汽车发展的100年, 是人类文明和经济发展迅猛的100年。如今 , 全世界汽车的保有量达到了 617 亿多辆 , 汽车已与人们的日常生活和生产密不可分。然而 , 众多燃油汽车排放所造成空气质量的日益恶化和石油资源的渐趋匮乏 , 使开发低排放、低油耗的新型汽车成为当今汽车工业界的紧迫任务。人们越来越关注其它燃料的汽车和电动汽车的开发。使用电动汽车(Electric Vehicle 简称 EV) 可实现无污染 , 并可利用煤碳、水力等其它非石油资源汽车灯光 , 因此 , 无疑是解决问题的最有效途径。但是 , 由于电动汽车的关键部件之一的电池其能量密度、寿命、价格等方面的问题 , 使得电动汽车的性价比无法与传统的内燃机汽车相抗衡。尽管目前具有世界先进水平的电动汽车的性能与内燃机汽车可不相上下 , 但过高的成本使其难以商品化。在这种环境下 , 融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车 (Hybrid Electric Vehicle , 简称HEV) 异军突起 , 在世界范围内成为新型汽车开发的热点。可以相信 , 在电动汽车的储能部件 — — — 电池没有根本性突破以前 , 使用混合动力电动汽车是解决排污和能源问题最具现实意义的途径之一。
1 mx6混合动力汽车种类与特点
混合动力电动汽车 (HEV) 是在一辆汽车上同时配备电力驱动系统和辅助动力单元 (Auxiliary P owerUnit , 简称APU) , 其中 APU 是燃烧某种燃料的原动机或由原动机驱动的发电机组 , 目前 HEV 所采用的原动机一般为柴油机、汽油机或燃汽轮机。混合动力电动汽车将原动机、电动机、能量储存装置 (蓄电池) 组合在一起 , 它们之间的良好匹配和优化控制 ,可充分发挥内燃机汽车和电动汽车的优点 , 避免各自的不足 , 是当今最具实际开发意义的低排放和低油耗汽车。较之纯电动汽车 , HEV具有如下的优点:
(1) 由于有原动机作为辅助动力 , 电池的数量和质量可减少 , 因此汽车自身重量可以减小。
(2) 汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平。
jeep精神(3) 借助原动机的动力 , 可带动空调、真空助力、转向助力及其它辅助电器 , 无需消耗电池组有限的电能 , 从而保证了驾车和乘坐的舒适性。
较之内燃机汽车 , HEV则具有如下的优点:
(1) 可使原动机在最佳的工况区域稳定运行 , 避免或减少了发动机变工况下的不良运行 , 使得发动机的排污和油耗大为降低。
(2) 在人口密集的商业区、居民区等地可用纯电动方式驱动车辆 , 实现零排放。
(3) 可通过电动机提供动力 , 因此可配备功率较小的发动机 , 并可通过电动机回收汽车减速和制动时的能量 , 进一步降低了汽车的能量消耗和排污。目前世界各国研究开发的混合动力电动汽车有不同的结构形式 , 根据其驱动系统的配置和组合方式不同 , 分为串联式、并联式和混联式3种组合方式 , 各自的结构形式和特点如下。
1.1 串联式驱动 (SHEV) 系统
串联式驱动系统的示意图如图1所示。APU由原动机和发电机组成 , 通常将这两个部件集成为一体。原动机带动发电机发电 , 其电能通过控制器直接输送到电动机二手奔驰s500 , 由电动机产生驱动力矩驱动汽车。电池实际上起平衡原动机输出功率和电动机输入功率的作用: 当发电机的发电功率大于电动机所需的功率时(如汽车减速滑行、低速行驶或短时停车等工况) , 控制器控制发电机向电池充电; 当发电机发出的功率低于电动机所需的功率时 (如汽车起步、加速、高速行驶、爬坡等工况) , 电池则向电动机提供额外的电能。
加上第二部分，从国家能源环保政策、车辆技术、性能/价格比、推广应用以及售后服务等方面综合分析混合动力汽车与普通燃油汽车市场竞争力对重点谈自己的分析判断。
最后提出个人分析结论。
图1 串联驱动方式
串联式结构可使发动机不受汽车行驶工况的影响 , 始终在其最佳的工作区稳定运行 , 并可选用功率较小的发动机 , 因此 , 可使汽车的油耗和排污降低。串联式混合动力电动汽车特别适用于在市内低速运行的工况。在繁华的市区 , 汽车在起步和低速时还可以关闭原动机 , 只利用电池进行功率输出 , 使汽车达到零排放的要求。串联式结构的不足是: 需要功率足够大的发电机和电动机; 发动机的输出需全部转化为电能再变为驱动汽车的机械能 , 由于机电能量转换和电池充放电的效率较低 , 使得燃油能量的利用率比较低。
1.2 并联式驱动系统
并联式驱动系统结构示意图如图2所示, 汽车可由发动机和电动机共同驱动或各自单独驱动。当电动机只是作为辅助驱动系统时 , 功率可以比较小。与串联式结构相比 , 发动机通过机械传动机构直接驱动汽车 , 其能量的利用率相对较高 , 这使得并联式燃油经济性比串联式的高。并联式驱动系统最适合于汽车在城市间公路和高速公路上稳定行驶的工况。由于并联式驱动系统的发动机工况要受汽车行驶工况的影响 ,因此不适于汽车行驶工况变化较多、较大; 相比于串联结构式 , 需要变速装置和动力复合装置 , 传动机构较为复杂。
图2 并联驱动方式
1.3 混联式驱动系统
混联式驱动系统是串联式与并联式的综合, 其结构示意图如图3所示。发动机发出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥 , 另一部分则驱动发电机发电。发电机发出的电能输送给电动机或电池 , 电动机产生的驱动力矩通过动力复合装置传送给驱动桥。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。
图3 混联驱动方式
混联式驱动系统充分发挥了串联式和并联式的优点 , 能够使发动机、发电机、电动机等部
件进行更多的优化匹配 , 从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统在最优状态工作 , 所以更容易实现排放和油耗的控制目标 , 因此是最具影响力的 HEV。与并联式相比 , 混联式的动力复合形式更复杂 ,因此对动力复合装置的要求更高。目前的混联式结构一般以行星齿轮作为动力复合装置的基本构架。图 4为丰田公司 Prius 车的驱动系统结构示意简图 , 它的驱动系统被公认为目前最成功的结构。
图4 丰田混联式驱动系统结构简图
2 混合动力汽车的发展现状
目前世界各国都致力于开发先进的混合动力电动汽车 , 在1999年北京举行的第 16 届国际电动车会议暨展览会 ( EVSO 16) 上 , 混合动力电动汽车成为热点 , 展出的部分展品代表了世界混合动力汽车发展的现状。
通用汽车公司的串联式混合动力电动汽车的APU是40kW、单轴燃气涡轮发动机和高速永磁交流发电机组件 , 它的总重约 100kg , 是至今生产的同类产品中最小、最轻、最省油的 , 发电机在 100 000～140 000r/ min范围内运转时平稳、低噪声 , 在 130km/h 的行驶状态下可以输送 40kW的电能。该车在关闭APU的情况下 , 可以电动方式行驶 65km。而在混合模式中 , 当电池的SOC (荷电状态) 下降到40 %以下时 , APU自动开启 , 产生的电能一般恰好够用于驱动电机并使电池的 SOC恢复到50 %。车上携带一个24L的油箱 , 370z改装供给 APU 燃料 , 在高速路上可以使汽车拥有560km的续驶里程。
通用公司展出的并联式混合动力电动汽车 , 在标准的混合模式下 , 汽车主要由高效的柴油机驱动。由发动机驱动的电动/发电机发电 , 可以使电池组的SOC维持在 80 %左右; 在零排放模式下 , 只使用电动机驱动可以行驶约森林人2.0怎么样 65km; 当汽车需要加速或爬坡时 , 安装在前部的
电动机驱动前轴 , 柴油机和电动/发电机通过自动变速器驱动后轴 , 从而实现四轮驱动。该并联式混合动力电动汽车其燃油经济性和动力性均超过了传统汽车。丰田公司展出的 Prius 汽车为混联式混合动力电动汽车 , 使用密封的镍氢电池。在日本 10～15 工况下燃油经济性达到了 3157L/ 100km , CO、NOx 和 HC的排放水平仅相当于日本现行法规的 1/ 10 ; CO2 的排量相当于普通汽车的 1/ 2。这种 5 座轿车最高车速为140km/ h。续驶里程与普通汽车一样 , 视加入的汽油多少而定。在日本国内已售出30 000多辆。清华大学与厦门金龙联合汽车公司合作研制的串联式混合动力客车 , 也参加了展览 , 这标志着我国混合动力电动汽车研究进入了实质性阶段。
国内外研究现状
混合动力汽车的研究始于上世界90年代。其中，较早地提出采用大速比变化范围的混合动力汽车传动系统设计的研究论文始见于1994年在英国召开的International Gearing Conference。近几年，随着混合动力汽车(HEV)技术发展，使得混合动力汽车有效地克服了传统汽车与纯电动汽车(EV)的缺点并兼顾了两者的优点，在世界范围内已成为新型车辆开发的热点，并且在降低汽车有害排放和燃油消耗方面的潜力已经得到广泛认可。
自从1973年爆发了全球性石油危机之后，各国都开始重视节约能源的重要意义，制定汽车燃油经济性法规和加强替代燃料发动机的研究。其中，混合动力汽车就是最杰出的代表成果之一。混合动力汽车采用了发动机驱动系统和电机系统通过机械传动装置耦合在一起来驱动车辆行驶，使得车辆降低燃料消耗量，同时通过整车控制策略控制发动机、电池和电机在不同工况条件下，处于不同的工作模式，从而尽可能多的工作在各自的高效率区域，甚至还可以控制发动机的起停来取消发动机怠速运转，达到明显节能的目的。据统计，在占80％以上的道路条件下，一辆普通汽车仅利用了动力潜能的40％，在走走停停的繁华市区甚至还会降到25％。而混合动力汽车既可以发挥内燃机持续工作时间长，动力性能好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声、能够回收动力的优点，取长补短，使汽车的热效率可提高40％以上，尾气排放可减少30％以上。
另一方面，混合动力汽车在降低汽车有害排放方面的贡献是显而易见的，然而随着人们对环境保护力度的加大，更严格的汽车尾气排放标准也应运而生。发达国家混合动力汽车技术比较成熟，同时它们还是加快尾气排放标准的制定与颁布。比如在欧洲，根据欧洲议会2006年底表决通过的欧盟委员会的一项规定，从2009年9月1日起，欧盟销售和行驶的民用车辆包括以柴油为燃料的汽车，都要执行欧洲5号尾气排放标准。此前出厂的载重、工程和
农用柴油车，如在欧盟成员国境内使用，也需加装特殊的尾气过滤装置，以符合欧洲5号排放标准，不过实施日期可延缓一年。此外，从2009至2014年，欧洲汽车尾气排放控制将逐渐过渡到更加严格的欧洲6号标准。
发布评论