混合动力节能汽车研究现状及发展趋势.pdf

1、混合动力节能汽车研究现状及发展趋势 杨德亮 ( 同济大学中德学院，上海2 0 1 8 0 4 ) 摘要：文章重点介绍了混合动力汽车的基本构成和结构方案；详细阐述了混合动力汽车的工作过程和节能原理，并用 具体试验数据说明了混合动力汽车的节能效果；对目前国内外混合动力汽车相关的研究动态进行简要的介绍；最后对 混合动力汽车未来研究动向进行了预测。 关键词：混合动力汽车；H E V ；节能；控制策略；模糊逻辑控制 据最新统计数据显示，目前全世界汽车保有量 已经达到了8 亿辆，平均每8 个人就拥有一辆汽车。 在中国，2 0 0 6 年的汽车产销量已经达到7 1 0 万辆。 看到这些庞大的数字，我们想到的

2、不仅是生活水平 的提高，还有能源的短缺和环境的恶化。因此，开 发替代能源，提高热能的转换效率以及开发节能环 保型汽车已经成为汽车界的共识，各国都在积极地 探索发展新能源汽车。例如：F C V ( 燃料电池汽车) ， E V ( 纯电动车) 以及H E V ( 混合动力汽车) 等。目 前，最具实用价值，并已经实现大规模生产的是 H E V 混合动力汽车。 国际上对于混合动力汽车通用的定义是：由两 种或两种以上的储能器，能源或转换器作驱动能源， 其中至少有一种能源提供电能的汽车称为混合动力 汽车。目前我们通常提到的混合动力汽车H E V ( H y d E l e c t r i cV e h i

3、 c l e ) ，是将电动机与辅助动力单 元组合在一辆汽车上作为驱动力。辅助动力单元实 际上是一台小型发动机或动力发电机组。这种混合 动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性 能好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的 好处，二者取长补短，汽车的热效率可提高1 0 以 上，废气排放可改善3 0 以上。 1 混合动力车的基本构成及其结构方案 混合动力总成按照驱动系统能量流和功率流的 配置结构关系，可分为串联式s e r i e sH y dE l e c t r i c V e h i c l e ( S H E V ) ，并联式P a r a l l e lH y b I i dE l

4、 e c t r i c V e h i c l e ( P H E V ) 和混联式S p l i tH y b 瑚E 1 e c t r i cV e h i c l e a P S H E V ) 三种。 1 1 串联式混合动力汽车 串联式混合动力系统如图1 所示，由发动机、 发电机和电动机3 部分组成，它们之间以串联的方 式联结，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器 输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动 汽车。小负荷时由电池驱动电动机，带动车轮，大 负荷时由发动机带动发电机，发电机驱动电动机。 串联式结构适用于城市内频繁起步和低速行驶工况， 可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定

5、运转，通 过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。 使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高 了发动机的效率，减少了废气排放。但是它的缺点 是整个动力系统功率储备大，需要功率足够大的电 动机。另外，发动机输出的机械能需要转化为电能 再转化为机械能，几经转换，效率降低。 图1 串联式H E V 结构简图 1 - 2 并联式混合动力汽车 并联式混合动力汽车是指车辆的驱动力由电动 机及发动机同时或单独供给的混合动力汽车。并联 式混合动力汽车结构比较复杂，如图2 所示，发动 机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车 传动系统提供扭矩。发动机通过变速箱驱动汽车， 电力驱动系统通过蓄电池及电

6、动机经过耦合同时驱 动汽车。在P H E V 上可以实现发动机驱动模式，驱 动电动机驱动模式和发动机一驱动电动机混合驱动模 2 2 2 0 0 7 年第0 2 期 万方数据 式3 种驱动模式。发动机和发电机各自的功率，可 以是P H E V 的最大驱动功率的O 5 1 倍，两大动力总 成的功率可以叠加，因此可以采用较小功率的发动 机和驱动电动机，使得整个动力总成的尺寸较小， 质量较轻，造价也较低。 图2 并联式H E V 结构简图 1 3 混联式混合动力电动汽车 混联式混合动力汽车( P S H E V ) 是综合s H E v 和P H E V 结构特点组成的，由发动机、电动发电机 和驱动电动机3 大动力总成组成，如图3 所示， P S H E V 兼有s H E V 和P H E V 的优点，可以组合成更 多种形式的混合驱动模式，能够使发动机，发电机 和电动机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构 上保证在更复杂的工况下使系统工作在最佳状态。 进而，车辆的整备质量可以降低，而且性能更加完 善，经济性更好，在动力性能方面接近和达到内燃 机汽车的水平，有害气体的排放更少，达到“超低 污染