàn)略?！兑?guī)劃》明確提出:到2012年新能源整車要達(dá)到50萬輛產(chǎn)能，占乘用車總產(chǎn)量的5%。2009年1月，財(cái)政部、科技部等部門制定了《節(jié)能與新能源汽車示范推廣財(cái)政補(bǔ)助資金管理暫行辦法》，在北京、上海、重慶、長春、大連、杭州、濟(jì)南、武漢、深圳、合肥、長沙、昆明、南昌等13個城市開展節(jié)能與新能源汽車示范推廣試點(diǎn)工作(“十城千輛"計(jì)劃)，以財(cái)政政策鼓勵在公交、出租、公務(wù)、環(huán)衛(wèi)和郵政等公共服務(wù)領(lǐng)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(bǔ)助。在激勵政策的鼓舞下，國內(nèi)汽車企業(yè)紛紛增加對混合動力汽車及相關(guān)零部件的研發(fā)投入，我國混合動力汽車產(chǎn)業(yè)正在進(jìn)入高速發(fā)展的新階段。2009年1~11月，新能源商用車(主要是液化石油氣客車、液化天然氣客車、混合動力客車等)銷量同比增長178.98%，至4034輛。從09上海車展可以看到企業(yè)在混合動力產(chǎn)品的巨大投入，見表1.3所示。表1.3我混合動力汽車生產(chǎn)現(xiàn)狀企業(yè)車型類型企業(yè)車型類型上汽上海牌燃料電池轎車燃料電池奇瑞A3-ISG混合動力榮威750轎車混合動力風(fēng)云2BSG混合動力城市公交車.純電動IG概念車純電動混動城市公交客車混合動力吉利遠(yuǎn)景電子等平衡動力版混合動力依維可寶迪電動車純電動廣汽A-HEV概念車混合動力東風(fēng)風(fēng)神BSG混合動力華晨EV概念車純電動風(fēng)神iCar純電動長城歐拉純電動比亞迪F3DM雙模電動長豐獵豹CS7混合動力E6純電動青年蓮花競悅純電動海馬Me純電動長安E301混合動力眾泰Mpe純電動杰勛混合動力眾泰2008EV純電動為了加快混合動力汽車的發(fā)展，2010年6月，財(cái)政部等多部委聯(lián)合發(fā)布關(guān)于在上海，長春，深圳，杭州，合肥等五個城市設(shè)立新能源汽車私人購置補(bǔ)貼試點(diǎn)項(xiàng)目的通知，啟動新能源汽車私人購置補(bǔ)貼試點(diǎn)項(xiàng)目。插電式混合動力汽車最高補(bǔ)貼5萬元，純混合動力汽車最高補(bǔ)貼6萬元。中國的混合動力汽車發(fā)展將與世界其他國家競爭。在“十二五”期間，中國新能源汽車將正式進(jìn)入工業(yè)化發(fā)展階段：2011年至2015年，將進(jìn)入工業(yè)化階段，并在新能源汽車領(lǐng)域大力推廣新能源城市客車，混合動力汽車和小型混合動力汽車。全社會。在“十三五”期間（2016-2020年），中國將逐步普及新能源汽車，多能源混合動力汽車，插電式混合動力汽車和氫燃料電池汽車將逐步進(jìn)入普通家庭。麥肯錫公司根據(jù)對傳統(tǒng)汽車發(fā)展的研究，與世界先進(jìn)水平相比，我國已經(jīng)有30多年的歷史，但是在諸如混合動力汽車等新能源汽車領(lǐng)域，幾乎站在同一起跑線上線和關(guān)鍵零件技術(shù)平臺，同樣的專家認(rèn)為，發(fā)展水平的最大差距不超過五年。即使在某些地區(qū)，它也達(dá)到了世界領(lǐng)先水平。2.混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)混合動力汽車的三種主要驅(qū)動系統(tǒng)是串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)驅(qū)動系統(tǒng)。串聯(lián)混合動力其實(shí)就是把電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)串聯(lián)起來。其基本組成如圖1所示：2.1串聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)圖1串聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)從實(shí)際來說，在實(shí)際應(yīng)用中，列車驅(qū)動機(jī)構(gòu)與串聯(lián)式機(jī)構(gòu)相同，然后加裝一個蓄電池，使這個蓄電池起到峰值能量機(jī)構(gòu)的作用，這樣，電動機(jī)驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)速就可以與內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速完全解耦，這樣就可以解決調(diào)速問題，不需要齒輪箱，而且內(nèi)燃機(jī)的功率輸出可以與發(fā)電機(jī)解耦，使內(nèi)燃機(jī)始終工作在最佳狀態(tài)，從而能夠提高燃油經(jīng)濟(jì)性。由此可見，串聯(lián)的內(nèi)燃機(jī)和電機(jī)是通過電連接而不是通過機(jī)械連接。它的工作模式有以下幾種：1.內(nèi)燃機(jī)與發(fā)動機(jī)一起工作，使電機(jī)產(chǎn)生電能，驅(qū)動車輛前進(jìn)。如果內(nèi)燃機(jī)的工作功率大于驅(qū)動功率，則電池充電，功率增加；反之，電池放電，功率減少；2.當(dāng)內(nèi)燃機(jī)不工作的時(shí)候，此時(shí)只由電機(jī)來帶動汽車動起來，這種現(xiàn)象往往在城市中低速行駛且電量充足的時(shí)候；3.汽車下坡或者減速時(shí)，此時(shí)內(nèi)燃機(jī)是不運(yùn)行的，所以電機(jī)能夠給電池充電。在這三種類型中，最簡單的顯然是串聯(lián)混動，它的控制策略的設(shè)計(jì)修改也最簡單。串聯(lián)混動因?yàn)楸容^單一，所以也會有很多的缺點(diǎn)：1.內(nèi)燃機(jī)不能直接驅(qū)動車輪，要經(jīng)歷兩個轉(zhuǎn)換才能驅(qū)動，消耗能量，成本高；2.由于電機(jī)需要一直驅(qū)動汽車，串聯(lián)式混合動力汽車需要一個大的和一個小的動力電機(jī)，導(dǎo)致成本很高；3.它的內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)都不可用于驅(qū)動，浪費(fèi)資源。2.2并聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)令電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)通過并聯(lián)構(gòu)成并聯(lián)混動結(jié)構(gòu)從而來帶動汽車行駛，其基本組成如圖2所示：圖2并聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)在并聯(lián)式混合動力中，電動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的動力一般通過機(jī)械聯(lián)軸器連接，輸入和輸出的速度應(yīng)保持固定比例，如下圖所示：并聯(lián)式混合動力車相當(dāng)于在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車上增加一個電動馬達(dá)系統(tǒng)和一個電池，并聯(lián)的模式比串聯(lián)的多一些。與串聯(lián)式混合動力車相比，并聯(lián)式車輛的發(fā)動機(jī)不需要使用其全部動力來驅(qū)動車輛，因此只需要一個小的發(fā)動機(jī)，降低了生產(chǎn)成本。由于發(fā)動機(jī)和內(nèi)燃機(jī)都能為車輛提供動力，并聯(lián)混合動力的功率略高。2.3混聯(lián)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)混合動力汽車是結(jié)合了串并聯(lián)的優(yōu)勢來產(chǎn)生輸出，典型混聯(lián)結(jié)構(gòu)如圖3所示：圖3混聯(lián)混合動力汽車圖中的離合器用來實(shí)現(xiàn)串聯(lián)和并聯(lián)之間的切換，離合器分開即為串聯(lián)，反之則是并聯(lián)。混合動力汽車傳統(tǒng)上不像串聯(lián)汽車那樣有變速器，這提高了變速器的效率，減少了汽車的整體重量；混合動力汽車的電動機(jī)和馬達(dá)可以一起驅(qū)動汽車。然而，由于復(fù)雜的駕駛模式，混合動力汽車的控制策略對汽車公司的要求更高。沒有變速箱的混合動力汽車中的電動馬達(dá)需要更多的動力，這導(dǎo)致了更高的成本?；旌蟿恿Y(jié)構(gòu)還需要更高的離合器，而且內(nèi)燃機(jī)的工作范圍比串聯(lián)式更大，因此成本往往比串聯(lián)式混合動力多很多。綜上分析，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，本次設(shè)計(jì)選擇并聯(lián)結(jié)構(gòu)。由以上兩式可得，，（2）求V面內(nèi)支反力、和彎矩輸出軸受力如圖4（b）所示，則+=（+）=－=0由以上兩式可得，，（a）輸出軸水平方向受力圖（b）輸出軸垂直方向受力圖圖3.6輸入軸受力圖3.混合動力汽車的優(yōu)缺點(diǎn)分析3.1混合動力汽車的優(yōu)點(diǎn)3.1.1極佳的燃油經(jīng)濟(jì)性能確立混合動力汽車控制策略的基本原則之一為確保在各種運(yùn)行情況下，燃料轉(zhuǎn)換裝置、儲能裝置和電動機(jī)盡量能夠高效地工作，從而使混合動力汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性能上佳。把德國大眾GOLF混合驅(qū)動系統(tǒng)和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟(jì)性相互對比，記錄數(shù)據(jù)，得出結(jié)果：后者的燃油消耗比前者高出約57%。理論分析以及現(xiàn)階段混合動力汽車實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，混合動力汽車比傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車燃油消耗量少約35%。3.1.2低排放混合動力汽車(hev)控制策略的兩個主要原則是確保燃料轉(zhuǎn)換裝置在各種工況下盡可能在低排放區(qū)域工作，以減少hev的排放。比如nox排放，已經(jīng)達(dá)到了美國環(huán)境保護(hù)署，加州ulev和加州sulev制定的nox排放標(biāo)準(zhǔn)，其中包括本田insight和豐田prius混合動力車。這些公司生產(chǎn)的傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車，即使排放量很高，也只能達(dá)到美國和歐洲的標(biāo)準(zhǔn)，遠(yuǎn)低于混合動力汽車。理論數(shù)據(jù)和對豐田普銳斯(toyotaprius)和本田insight等混合動力汽車的實(shí)驗(yàn)測試表明，與混合動力汽車相比，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)汽車可以排放約55%的廢氣。除了減少排放物，混合動力汽車發(fā)動機(jī)噪音也大大降低負(fù)荷時(shí)低。5.1.3降低使用成本混合動力汽車蓄電池組可直接從外部電源（包括家用220V電源）充電。從這個角度來看，它就像一輛純混合動力汽車，通常更喜歡在純電動模式下獨(dú)立駕駛，一般由外部公用電網(wǎng)供電來補(bǔ)充電力。因此，在節(jié)能的同時(shí)，可以利用夜間低谷電對蓄電池充電，提高電廠發(fā)電機(jī)的運(yùn)行效率。它還可以減少混合動力汽車的廢氣排放，降低汽車的日常使用成本，凈化城市空氣質(zhì)量，減少汽車對石油燃料的依賴。傳統(tǒng)的混合動力汽車不能通過外接電源充電，而是依靠車載燃料的消耗來補(bǔ)充電池的動力?；旌蟿恿ζ囉幸粋€具有一定能量的電池組。它在純電動模式下獨(dú)立運(yùn)行，具有一定的純電動行駛范圍，如幾十公里。傳統(tǒng)的混合動力汽車，即使是在強(qiáng)勁的混合動力汽車中，電池能量也很小。只有在起動和低速時(shí)才是純電力驅(qū)動。在加速和高速時(shí)，發(fā)動機(jī)和電機(jī)共同驅(qū)動，發(fā)動機(jī)是主要的驅(qū)動力。驅(qū)動電機(jī)的功率和扭矩較大，與純混合動力汽車相同或稍小。在純電動模式下，即可完成各種行駛條件，如起動、加速、爬升等。傳統(tǒng)的混合動力汽車具有較小的電機(jī)功率和扭矩，在加速、爬坡等條件下由電機(jī)和發(fā)動機(jī)共同驅(qū)動。行駛距離400-500公里。在長途行駛條件下，優(yōu)先采用純電動模式。當(dāng)電池組充電狀態(tài)下降到一定極限時(shí)，通過切換到混合動力模式直接驅(qū)動發(fā)動機(jī)。車輛驅(qū)動或驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動車輛，并補(bǔ)充蓄電池電源。這使得它獨(dú)立于充電站停車充電，尤其是在目前國內(nèi)充電站設(shè)施不完善的情況下，可以繼續(xù)長距離行駛，通常，即使在國內(nèi)充電站設(shè)施密集分布的地區(qū)，混合動力汽車的快速充電也需要幾十分鐘。停車和充電的等待時(shí)間。這是混合動力汽車（即混合動力汽車）最突出的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)的汽車?yán)锍滔嗤?。這也克服了純混合動力汽車受動力蓄電池能量限制，行駛里程短的缺點(diǎn)。3.2混合動力汽車的缺點(diǎn)5.2.1仍需汽油因?yàn)榛旌蟿恿ζ嚾匀恍枰紵停荒軓母旧蠑[脫對石油的依賴，完全解決環(huán)境問題所以混合動力汽車沒有太多的市場吸引力。5.2.2成本高新技術(shù)研發(fā)成本往往都很高，混合動力汽車由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，研發(fā)成本昂貴，其生產(chǎn)成本也高于普通汽車?；旌蟿恿囆枧溆袕?fù)雜的蓄電池組、電力發(fā)動機(jī)和高精度的電子控制模板等高價(jià)配件，而這些普通汽車卻不需要。5.2.3在高速公路上表現(xiàn)不佳據(jù)美國2011年進(jìn)行的一項(xiàng)研究表明，普通汽車和混合動力在同一復(fù)雜路況高速中行駛五千米，燃油經(jīng)濟(jì)性并沒有遜色?；旌蟿恿ζ囋诔鞘兄行旭傆糜辛己玫娜加徒?jīng)濟(jì)性，然而行駛于高速公路，不僅仍靠汽油發(fā)動機(jī)驅(qū)使，而且因?yàn)槠湫铍姵亟M重量很大，更易消耗燃油。4混合動力汽車發(fā)展過程中需要解決的問題和相應(yīng)措施4.1關(guān)鍵技術(shù)問題技術(shù)問題是影響混合動力汽車性能的核心關(guān)鍵所在，它將始終制約或影響混合動力汽車的發(fā)展。4.1.1能量儲存裝置加速和爬升需要電池的比能量和比功率。電池還需要能夠快速充電，提高充放電效率，降低成本，延長使用壽命。由于其使用壽命短、存儲容量低、充電速度慢等特點(diǎn)，在能量存儲方面還有很大的改進(jìn)空間。4.1.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)加速和爬升需要電池提供特定的能量和特定的動力。電池還需要能夠快速充電，提高充放電效率，降低成本和延長使用壽命。由于其使用壽命短、存儲容量低、充電速度慢等特點(diǎn)，在儲能方面還有很大的改進(jìn)空間。4.1.3混合動力汽車制動汽車制動性能制動效率，即制動距離和制動減速度。制動效率是指汽車在良好的路面上以一定的初速度制動時(shí)的制動距離或減速度。它是制動性能最基本的評價(jià)指標(biāo)。制動效率的恒定性，即抗熱降解性。當(dāng)汽車在高速行駛或在長下坡坡上連續(xù)制動時(shí)，制動效率的維持程度稱為抗熱損性能。如果汽車涉水，剎車也會有水變質(zhì)的問題。制動過程中車輛方向的穩(wěn)定性，即制動過程中車輛的性能無偏差、側(cè)滑和轉(zhuǎn)向能力喪失。第一個指標(biāo)是所有車輪上的制動系統(tǒng)都能提供足夠的制動力矩。第三個指標(biāo)要求每個車輪上的制動力分布符合一定的規(guī)律。能量供給制動系統(tǒng)的主要問題是針對這兩個指標(biāo)。再生制動所謂再生制動，是指車輛動力模塊的全部或部分具有能量通過控制反向流動的功能，從而將車輛的慣性部分反饋給蓄電池。同時(shí)，再生制動在車輛上起著制動作用。在混合動力汽車中，再生制動是一種電制動，此時(shí)驅(qū)動電機(jī)以發(fā)電方式工作?；旌蟿恿ζ嚨脑偕苿邮且粋€宏觀術(shù)語?；旌蟿恿ζ嚨碾娭苿舆^程，從整體上來說，汽車的慣性轉(zhuǎn)化為電能，并儲存在蓄電池中。在微觀上，根據(jù)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)中功率變換器的不同控制信號，再生制動有兩種基本制動方式：一種是儲能制動和反饋制動的交替，另一種是反向制動和反饋制動的交替。所謂儲能制動器，是指驅(qū)動電機(jī)產(chǎn)生的電能以磁場能量的形式存儲在電路電感中的電制動器，其一部分消耗在電路電阻中；所謂反饋制動器，是指電能基因驅(qū)動電機(jī)額定值除部分消耗在回路電阻外，其余全部反饋給蓄電池；所謂逆制動是指驅(qū)動電機(jī)的電制動。一種電動制動器，由電動勢和電源電壓沿正向串聯(lián)而成，既沒有電能反饋給蓄電池，又需要蓄電池輸出電能。4.2發(fā)展措施4.2.1降低成本我國汽車產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，價(jià)格還是廣大汽車消費(fèi)者考慮的首要要素?；旌蟿恿囘^高的價(jià)格會使消費(fèi)者有很大的顧忌。我國追求時(shí)尚，追求與眾不同的消費(fèi)心理普遍存在，混合動力能滿足追求個性，提倡環(huán)保的人生的追求。然而實(shí)現(xiàn)要像歐美以及日本那樣實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的深遠(yuǎn)目標(biāo)，必須在開發(fā)，制造，銷售等環(huán)節(jié)節(jié)約成本，使混合動力汽車真正滿足大眾普遍消費(fèi)的車型。4.2.2國內(nèi)汽車企業(yè)自主創(chuàng)新在中國，混合動力由于處于發(fā)展初期，因此市場沒有形成，也沒有形成