汽修专业(混合动力汽车)毕业论文.doc

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1、武汉XXXX职业学院毕业论文题 目： 混合动力汽车的探索与研究汽车运用工程系汽车检测与维修技术专业11级02班学 号 110216 姓 名 XXXXX 指导老师 XXXXX 成 绩 完成日期 2013 年 11 月摘要中国汽车业的发展思路应该转移到务实而量力而行的方向了。氢动力燃料电池车，是一项必须关注的前沿技术，但仅仅是“关注”即可。而混合动力车的研发倒应该是当务之急。一是混合动力车并非什么远在天边的高科技，又有成熟的商品化车型可借鉴。二是混合动力车特别适合中国大城市交通普遍拥堵，汽车频繁制动的国情，节能治污的效果可以发挥到极致。 其实，如果中国的油价继续攀升，道路拥堵又难以根本改善，市场的

2、混合动力车的需求就会非常迫切。合资生产或者进口混合动力车，一定很快就会被精明的生产商或经销商提到议事日程。混合动力车将是中国车市的新商机。关键词:混合动力 关键技术 现状 前景前言 进入21世纪以来，能源安全与气候变化成为国际社会关注的焦点，为实现交通领域的健康可持续发展，世界主要汽车生产国进一步加快推动节能与新能源汽车的发展，预计未来3-5年内，全球节能与新能源汽车将进入一个快速产业化发展的阶段。根据机电混合度的不同，混合动力汽车与传统燃油汽车相比能够实现10%-40%的节油效果，常规排放物和CO2排放也显著降低，并具有性能稳定、可靠性强，不依赖于新建配套设施，因此被认为是近中期比较现实和有

3、效的新能源汽车产品，会在未来2-3年内将成为汽车市场的主要竞争者。 为了推动包括混合动力汽车在内的节能与新能源汽车的产业化进程，我国政府目前局部小规模示范应用的基础上，近期将组织开展大规模推广应用工程，相关政府部门也在加紧制定专项财政补贴方案，随着我国政府积极推动的以混合动力汽车为主的节能与新能源汽车大规模推广应用工程的启动，将进一步突破我国节能与新能源汽车的产业化瓶颈、降低制造成本、培育产业链，并在局部区域实现显著的节能 减排效果，加速启动我国节能与新能源汽车市场。一、混合动力汽车的概念 混合动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle，简称HEV)是将电驱动与辅助动力单元(

4、Auxiliary Power Unit，简称APU)合用到一辆车上。这个辅助动力单元实际上是一个燃烧(或消耗)某种燃料的原动机或动力发电机组。燃料可以是汽油、柴油等汽车的传统燃料，也可以是甲醇、乙醇、液化石油气、天然气、氢气等代用燃料。原动机可以是内燃机、燃气轮机、斯特林发动机等热机，也可以是燃料电池。车载动力源有多种：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机车的发电机组，当前混合动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的电动汽车。二、混合动力汽车分类（一）、根据混合动力驱动模式，混合动力系统主要分为以下三类: 1、串联式混合动力系统。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

5、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。这种动力系统在城市公交上的应用比较多，轿车上很少使用。 2、并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统：传统的内燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单，成本低。本田的Accord和Civic采用的是并联式联结方式。 3、混联式混合动力系统。混

6、联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动力系统相比，混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。此联结方式系统复杂，成本高。Prius采用的是混联式联结方式。（二）、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： 1、微混合动力系统。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-alternat

7、or 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42v。其中42v主要用于柴油混合动力系统。 2、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

8、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。 3、中混合动力系统。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，目前技术已经成熟，应用广泛。 4、完全混

9、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。三、混合动力汽车的关键技术（一）、混合动力电动汽车用电池的开发研制以及充放电特性和电池管理系统的研究 在混合动力电动汽车上要求电池不但要具备较高的能量密度，而且要求较高的功率密度及充放电效率。电池的荷电状态(State of Charge，简称为SOC)是表示电池使用特性的重要参数。经无数次不同电流的充放电循环后，电池的SOC如何定义和判断至今仍有待于研究。（二）、动力分配装置的研制 动力分

10、配装置是以机械的方式将混合动力驱动系统的电机、内燃机以及发电机结合在一起，实现不同驱动方式的组合及分离。其要求是：能自动、快捷、方便的实现驱动方式的组合、转化和分离；高效、可靠、轻量化、成本低。（三）、能量管理系统的研制 能量管理系统就是根据驾驶员的指令，电池的荷电状态(SOC)、充放电效率，内燃机(或燃料电池)的最佳工况，电机及发电机的效率等信息，以决定在不同行驶工况下自动实现不同驱动方式及控制策略，使汽车永远运行在最佳工况。（四）、高效低成本辅助动力单元(APU)的研制 适用于混合动力系统的原动机小型、高速直喷式汽油机，高速燃气轮机、斯特林发动机等的优化设计，发电机、燃料电池的性能改进等，

11、都是今后混合动力电动汽车辅助动力单元实用化的重要组成部分。 混合动力电动汽车将是今后相当长时间内汽车的主要结构方式。其技术的进步将代表汽车今后发展的方向。四、混合动力汽车的开发前景 目前电动汽车推广应用中的最大障碍是受电池性能的制约。主要问题是： 1、电池极低的比能量密度 2、过重的电池组使整车重量增加 3、有限的续驶里程与较低的动力性能 4、汽车辅助功能的使用受到限制 5、电池组昂贵的价格及有限的循环寿命 由于以上困难，在燃料电池尚未大量应用到电动汽车上之前，混合动力电动汽车是解决环境和能源问题的可行方案。最新研究表明，使用燃料电池的电动汽车，为了更好的发挥燃料电池的作用，采用混合动力系统是

12、最佳的选择。 就目前的形势来看，混合动力电动车拥有的特点是混合动力电动汽车具备了良好的动力性能、良好的燃油经济性、清洁环保、经济实用，但为了达到提高车辆的动力性、经济性和环保性, 就需要采用当代最先进的内燃机技术深入分析低油耗特性； 选择比功率、比能量和效率最高、扭矩密度最大的电机, 研究它的低速大转矩、效率和再生制动能量回馈性能； 经过周密分析和试验研究特性, 最佳选择各自高性能区段的组合与叠加。另一方面，混合动力汽车成本过高绝对是目前混合动力电动汽车推广应用的主要难点, 这是因为混合动力汽车除了以往的动力装置外, 至少还必须安装电池, 其成本不可能降至普通汽车的水准。因此, 混合动力汽车技

13、术发展的首要难题是降低成本, 这也是今后有待解决的最大难题, 特别是必须降低动力电池、电机驱动系统、电子控制系统等的成本。还有，要提高汽车行驶过程中的能量再生利用效率，.就得从汽车制造阶段着手, 设计改进汽车动力系统, 满足汽车再生制动回收要求，加强混合动力电动汽车的可靠性, 解决动力电池的使用寿命和可靠性问题, 是混合动力电动汽车推广应用的前提。但是在国际能源紧缺，混合动力可以很好的节省汽车行进过程中减速、下坡过程的能量消耗，同时其排量低、污染小，也是未来汽车发展的必然趋势。五、混合动力的发展现状（一）、国外混合国外混合动力汽车的发展自1995年起，世界各大汽车生产厂商已将研究的重点转向了混

14、合动力汽车的研究开发。日本丰田汽车公司开发了混合动力轿车。美国三大汽车公司均开发了包括轿车、面包车、货车在内的混合动力汽车。目前，混合动力汽车技术及市场均被看好。 日本国内拥有的混合动力电动汽车已超过7万辆，预汁在2010年将达到210万辆。美国通用公司将在5年内销售100万辆混合动力汽车。目前本丰田汽车公司是走在混合动力汽车研发展前沿的汽车公司，开发的混合动力汽车已达到实用化水平。1997年，丰田推出了世界上第一款批量生产的混合动力汽车，其后又在2001年相继推出了混合动力面包车和皇冠轿车。到2002年底，丰田汽车公司生产的混合动力汽车在日本国内和海外的累计销量均突破了10万辆，现在已经在全

15、世界20多个国家上市销售。丰田混合动力系统 (THS)电子控制装置的特点是:可分别利用电能、汽油或两者组合同时工作。根据车速和负荷情况，THS可以控制每种能源所提供的功率比例，以保证汽车按最有效的模式运行。在车辆的行驶过程中，乘客对THS的转换是感觉不到的。THS系统的关键部分是功率分流装置。该装置利用一套行星齿轮组将发动机功率直接传递到车的前轮和发电机上。电控式变速器将汽油机、发电机和电动机的功率输出加以混合，从而达到汽车加速和减速的需要。2002年，丰田混合动力面包车投产，其混合动力系统采用了世界首次批量生产的电动4轮驱动及4轮驱动力/制动力综合控制系统，它给混合动力汽车的行驶性能带来了革

16、命性的改进。所有这些都表明丰田公司在普及混合动力系统的低燃耗、低排放和改进行驶性能方面已经走在了世界同业前列。丰田汽车公司计划2012年在其全部汽车产品上采用汽油电力混合动力发动机，以提高燃油经济性和降低排放污染。 据统计，美国市场上售出混合动力汽车接近7万辆，2002年美国的混合动力汽车市场规模达到35000辆。美国已有近20个城市在试用混合动力公共汽车。欧洲各大汽车厂商也纷纷推出了混合动力汽车。法国BE集团先后推出了贝灵格型和萨拉型混合动力汽车。排放量较同类普通汽车降低35%，一次行程可高达1000km。（二）、国内混合动力汽车开发情况 国内90年代末期开始了混合动力汽车的研发工作。199

17、9年，清华大学与厦门金龙联合汽车工业有限公司合作研制成功国内第一辆混合动力轻型客车。2001年底，国家863电动汽车科技攻关项目正式启动，第一批项目中主要是混合动力车，目前正在进行当中。一汽和东风汽车集团联合所在地的高校和研究所，在各自客车底盘上，研发混合驱动公共汽车和大型客车。此外，东风电动汽车公司还承担了混合动力轿车的研究开发。十五目标是攻克关键技术、推出新产品，主要研究内容包括:发动机、电动机、蓄电池等各种单元技术；各系统的电子控制技术和整车的动力系统优化与控制技术,应节省燃料50%，排放下降80%；制动能量回收技术,应能回收30%制动能量。目前东风电动车辆股份有限公司开发出混合动力汽车

18、。其中，EQ720OHEV型混合动力轿车以风神蓝鸟轿车为平台，以满足未来城市公务、出租用车需求为目标，最大限度利用东风公司现有产品平台及社会资源开发而成，实现产品系列化、通用化、标准化设计。主要技术参数:最高车速160km/h, 锂离子电池。EQ6110V型混合动力城市公交车采用混联方案，专为2008年北京奥运会公交用车而开发。主要性能参数:采用东风康明斯6BTA型柴油机(最大转矩488Nm，额定转速2200r/min；中科院电工所研制的交流电机，纯电池电动运行最高车速31km/h；最大功率27kW，最大电流119；发动机和电机混合驱动最高车速72km/h。 天津清源电动车辆有限公司开发出混合

19、动力中型客车。其主要技术特点:使用燃油和电力双能源，同时兼顾了传统汽车的方便性和电动汽车的环保性能；排放达到欧标准，燃油经济性提高15%以上,适于城市和城际之间的公共交通。 深圳明华环保汽车有限公司开发出混合动力电动轻型客车。其技术特点:采用并联式混合动力系统，内燃机采用达到欧II排放标准的柴油机,电动机采用国际先进的异步交流电机，具有变频调速的矢量控制系统；自身反充功能:内燃机做动力源驱动车辆行驶中可同时通过电动机/发电机功能互换将发动机用作发电机为车载蓄电池组充电以补充能量，提高电驱动续驶里程。 第一汽车集团公司、美国电动车(亚洲)公司、汕头国家电动汽车试验示范区三方共同合作推出一款混合动

20、力轿车-CA718OAE。该款串联式的混合动力轿车属中高档，13kW汽油机，l5kW直流电机， 高车速可达135km/h。 铅酸电池，42前驱动形式，最144V(105Ah)六、我国发展混合动力汽车的机遇与挑战（一）、机遇 在常规汽车技术开发方面, 国内外存在明显的技术差距, 由于合资外方对核心技术的保护和不转让, 为满足巨大的市场需求, 应对竞争对手, 缩短新品推出周期, 目前中国几大汽车厂商均采取引进国外企业先进、成熟的产品进行组装生产或进行适应性改造的方式, 这无形削弱了企业进行自主开发的意愿和动力, 对外方产生高度依赖性。而长此以往, 中国汽车产业将陷入“ 引进落后再引进”的恶性循环,

21、 中国将名副其实地成为世界汽车的装配中心。因此, 混合动力汽车作为一种新兴的节能环保型汽车, 其技术和市场仍然处于一种蓬勃的发展阶段, 国内外还不存在明显的代差, 重视和扶持我国的混合动力汽车产业, 是快速缩短与世界汽车技术水平差距的发展良机, 也是保障我国汽车行业健康持续发展的重要机遇。（二）、挑战 日本汽车公司如丰田、本田等混合动力技术已经相当成熟, 北美市场对混合动力技术日益高涨的需求, 使得德国整车企业对此趋之若鹜。宝马集团和戴- 克集团一同加入通用开发双模式混合驱动技术; 奥迪、大众和保时捷共同开发混合动力SUV。福特宣布要在2010 年底前实现25 万辆混合动力车的计划。丰田混合动

22、力技术在全球高唱凯歌的现实,推动各大企业发展混合动力和推出各自的混合动力计划。国内企业如一汽、东风、上海大众、上海通用、长安、华普和奇瑞等都推出了混合动力样车,并提出量产化计划。行业竞争使得混合动力发展势在必行。七、结论 在石油资源日趋枯竭和环境污染日益加剧的今天，大力推广研发混合动力汽车符合国家能源及环保的长期发展规划，有利于促进国内能源结构的优化。混合动力汽车的发展前景可观，我国应大力推进混合动力汽车的研发，提高我国在混合动力汽车方面的研发竞争力。参考文献【1】 过学迅，张杰山，胡朝峰. 日美混合动力汽车发展的比较研究J.上海汽车，2006.【2】 张卫青 混合动力汽车的发展现状及关键技术重庆工学院学报，2006【3】 李相哲，丁千，石常青混合电动汽车及蓄电池U 电池工业，2003【4】 张立伟，胡广艳，游小杰混合动力电动汽车中电力电子技术应用综述 电力电子，2008【5】 黄倬，屠海令等.质子交换膜燃料电池的研究开发与应用.北京:冶金工业出版社，2009.【6】 麻友良，陈全世. 混合动力电动汽车的发展，公路交通科技，2006年.【7】汽车文化作者：曲金玉，任国军主编。【8】混合动力汽车结构与维修 作者：杨庆彪主编。【9】中国汽车网