混合动力汽车及关键技术综述
混合动力汽车综述
混合动力汽车综述——介绍了混合动力汽车的概念、发展状况及其关键技术●混合动力汽车简介混合动力电动汽车(HEV)是指有两种或两种以上的储能器，能源或转换器作为驱动能源，其中至少有一种能提供电能的车辆。
它综合了传统发动机驱动与电力驱动系统的优点它能提供与目前发动机汽车几乎同等的性能，而燃油经济性有很大的改善，大大降低排放水平甚至达到了零排放，它保留了传统汽车动力性优点的同时，还可以满足高效和超低排放的新要求，并且易于改进，已成为国内外汽车领域的一大研究热点。
根据其驱动系统的配置和组合方式不同，可分为串联式、并联式和混联式三种组合方式[1]。
目前所开发出来的混合动力电动汽车以串联式和并联式为主，这两种方式的技术难度较低。
串联式混合动力电动汽车完全依靠电动机提供动力，发动机、发电机和电动机的功率都很大；而且对电池的要求较高，电池的体积、重量、成本相对较高，价格性能比较低。
并联式混合动力电动汽车主要依赖于发动机提供动力，电池仅是串联式的1／3，而且能量传递损失较小，但是排放污染最大，发动机的燃烧效率不高。
●混合动力汽车国内外发展概况国内外普遍认为混合动力电动汽车结合了燃油汽车和纯电动汽车的优点，设计灵活，易于满足未来排放标准和节能目标。
因此，日本、美国、欧洲各大汽车公司和相关的研究机构都开展了有关混合动力汽车的研究，并且在世界范围内由点向面地扩展，发展相当迅速。
发达国家的许多研究成果己走出了实验室，并开始进入市场。
丰田汽车公司是目前走在最前沿的汽车公司，也是世界上最早开始进行混合动汽车研究的汽车公司之一。
丰田于1997年推出的Prius，目前在海内外的销量己数万辆，成为全球最早实现量产也是销量最大的混合动力汽车。
2001年6月丰田又Estima投放市场，其后分别推出Crown皇冠轻度HEV，新式面包车天尊THS-C等同车型的HEV。
除丰田外，本田是世界上第二家在美国市场销售混合电动汽车的外国制造商。
其J-VX混合动力概念跑车是本田公司早期的HEV款式。
混合动力汽车的关键技术
混合动力汽车的关键技术混合动力汽车是集汽车、电力驱动、自动控制、新能源及新材料等技术于一体的高新集成产物，它的研究涉及多个领域，其关键技术主要有动力电池及动力电池管理、电动机、发动机和整车能量管理等。
1、动力电池及动力电池管理系统与纯电动汽车的工作状况不同，混合动力汽车上的动力电池组常处于非周期性的充放电循环。
这就要求动力电池必须具有快速充放电和高效充放电的能力，即混合动力汽车所用动力电池在具有高能量密度的同时，更重要的是要具有高功率密度，以便在加速和爬坡时能提供较大的峰值功率。
动力电池的性能和寿命与其充放电历史、工作温度等因素密切相关，过充电和过放电会严重影响动力电池性能，甚至造成动力电池损坏。
因此，通过动力电池管理系统对动力电池工作过程和工作环境进行监控，进行准确的剩余电量预测和电量、电压标定，对提高动力电池能效、延长动力电池使用寿命具有非常重要的意义。
2、电动机电动机是混合动力汽车的驱动单元之一，其选用原则为性能稳定、质量轻、尺寸小、转速范围宽、效率高、电磁辐射量小、成本低等。
另外，电动机的峰值功率要具有起动发动机能力、电驱动能力、整车加速能力、最大再生制动能力等。
目前，混合动力汽车使用的电动机主要有直流永磁电动机、永磁无刷同步电动机、交流异步电动机、开关磁阻电动机等。
在交流电动机中，最具代表性的是交流感应电动机，而这种电动机的结构决定了其功率和效率之间的矛盾很难解决，应尽量采用具有高效率、高功率密度、结构紧凑的永磁电动机、开关磁阻电动机等先进电动机。
3、发动机由于混合动力汽车用发动机工作时会频繁起停，为满足排放标准，发动机的设计目标从追求高功率变为追求高效率，并将功率的调峰任务交由电动机承担。
4、动力耦合装置在并联和混联系统中，机械的动力耦合装置是耦合发动机和电动机功率的关键部件，它不仅具有很大的机械复杂性，而且直接影响整车控制策略，因此是混合动力系统开发的重点和难点。
目前采用的动力耦合方式有转矩结合式（单轴式和双轴式）、转速结合式和驱动力结合式。
混合动力汽车及关键技术研究
术 的诞生 ， 了传统 内燃机汽 车和 电动汽车两 者 的优 点 ， 融合 使“ 能源” “ 、 环保 ” “ 、 汽车动力性能 ” 三方 面的问题得 到和谐 统一 的发展。 混合动力汽 车（ ｙｒ ｌ ｔｃＶｈ ｅ Ｈ Ｖ 是使 用两 Ｈ ｂ ｄＥｅ ｒ ｅｉ ， Ｅ ） ｉ ｃｉ ｌ ｃ 个或两个 以上不同的动力源 来推进 车辆行驶 的汽 车。其基 本结构是在电动汽车 （ Ｖ） Ｅ 和燃料 电池 电动 车 （ Ｃ Ｖ） Ｆ Ｅ 的基 础上增加一套辅助 动力系统—— 动力 发 电机组或 某种 原动 机， 原动机可以足内燃 机 、 燃气轮机等热机 。
２ 混合动力汽车的种类
边行驶， —边给 Ｉ － Ｉ Ｖ蓄电池充电。基本结构 由电动机、 发动机、 Ｈ Ｖ蓄电池 、 发电机、 动力分离装 置、 电子控制单元 （ 变压器 、 转 换器） 组成。利用动力分离装置将发动机的动力分成两份， 一部 分用来直接驱动车轮 ， 另一部分用来发电、 动机供应 电 给电 力和 Ｈ Ｖ蓄电池充 电。电动机擅长从低速 区开始发挥威力 ， 而发动 机则在高速区大显身手。理想状 态下 ， 可在所有条件下提供高 效率的行驶。混联式混合 动力 驱动 系统 （ ｓｍｖ 是串联式与 ｐｒ ） 并联式的综合。混联式驱动系统 的控制策略是 ： 在汽车低速行 驶时， 驱动系统主要 以串联方式工作 ； 当汽车高速稳定行驶时 ， 则以并联工作方式为主。 ３ 混合动力汽车关键技术 ３ １ 混合动力单元技术 ． 在混 合动力 汽 车上 ， 热力 发 动机 又被 称为混 合动 力单 元。为提高燃料经济性 ， 对混合动力单元必然提 出更多 的要
中图分类号 ：４ ３ ２ Ｕ ６ ．３
１ 引 言
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：０ ８— ３３ ２ １ ）０—００ ０ １０ ３ ８ （０ １ １ ３５— １
混合动力汽车发展的必要性及关键技术分析
10.16638/ki.1671-7988.2021.02.067混合动力汽车发展的必要性及关键技术分析*杨仕清（云南交通运输职业学院，云南昆明650300）摘要：混合动力汽车综合了内燃机驱动式汽车及电动机驱动式汽车的二者优势，具有环保、节油的特点，得到了各国的广泛重视。
文章主要阐述了混合动力汽车的发展现状，分析了混合动力汽车发展的必要性，并结合混合动力汽车应用的特点，分析了影响混合动力汽车性能的关键性技术。
关键词：混合动力汽车；发展必要性；关键技术中图分类号：U461.99 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2021)02-210-03Necessity and Key Technologies of Hybrid Electric Vehicle Development*Yang Shiqing( Yunnan V ocational College Of Transportation, Yunnan Kunming 650300 )Abstract:Hybrid electric vehicle combines the advantages of internal combustion engine-driven vehicle and motor-driven vehicle. It has the characteristics of environmental protection and fuel-saving, and has been widely valued by various countries. In this paper, the development status of hybrid electric vehicle is described, the necessity of hybrid electric vehicle development is analyzed, and the key technologies affecting the performance of hybrid electric vehicle are analyzed according to the characteristics of hybrid electric vehicle application.Keywords: Hybrid electric vehicle; Development necessity; Key technologiesCLC NO.: U461.99 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2021)02-210-031 引言近年来，能源危机和环境污染的问题也越来越严峻，甚至已直接威胁到我们的生活，世界各国对此引起了高度的重视。
新能源汽车的关键技术研究与发展趋势
新能源汽车的关键技术研究与发展趋势随着人们生活水平的提高，对环保问题越来越关注，一种新型的交通工具新能源汽车应运而生。
新能源汽车分为纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车三种类型。
这些新型的汽车虽然有着环保优势，但是却面临一些关键技术的研究与发展问题。
在这篇文章中，我们将从几个方面探讨新能源汽车的关键技术以及它们的发展趋势。
一. 能源管理技术新能源汽车最大的特点就是电力驱动，而电池的续航能力和能源管理技术对于新能源汽车发展至关重要。
如果电池续航不够长，消费者无法满意，同时充电时间过长也会影响到所有者的使用舒适度。
因此，新能源汽车的主要研究方向之一就是能源储存和管理技术。
当然，随着科技的不断进步，能源管理技术也在不断地改进和升级。
例如，智能化的能源管理系统可以根据车主的行驶习惯，预测车辆的能量消耗和充电需求，从而提出优化的能量管理方案。
而对于未来，人工智能技术和大数据技术或许可以更好地帮助我们实现智能化能源管理。
二. 运动控制技术除了能源管理技术之外，运动控制技术也是新能源汽车发展中的一个重要方向。
新能源汽车的电力驱动系统具有许多优点，例如低噪音、快速响应和高效能等，但是也会面临一些挑战。
例如，电动汽车需要更高的安全性和可靠性，同时也需要更强的运动控制能力。
因此，运动控制技术对于提高新能源汽车的性能和稳定性非常重要。
我们需要更加有效的动力分配和车辆控制，以提高车辆的驾驶性能、体验和安全性。
三. 车身结构和材料技术车身结构和材料技术也是新能源汽车技术研究中的一个重要方向。
随着科技的不断进步，新材料的出现和不断改进为车辆的减重和提高车辆结构强度提供了有力的支持。
这不仅可以降低能源消耗和污染排放，而且还可以提高车辆的整体性能。
同时，车身结构和材料技术也可以提高电池的安全性和车辆的碰撞安全性。
例如，碳纤维复合材料就有着轻量化、高强度和抗疲劳的优点，可以在车辆的制造中得到广泛应用。
总的来说，新能源汽车技术的研究和发展都在不断地进行着。
混合动力汽车
电机再生制动能量与机械制动能量分配关系
采取以上措施，降低油耗可达30%—50%
三、混合动力汽车的关键技术
混合动力汽车所面临的关键性技术和需要解 决的问题包括以下几个方面： 内燃机与电机耦合功率分配比的最优控制 能量存储装置( 电池) 要具有较高的比功率, 以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要 需要开发高性能的电子控制元件 加快电力驱动系统研究
发动机在较高的负荷率及中高转速下工 作时，发动机的平均效率明显提高。混合 动力汽车通过控制策略并选用了较小功率 的发动机，可使绝大多数的工作点落在发 动机的高效区间。 低速低负荷——纯电动模式 加速爬坡——电机助力联合驱动模可以控 制发动机高速反拖断油，直到怠速恢复供 油止，实现节油的目的，研究表明，控制 发动机断油，可节油5%左右。
四、混合动力汽车的发展前景
与传统型汽车相比混合动力汽车在节能 和排放上胜出一筹。就目前来说,虽然HEV 的价格比传统汽车高出20%左右，但相信随 着各国环境立法的日趋严厉,混合动力汽车 性能的日益提高以及其成本的不断降低, 混 合动力汽车的市场份额将逐渐增大。尽管 从长远来看HEV 只是一种过渡车型,但是在 近二三十年内会有较好的发展前景。
3.2能量存储装置( 电池) 要具有较高的比功率 ,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要
能量存储装置( 电池) 要具有较高的比功 率,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需 要。电池还要具有快速充电能力, 以保证制 动时能量能及时回收, 而目前高功率电池往 往存在快速充电接受能力差的问题,还需做 进一步的研究。电池还要提高充放电效率, 这对提高整车工作效率至关重要。
3.1内燃机与电机耦合功率分配比的最优控制
混合动力汽车发动机和电动机要相互配 合工作,而根据运行工况控制它们适时启动 和关闭, 并使发动机始终工作在低油耗区的 整个控制过程十分复杂,因此需要用成熟可 靠的动力复合装置以及先进的检测系统和 控制策略实现功率的合理分配,以达到低油 耗和良好的动力性目标。
混合动力汽车技术的创新与发展
混合动力汽车技术的创新与发展一直是汽车行业的热门话题，随着环保意识的增强和能源危机的日益严重，混合动力汽车技术的发展变得尤为重要。
混合动力汽车技术的创新不仅可以提高汽车的燃油效率，减少尾气排放，还可以为汽车行业带来新的发展机遇。
本文将从混合动力汽车技术的定义、发展历程、技术原理、应用领域和未来发展趋势等方面展开深入研究。
一、混合动力汽车技术的定义混合动力汽车是指同时搭载内燃机和电动机的汽车，通过内燃机和电动机的协同工作，实现汽车的动力输出。
混合动力汽车技术的出现，旨在提高汽车的燃油效率，减少尾气排放，实现汽车的环保和节能。
混合动力汽车技术的定义不仅包括混合动力汽车的整车技术，还包括混合动力汽车的动力总成技术、电池技术、电机技术等。
二、混合动力汽车技术的发展历程混合动力汽车技术的发展可以追溯到19世纪末，当时汽车行业开始尝试将电动机和内燃机结合在一起，实现汽车的混合动力输出。
20世纪初，随着汽车工业的发展和技术的进步，混合动力汽车技术逐渐成熟。
20世纪80年代，日本汽车厂商率先推出混合动力汽车，开创了混合动力汽车技术的先河。
随着技术的不断进步和市场需求的增长，混合动力汽车技术得到了广泛的应用和推广。
三、混合动力汽车技术的技术原理混合动力汽车技术的核心是内燃机和电动机的协同工作，实现汽车的动力输出。
内燃机主要负责提供高速行驶时的动力输出，而电动机主要负责提供低速行驶和起步时的动力输出。
内燃机和电动机通过电子控制系统实现动力的协同输出，实现汽车的高效、环保和节能。
四、混合动力汽车技术的应用领域混合动力汽车技术的应用领域非常广泛，不仅可以应用于乘用车领域，还可以应用于商用车、公交车、物流车等领域。
混合动力汽车技术的应用可以提高汽车的燃油效率，减少尾气排放，降低能源消耗，为汽车行业的可持续发展提供新的动力。
五、混合动力汽车技术的未来发展趋势随着环保意识的增强和能源危机的日益严重，混合动力汽车技术的未来发展趋势将主要集中在提高燃油效率、减少尾气排放、延长电池寿命、降低成本等方面。
混合动力汽车技术分析毕业论文(doc 17页)
混合动力汽车技术分析毕业论文(doc 17页)毕业设计（论文）中文摘要随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧，电动车这种以电能为动力的交通工具凭借其节能、环保的优点日渐成为业界关注的焦点。
20世纪80年代以来, 许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车，我国的“863 计划”也已明确将电动汽车作为重点攻关项目。
节能成为新世纪全球的主题，日益短缺的能源要求出现新的动力技术。
本文详细的阐述了汽车混合动力技术原理及应用现状，并且分析了汽车混合动力核心技术，综合分析了混合动力汽车需要解决的关键技术问题和面临的挑战与机遇。
关键词：环境；能源；混合动力目录1 引言 (1)2混合动力汽车的类型和特点 (3)2.1串联式混合动力汽车 (3)2.2并联式混合动力汽车 (4)2.3混联式混合动力汽车 (4)3混合动力汽车的核心技术研究与发展 (7)3.1混合动力汽车用电池 (7)3.1.1混合动力汽车对电池的特殊要求 (7)3.1.2 混合动力汽车电池的发展 (7)3.1.3 混合动力汽车电池的管理 (8)3.2混合动力汽车电机驱动系统 (8)3.3混合动力汽车中电力电子技术的应用 (9)4混合动力汽车需要解决的关键技术 (12)4.1混合动力单元技术 (12)4.2能量存储技术 (12)4.3汽车集成电力电子模块技术 (13)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)1引言通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油）和电能的混合。
混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。
混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗，简单地说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更小，而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主可以享受更强劲的起步、加速。
同时，还能实现较高水平的燃油经济性。
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混合动力汽车及关键技术综述
作者：程艳
来源：《硅谷》2010年第01期
[摘要]随着能源和污染问题的日益严峻,对混合动力汽车的需求逐渐显现。
因此,通过对混合动力汽车的概念及含义、混合动力汽车的优点、混合动力汽车类型等方面的介绍,论述混合动力汽车的关键技术。
[关键词]混合动力汽车辅助动力单元关键技术控制策略
中图分类号:TP2文献标识码:A文章编号:1671-7597(2010)0110164-01
面临环境污染和能源枯竭的双重威胁,包括美国、日本和欧洲在内的世界各大汽车生产国己相继制定出日益严格的环境法规。
传统汽车受到发动机自身技术发展的限制难以满足日益苛刻的法规要求,混合动力汽车的特性决定其在汽车发展过程中起着承上启下角色,是汽车近、中期发展的重点。
1 混合动力汽车概念
混合动力汽车是传统汽车向电动汽车转变的过渡产品。
国际电工委员会(IEC)电动汽车技术委员会将混合动力汽车(HEV:Hybrid Electric Vehicle)定义为:有一种以上能量转换器提供驱动动力的混合型电动汽车,也可简单定义为将电力驱动和辅助动力单元(Auxiliary Power Unit,
APU)合用到一辆车上。
2 混合动力汽车的优点
混合动力汽车较电动汽车和传统内燃机汽车有以下优点:①电池的容量减小,电动汽车自重过大的矛盾有所减缓;②辅助动力单元(APU)的选用,使混合动力汽车的续驶里程和动力性能可以达到当前内燃机的水平;③虽然辅助动力单元中的原动机会有一定的废气排放产生,但由于原动机主要工作在最佳工况点附近,比传统内燃机汽车在低速、怠速、加速及最高速时内燃机变工况时的废气排放相比可达到超低排放水平;④制动能量回收系统可节省能量,同时提高制动系统的可靠性和延长制动器的使用寿命;⑤利用原动机输出的动力直接带动车内空调、暖风、制动空压机(或真空泵)、动力转向系统等,无需消耗电池组内有限的电能,保证了乘员的舒适性和驾驶的轻便性;⑥在某些对汽车废气排放严格限制的地区(如商业中心、旅游区、居民小区等),混合动力汽车可以关闭APU,由纯电力驱动,成为零排放的电动汽车。
3 混合动力汽车的类型
因为混合动力汽车各个组成部件、布置方式及控制策略的不同,形成各式各样的结构型式。
混合动力汽车的分类方法很多,根据动力源数量及动力传递方式的不同,可分为串联型、并联型和混联型。
除按照动力系统的布置方式进行分类之外,按照混合(degree of hybridization)分类在混合动力汽车研究领域也被广泛地采用,可将混合动力汽车分为弱混合(Micro HEV)、中度混合(Mild HEV)和完全混合(Full HEV)。
4 混合动力汽车关键技术
混合动力系统的研发需要解决很多技术问题,其主要的关键技术如下:
(1)控制系统。
这里的控制系统是指汽车动力总成集中控制系统,它是整车正常行驶的核心单元。
混合动力汽车的控制需要根据转速、负荷及车速等信息和相关设备的状态确定发动机与电动机的功率分配策略,即当汽车的负荷给定后,首先要确定发动机与电动机输出功率的比例,以保证满足汽车动力性、经济性、排放性等性能指标的要求。
为了满足混合动力汽车的包括驾驶性等的要求,需要设计与混合动力系统相适应的控制系统和控制策略。
(2)混合动力汽车控制策略。
由于各种混合动力电动汽车结构上的差异,因而需要不同的控制策略来调节和控制功率流在不同元件间的流动,其目的是为了达到以下四个主要目标:最佳的燃油经济性;最低的排放;最低的系统成本;最好的驱动性能。
混合动力电动汽车控制策略的设计主要考虑以下几点:①优化发动机的工作点:基于最佳燃油经济性、最低排放或者二者选其一,根据发动机的转矩/转速特性曲线确定最优工作点;②优化发动机的工作曲线:如果发动机需要发出不同的功率,相应的最优工作点就构成了发动机的最优工作曲线;③优化发动机的工作区:在转矩/转速特性曲线上,发动机有一个首选的工作区,在此工作区内,燃油效率最高;④最小的发动机动态波动:应控制发动机的工作转速以避免波动,从而使发动机的动态波动达到最小;⑤限制发动机最低转速:当发动机低速运行时,燃油效率很低,因而当发动机转速低于某一下限值时,应关闭发动机;⑥减少发动机的开/关次数:频繁地开/关发动机,引起油耗和排放增加;⑦合适的蓄电池荷电状态:蓄电池的容量须保持在适当的水平,以便在汽车加速时提供足够的功率,在汽车制动或下坡时能回收能量。
若蓄电池的容量过高,应关闭发动机或使之怠速运转;⑧安全的蓄电池电压:在放电、发电机充电或制动回收充电时,蓄电池的电压挥发生很大变化,应避免蓄电池电压过低或过高,否则蓄电池会产生永久性破损,因而蓄电池管理很关键;⑨分工适当:在驱动循环中,发动机和蓄电池应合理分担汽车所需功率;⑩在某些城市或地区混合动力电动汽车以纯电动模式工作效率最高,这种转变可以通过手动或自动来实现。
(3)内燃机。
经过100多年的发展,车用内燃机在动力性、经济性及排放控制方面获得了很大改善。
近年来电控燃油喷射、排气再循环、增压中冷、可变进气涡轮、高压共轨和催化后处理等技术的应用,更使汽车的性能飞速提高,因此,作为一种成熟的动力设备,内燃机在混合动力电动汽车上的应用难度不大。
由于可移动性能好、比功率大、热效率也较高,因此,内燃机仍然是影响整车效率和性能的关键设备。
(4)混合动力电动汽车用电池的开发研制及充电特性和电池管理系统的研究。
蓄电池是混合动力电动汽车发展的关键技术,也是提高整车性能和降低成本的重要发展方向。
蓄电池技术存在的问题:第一,比能量相对不足,因而成本较高,比能量值越高,汽车经济性越好;第二,蓄电池的寿命相对较短,蓄电池寿命一般为充放电1000次左右,比整车寿命低得多。
另外,蓄电池的应用还涉及到充电时间较长、电池荷电状态(SOC)判别等问题这些都不同程度影响整车性能。
(5)高效低成本辅助动力单元(APU)的研制。
适用与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,斯特林发动机等优化设计,发电机,燃料电池的性能改进等,都是今后混合动力汽车辅助动力单元实用化的重要组成部分。
5 结束语
随着能源和环境问题的凸显,混合动力汽车越来越成为未来汽车发展的必然趋势。
混合动力汽车兼顾了纯电动汽车和传统汽车的优越性,是汽车动力系统过渡和转型战略的关键环节。
混合动力汽车作为新兴的技术,还有很多问题需要解决,但是在全世界汽车技术工作者的共同努力下,相信混合动力汽车的春天必将到来。
参考文献:
[1]黄振邦、吴森,混合动力电动汽车研究开发及前景展望[J].城市车辆,2007,(7).
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[3]姚方,油电混合动力汽车概述及其分类[J].科技情报开发与经济,2007,17(9).
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作者简介:
程艳(1984-),女,大学本科,就职于湖南永州职业技术学院。