混合动力汽车现状及其发展前景趋势研究

1、 毕 业 设 计 题 目： 混合动力汽车现状及其开展前景趋势研究 学院： 机械工程学院 专业： 班级： 学号: 学生姓名： 导师姓名： 完成日期： 诚 信 声 明本人声明：1、本人所呈交的毕业设计论文是在老师指导下进行的研究工作及取得的研究成果；2、据查证，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，毕业设计论文中不包含其他人已经公开发表过的研究成果，也不包含为获得其他教育机构的学位而使用过的材料；3、我承诺，本人提交的毕业设计论文中的所有内容均真实、可信。作者签名： 日期： 年 月 日毕业设计论文任务书 题目： 混合动力汽车现状及其开展前景趋势研究 姓名 学院 机械工程学院 专业 汽车效劳工程 班级

2、 学号 指导老师 职称 教研室主任 一、 根本任务及要求： 混合动力汽车是当前汽车领域研究的热点，随着环境、能源问题的出现，对新能源汽车的研发非常有意义。本课题研究的任务及要求如下： 1、简要介绍混合动力汽车开展背景，分析其分类和根本工作原理； 2、综述国内外混合动力汽车开展现状及其代表性产品； 3、指出混合动力汽车开展面临的电池系统管理、动力分配等关键技术问题； 4、例如分析我国混合动力公交车的应用现状和开展前景趋势； 二、 进度安排及完成时间： 1、明确设计任务，熟悉设计内容，收集相关资料； 2月28日前完成 2、在熟悉课题的前提要求下，进入课题实施阶段； 3月20日前完成 3、做好相关知

3、识的准备，开始撰写开题报告； 4月5日前完成 4、对混合动力汽车整体研究的方案确定； 4月20日前完成 5、收集已上市的混合动力汽车资料并比照研究； 5月5日前完成 6、对株洲市混合动力公交车的运营进行调研； 5月20日前完成 7、编写论文和研究的资料并打印反复修改； 5月31日前完成 8、各种相关文件的整理，存储介质制定，准备辩论； 6月3日前完成 目 录摘要IAbstractII第1章 绪 论11.1 引言11.2 混合动力汽车的历史开展11.3 混合动力汽车分类及其工作原理3 混合动力汽车开展的影响因素5第2章 混合动力汽车现状分析72.1 国内混合动力汽车开展现状72.1.1 国内混合

4、动力汽车代表产品72.1.2 国内混合动力汽车技术102.2 国外混合动力汽车开展现状112.2.1 国外混合动力汽车代表产品112.2.2 国外混合动力汽车技术14第3章 混合动力汽车开展策略探讨15我国混合动力汽车开展思路153.2 混合动力汽车研究内容和方法163.3 混合动力汽车开展面临的问题和解决方案17第4章 我国城市混合动力公交车开展例如分析194.1 城市混合动力公交车研究的背景和意义19 株洲城市混合动力公交车应用例如204.2.1 城市混合动力公交车市场推广探讨204.2.2 株洲城市混合动力公交车应用现状分析21混合动力车型开展趋势及展望24结 论28参 考 文 献29致

5、 谢30混合动力汽车现状及其开展前景趋势研究摘要：混合动力汽车是当前各国汽车产业一个非常重要的开展方向，而我国混合动力汽车开展总体上还处于起步阶段。首先，简要介绍混合动力汽车开展背景，分析混合动力汽车的分类及其工作原理；其次，综述国内外混合动力汽车开展现状及其具有代表性的产品，并分析国内外技术开展情况，指出混合动力汽车开展目前面临的电池系统管理、动力分配等关键技术问题；最后，对我国混合动力汽车以及城市混合动力公交车的开展方向趋势等提出相应意见。关键字： 混合动力汽车；原理；开展趋势；建议 A Study on the Current Situation and Development Tend

6、ency of HEVAbstract:HEV is an important research and development direction of the worlds automobile in dusty and the develpoment in China is still in a state of infancy. Firstly ,the background of HEVs development was introduced briefly and its basic working principle was analyzed. Secondly, the cur

7、rent development of HEV the key technological problems HEV facing at present out in battery system management, dynamic distribution and so on. Finally, relative constructive suggestions on development direction of our nations HEV and its urban transit were made. Key Words: HEV; principle; trend of d

8、evelopment; suggestions 第1章 绪 论1.1 引言目前，石油资源供给的日益缺乏，环境污染持续恶化，世界范围内对环境友好可持续开展的呼声不断高涨，寻找新能源代替传统燃料已成为国际共识。近几来，我国机动车保有量迅猛增长，汽车尾气排放已成为影响各大城市大气质量最主要的污染源之一，严重制约和影响城市的可持续开展和人们的日常生活。因此，新能源汽车研究工程被国家列入了“863重大科研课题。相对混合动力汽车，纯电动汽车虽然具有比拟突出的环保优势，但是其产业开展的研究总体上还处于起步阶段，受限于燃料电池等关键技术，其行驶路程短、动力性能差以及本钱高等问题没有得到解决，所以，纯电动汽车开

9、展的局限导致其很难市场化。为寻找传统燃油汽车与纯电动汽车的过渡产品和折衷方案，混合动力汽车HEV的研发已经成为国际范围内新型环保车辆开发的新热点，具有很好的开展前景和市场潜力。为此，世界各国政府以及各大汽车制造商都在加大力度研发试验各种混合动力汽车和混合动力客车。从当前的技术开展情况来看，纯电动汽车由于受到燃料电池性能的局限，续航里程比拟短，难以推广上市应用。燃料电池汽车的根底研发设施投入非常大，车辆本钱极高，更不可能在短期内实现产业化。而混合动力汽车具有排放污染低、续驶里程长、节约能源、不改变已有根底设施的各方面优点，是当前实现环保汽车产业化、规模化的最正确产品。美国福特、日本丰田、日本本田

10、等公司已经研发生产了许多成熟的混合动力汽车产品，并在各国批量销售。我国混合动力汽车的研发与产业化，已经过国家“863方案的支持与开展，相信我国的混合动力汽车技术正在迅速迈向产业化。1.2 混合动力汽车的历史开展1、历史开展 当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计说明在大局部的道路条件下，一辆普通轿车仅仅只利用了燃料潜能的40%，在一些更复杂的路面状况下还会跌至25%，更为严重的是随着机动车保有量的增加，大气污染变得日趋严重。20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，由此各种各样的电动汽车脱颖而出。虽然当前人们普遍认为未来电动汽车将会普遍使用，但是目前的电池技术局限阻碍了电

11、动汽车的应用。众所周知电池的能量密度和汽油相比差上百倍，远远未到达人们所期待的数值，专家预计在10年以内电动汽车还无法完全取代传统燃油发动机汽车。在这种现实情况的逼迫下，使得工程师们开发了一种装载混合动力装置Hybrid-Electric ，Vehicel，缩写HEV的汽车。所谓混合动力系统就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力源，辅助动力单元可以是一台小型燃料发动机或动力发电机组。而且可以尽量将传统燃料发动机做小，使一局部动力由辅助单元电动机组提供。这种混合动力装置既发挥了两方面的优势，一是发动机动力性好，持续工作时间长的优点，二是发挥电动机低噪声、无污染的好处，二者相互协调，取

12、长补短，汽车的热效率值可提高10%以上，废气排放控制可改善30%以上1。如今各国都在加大力度研发，政府的支持，资金的协助，慢慢地混合动力技术已走上成熟，产业化，市场化正在接收各种挑战，但混合动力汽车在当前依旧值得期待！2、日本混合动力汽车开展概况1997年12月，防止地球温暖化会议在日本东京召开, 这次会议具体确定了兴旺国家温室效应气体排放的削减目标, 进一步加快了日本各界对于环保措施的制定和实施步伐, 尤其是在汽车产业投入前所未有的力量用于低污染、低燃料费的节能环保汽车的研制开发。目前的低污染、低燃料费环保汽车主要是以直喷式发动机为主,另外还有纯电动汽车、燃料电池汽车、天然气汽车、混合动力型

13、汽车等, 这些采用不同动力燃料的汽车都具有各自的优点和缺乏。例如，直喷式发动机是在高新技术的支撑下研制的, 使其性能进一步提高存在很大的难度；电动汽车的缺乏表现在充电一次行驶距离短,而且需要配置复杂的充电设备；天然气汽车尽管能够减少二氧化碳排放，但也具有一定的局限性；而燃料电池汽车那么需注意燃料氢的存储问题等。但是,目前比照前面这些车型，混合动力型汽车和汽油燃料汽车相比, 不仅燃料消耗减少一半, 而且二氧化碳的排放量还可以降低至燃料汽车的1/2,排放的有毒气体也可削减到规定值的1/10, 具有低污染和低燃料消耗的双重优势。因此, 日本的汽车制造业普遍认为混合动力车型汽车是目前最具有开发前景和市

14、场应用的车种。丰田公司集结大批优秀研发工程师，研发出的Pruis于1997年开始投入生产线，1998 年成为世界第一个小规模成批生产的汽油电动混合动力车。丰田 汽油机采用高效率、高膨胀比工作循环，行星齿轮功率分配器、电子控制变速器、镍氢电池、逆变器、电动/发电机集成为一体，在输出动力类型上Pruis混合动力电动轿车是单轴驱动并联式混合电动车辆,以行星齿轮作为动力连接装置。发动机可通过单向离合器将扭矩输出到行星架,行星架按照控制策略的固定比例将扭矩分配到与中心轮连接的发电机,电动机那么通过齿轮减速机构进行动力输出。电动机一般采用小型永磁同步交流电动机，发电机采用永磁同步交流发电机，可以工作于电动

15、机状态。另外关于车辆功率分配的装置，可借助于控制发电机的发电量来调节控制发电机转速,从而来来调节动力分配比例。传动系统起到类似无级变速器的作用。采用电动机助力驱动的运行状态，那么利用永磁同步电动机低转速恒转矩的特性。当汽车启动或加速运行时，使得电动机的优异转矩特性发挥得淋漓尽致。丰田Pruis自97年以来，得到市场的积极响应，也经受住了各方面的挑战，技术正慢慢走向成熟，2004年Pruis已经由紧凑型开展成为中等尺寸型。它较之以前的车型具有更强的动力性能、更好的燃料经济性以及更低的尾气排放。该车的排放与传统的汽油车辆相比CO2下降50%，HC、CO和NOX排放可以降低90左右，燃油节省一半2。

16、截止2021年，日本丰田Pruis等混合动力车型在全球的销量已累计到达300万辆，日本混合动力汽车开展的经验和技术值得我国学习借鉴，虽然混合动力汽车作为纯电动汽车的过渡车型，但在目前的环境能源形势下发挥了巨大的作用，相信随着混合动力技术的突破，在未来数十年必将成为一颗闪耀的明星。1.3 混合动力汽车分类及其工作原理1、混合动力汽车的分类HEVHybrid-ElectricVehicle混合动力装置。混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式，优点在于车辆启动停止时，只靠发电机带动，不到达一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最正确工况状态，动力性好，排放低，而且电能的

17、来源都是发动机，只需加油即可。混合动力汽车设计的关键之处是混合动力系统，因为它的性能直接关系到混合动力汽车整车的性能。经过近几年的开展，混合动力系统总成已从原来的发动机与电机离散结构向发动机电机与变速箱一体化结构方向开展，即集成化混合动力总成系统。按照混合动力总成动力扭矩传输路线来分类，可分为串联式、并联式和混联式等三种。2、工作原理混合动力电动汽车的动力系统主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等局部构成。在车辆在刚开始行驶时，蓄电池贮存电量饱满，其能量输出足以满足车辆要求，辅助动力系统就无需工作。当电池电量低于60%时，辅助动力系统才开始工作；或当车辆能量需求较大时，辅助动力系统和

18、蓄电池组就将共同为车辆提供能量；当车辆能量需求较小时，辅助动力系统在为车辆提供能量的同时，还给车辆蓄电池组进行充电。混合动力汽车正是由于蓄电池组的存在，使得发动机工作在一个相对稳定的工况下，使发动机燃料燃烧排放得到非常大的改善。混合动力汽车辅助单元一般采用功率较小的发动机，但必须保证能够满足汽车巡航的需要，依靠电动机或其它辅助装置提供车辆加速与爬坡所需的附加动力。同时混合动力汽车还配备回收制动能量系统，其结果是提高了车辆行驶的总体效率，同时保证了汽车加速、爬坡等动力性能。在传统汽车中，当司机踩制动时，这种本可用来给汽车加速的能量转化为热量被浪费了。而混合动力汽车却能大局部回收这局部能量，并通过

19、向电池动力将其暂时贮存起来供加速时再用。当驾驶者想要有最大的加速度，这时汽油发动机和电动机同时工作，提供可与强大的汽油发动机相当的起步加速性能。在对加速性要求不太高的路面，混合动力汽车可以只依靠电动机行驶，或者单靠汽油发动机行驶，或者二者结合以取得最大的效率。想要获得最正确的动力输出就需要一个非常好的动力控制系统，这方面一直就是混合动力汽车研究的重心。1串联式串联式动力由发动机、发电机和电动机三局部动力总成组成，它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统，发动机带动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，再由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时可直接由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时需要

20、更大功率，需由发动机带动发电机发电驱动电动机。当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，那么由电池组驱动电动机，当电池组电量较低时那么由发动机-发电机组向电池组充电；而当车辆处于启动、加速、爬坡工况时，车辆需求功率较高，那么发动机、电动机组和电池组将共同向电动机提供电能。串联式结构适用于低速运行和城市内频繁起步的工况，可以适时地将发动机调整到最正确工况点附近运转，通过调整电池的充放电和电动机的输出来到达调整车速的目的。这样使发动机防止了低速和怠速运转的工况，从而提高了发动机的运转效率，减少了废气等污染物排放。但是串联式HEV有个突出的缺点就是机械效率较低。发动机发电机电动机电池组 机械连接 电气连

21、接图 串联式混合动力汽车结构简图2并联式并联式混合动力装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机是分开的两套系统，这两套系统都可以向汽车传动机构提供驱动力，在不同的行驶路面发动机和电动机既可以共同驱动又可以单独驱动车辆。当车辆在加速爬坡时，这两套系统可同时向传动系提供扭矩，只要汽车车速到达巡航速度，汽车将只依靠发动机维持该车速。电动机既可以作电动机还可以作发电机使用，所以称之为电动发电机组。并联式混合动力汽车没有单独的发电机，这样发动机就直接通过传动系驱动车轮，这种并联装置更接近传统的汽车驱动系统，输出的扭矩也能满足大局部路况需要，机械效率损耗与普通汽车差不多，目前得到比拟广泛的应用。发

22、动机变速器 电动机电池组池组 机械连接 电气连接图 并联式混合动力汽车结构简图3混联式混联式装置兼具了串联式和并联式两者的特点。其动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据行驶时助力装置的不同，它又可分为发动机为主和电机为主两种。当以发动机作为主控制单元的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以电机为主控单元的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。混联式装置的优点是控制方便，缺点是结构比拟复杂。日本丰田生产的Prius属于以电机为主的形式。结构图如所示。1、能源因素与西方国家政府首先考虑环保因素不同，对中国政府而言，开展新能源汽车更加关系到国家的石油平安。随着汽车的增加，中国政府

23、面临严重的石油短缺压力，目前中国的石油对外依存度已经超过50%，而且这一比例还在不断提高中，开展混合动力汽车和发动机 发电机电动机 机械连接电池组池组 电气连接 图 混联式混合动力汽车结构简图电动汽车在中国更加紧迫，混合动力技术比纯电动技术要成熟，但混合动力汽车还是需要石油，所以混合动力汽车依旧只是研发纯电动汽车的一个过渡阶段。2、政府政策因素2021年，中国政府公布实施?关于开展私人购置新能源汽车补贴试点的通知?，其中并未将混合动力汽车纳入新能源汽车的补贴范围。通知中对纯电动汽车和插入式电动汽车的补贴分别到达最高6万元和5万元，但油电混合动力产品却被归于“节能汽车类别，只给予3000元的资金

24、补贴3，所以相对而言，混合动力汽车的市场推广还需要更多优惠政策的支持。3、技术因素全球混合动力核心技术主要是被日本的丰田和本田两家汽车公司所掌握，日系车企的混合动力汽车已经实现了技术的稳定和产品的产业化，仅丰田混合动力汽车全球保有量就已经到达300万辆。而中国车企开展混合动力将无法回避日系车企的技术壁垒。于此对应的，在电动汽车领域，中国并不比国外差。美国知名公司的一份研究报告认为，在传统汽车研究开发领域，中国比西方许多国家落后几十年，但在电动汽车研究领域，中国与国外根本处于同一起跑线。可纯电动汽车对技术和燃料电池的要求和本钱更高，当前依旧可以将混合动力汽车作为过渡车型，加大技术支持。4、本钱因

25、素分析混合动力汽车和电动力汽车都存在着本钱过高的问题，如果没有政府补贴都很难推广；但电动力汽车的后期本钱远低于混合动力汽车。混合动力汽车实施补贴后，购置本钱大幅下降，几年节约的燃料费用，就可以弥补高出的车价；随着政府补贴政策的落实和加快充电站等根底设施建设，将有越来越多的消费者购置混合电动汽车汽车。第2章 混合动力汽车现状分析2.1 国内混合动力汽车开展现状我国在传统燃料汽车领域研究开发比西方国家晚了几十年，技术和制造精度还有很大的差距，但在混合动力汽车和电动汽车研究领域，在迎头追赶，慢慢地缩小与欧美日的差距。在“十五期间，科技部组织汽车企业与国内多家高校、科研机构进行联合攻关，确立了“三纵三

26、横的总体开展布局。就是以混合动力电动汽车HEV、纯电动汽车(BEV)和燃料电池汽车FCEV为“三纵，而以动力控制系统、驱动控制系统和电池及其控制系统为“三横。国家“863高科技工程方案中专门确定了包括混合动力汽车在内的节能与新能源环保汽车的重大专项。有国家政策的支持，研发资金的投放，相关人才的培养，在这样的优越形势下，目前我国混合动力汽车的自主创新得到了重大开展。2.1.1 国内混合动力汽车代表产品目前，我国在国家“863方案的支撑下，根本建立了常规混合动力汽车技术及产业化体系，研发了200款左右常规混合动力汽车产品。在常规混合动力客车研发开发方面，我国自主研发的常规混合动力客车慢慢地被城市公

27、交用户认可，产品技术创新水平和产业竞争力位居世界前列，“十二五规划中混合动力客车将在2021下半年，由现在的25个示范推广城市扩大到全国所有的大中型城市4。过去的“十一五期间，聚焦常规混合动力轿车动力系统技术平台，同步开展常规混合动力轿车产业化技术攻关，我国成功研制出多款工程化常规混合动力轿车产品，虽然我国在混合动力汽车这块领域起步较晚，但国内各大汽车厂商在利好政策的支持下，正在积极地研发具有市场前景的混合动力车型。在我国节能与新能源汽车相关鼓励政策推动下，在越来越严格的汽车尾气排放法规推动下，将逐渐形成轻度混合动力轿车先行、中度并联混合动力轿车跟进、深度混合动力轿车押后的尊重技术的我国自主研

28、发常规混合动力轿车市场推进三步曲。目前国内市场上具有代表性的混合动力汽车有以下品牌：1、中国长安杰勋混合动力轿车。杰勋混合动力轿车是国内第一款自主研发设计将中度混合技术实现产业化并且投产的混合动力轿车。杰勋整车都采用自主研发的技术设计，拥有完整的自主知识产权，获得专利80余项，其中创造专利18项。长安建成了我国第一条完全自主研究开发的混合动力的生产线。该车的动力系统是由自主研发的1.5 L的高效发动机13kW 的永磁同步无刷电机组合而成，续驶里程和整体动力水平与2.0 L汽油发动机车型相比根本相当。节油在20%以上，排放限制到达国际领先水平。如下表所示：表2.1.1-1 长安集团代表车型长安混

29、合动力代表车型参数车型长安志翔长安杰勋HEV尺寸长×宽×高4600×1800×1475mm4600×1800×1475mm4445×1750×1640mm混合动力模式轻度，油气CNG混合中度混合中混-并联发动机1.6汽油发动机，JL4750QG最大功率71kw最大功率69kw1.5 L L475Q3最大功率69kw电动机永磁减速式支流启动电机永磁无刷同步交流电机(ISG)额定功率13kw永磁无刷同步交流电机(ISG)额定功率13kw电池类型AGM深度放电电池电压：12V容量：55Ah镍氢蓄电池电压：144V容量：6

30、Ah镍氢动力电池额定工作电压144V/容量6Ah百公里油耗排量1590ml1497ml1497ml2、一汽奔腾 B70。奔腾B70这款混合动力汽车的动力系统采用双电机模式，属于全混合结构。该款混合动力轿车的制造本钱是燃油型同款车的23倍，而随着批量化生产的实现，奔腾B70的制造本钱将逐渐降低。如下表所示：表2.1.1-2 一汽集团代表车型参数一汽奔腾B50PHEV一汽奔腾B70-HEV尺寸长×宽×高4600×1785×1435mm4705×1782×1465mm混合动力模式全混，插电式全混发动机，最大功率67kW，最大扭矩135Nm1

31、.5L，最大功率为74kW，最大扭矩为135Nm电动机永磁同步电机，40KW双电机：TM电机功率为20kW/40kW，电池类型锂离子充电电池，容量为35Ah镍氢电池，容量为6Ah，额定电压为288V百公里油耗排量-1497ml3、上汽 荣威750。该款混合动力轿车具备“环保与动力性兼备和“智能停机零排放两大突出的优点，最大续驶里程能够到达500 km，节油率为20%左右，而且采用的是BSG系统。如下表所示：表2.1.1-3 上汽集团代表车型参数车型荣威混合动力750荣威混合动力550未上市尺寸长×宽×高4865×1765×1422mm4624×

32、1827×1480mm混合动力模式弱混合动力插电式混合动力发动机涡轮增压发动机 Kavachi；118kw/5500 rpm电动机三相异步电机最大功率20kw,最大扭矩60牛米ISG电机和TM电机电池类型磷酸铁铝电池，容量 磷酸铁锂电池百公里油耗4、奇瑞A3ISG。奇瑞A3采用柴油双离合器并联式混合动力系统，动力系统搭载奇瑞ACTE型柴油发动机，并匹配深度混合动力系统，实现了百公里只需3.01 L的超低油耗。5、东风 EQ7200HEV。东风EQ7200HEV 是东风汽车公司的推出的重大战略工程，同时也是“863工程的重大专项。该款混合动力轿车以 EQ7200-II 为根底，并采用电

33、控自动变速箱和创新型并联机电耦合的模式。6、比亚迪F6DM 双模电动汽车。比亚迪F6DM这款双模电动型汽车采用的是EV纯电动+HEV的双模式，其续驶里程是纯电动模式100 km+混合动力模式330 km的总里程，最高时速可到达160 km/h。本钱增加5万元左右，量产后会降低到增加3万元左右。除上述介绍的车型以外，国内还有多家汽车公司正在积极研发混合动力汽车车型，吉利和江淮汽车目前也已分别拥有上市的ISG和BSG混合动力车型。如下表所示：表2.1.1-4 比亚迪集团代表车型BYD混合动力代表车型参数车型比亚迪F3DM双模混合动力比亚迪F6DM双模尺寸长×宽×高4533

34、15;1705×1520mm4846×1822×1465mm混合动力模式插电式混合动力插电式，混联发动机BYD371QA全铝1.0发动机，功率为50KWBYD371QA全铝1.0发动机，功率为50KW电动机75KW:两台永磁同步电机(M1 25KW 和 M2 50KW，M2应该是主电动机，M1在需要时候变成发电机)永磁同步电机电池类型锂铁电池“ET-POWER锂铁电池，容量20kWh百公里油耗16Kwh排量1000ml-综合国内各大汽车企业的开展现状，其最新研发的混合动力汽车产品因为大局部零部件特别是先进的作用于混合动力系统的动力复合装置都还需要进口，从而很难降低

35、制造本钱，因此市场上还没有出现能够量产的中度混合以上的混合动力汽车。BSG低度混合和SHEV等结构相对简单、本钱较低的车型比拟多，但是其节油性能并不是很理想。另外我国在混合动力客车和公交车的研发上取得了一定成果，当前在北京、大连、上海、昆明等地推广混合动力客车和城市公交车较多。2.1.2 国内混合动力汽车技术中国混合动力汽车技术起步比国际上晚了十多年，企业技术实力与研发热情与国外相比，仍然有很大的差距。然而，中国混合动力汽车市场被国际普遍看好，各国竞相在中国进行专利布局以开拓市场。国内混合动力汽车技术主要集中在低、中度混合BSG、ISG+离合器+MT研发的车型，较日本等兴旺国家相对落后，只有比

36、亚迪研发的双模混合动力模式较为先进。国内如吉利也正在研究制造双 ISG+行星轮系混合形式的混合动力汽车，但仍处于研发阶段，较之 Prius 的成熟技术仍有很大差距，不过国内混合动力技术正慢慢走向成熟，越来越多的车型都在新技术的支持下上市。2.2 国外混合动力汽车开展现状美国、日本和德国是主要的混合动力汽车研发的国家，掌握当前很多成熟先进的混合动力技术以及产品。美国福特、日产北美和Tesla公司在2021年获得80亿美元的贷款专用于混合动力和纯电动汽车的研究开发，同年又从奥巴马政府的绿色新政获得24亿美元的经费支持。2021 年美国混合动力汽车销量到达万辆，占其本国汽车市场2.8%的份额5。日本

37、政府对混合动力汽车研发的支持较其他国家起步更早，日本丰田普锐斯Prius是世界最早的投产混合动力车型，其全球销量已超过100万辆，远超世界其他混合动力汽车。当前日本混合动力汽车在市场中的占有率已经接近10%。2.2.1 国外混合动力汽车代表产品美国作为全世界最大的混合动力市场，到2021年5月累计市场销量已突破200万辆。从1999年至2021年5月混合动力轿车及SUV车型总销量到达2,303,825辆，其中丰田普锐斯系列车型销量为1,175,034辆，占51%的市场份额。1、美国通用别克君威 EcoHybrid。别克君威EcoHybrid 采用BSG低度混合动力模式，BSG 电机布置在发动机

38、前端轮系处，36V 镍氢电池组装载在后备箱。相对普通车型，百公里油耗从降低到了。2、福特 Escape SUV。福特Escape SUV采用双ISG+行星轮系的混合动力形式，电池能量控制单元采用300 V镍氢电池，混合动力百公里油耗为 ，燃油经济性较普通车型提高了25%以上。3、凯迪拉克 Escalade。凯迪拉克 Escalade 采用双ISG+行星轮系与发动机的双模混合模式，该款车型工作模式可分为两种。在两种模式下汽车均可以在纯电动、混合动力以及纯燃油模式下行驶，不同的是在低速轻负荷模式下发动机只有4个缸在工作，而在高速大负荷模式下发动机那么有8个缸在参与工作。4、通用雪弗兰 VOLT。该

39、款车型采用串联式混合动力系统SHEV模式，发动机的动力扭矩通过发电机转化后再传递给驱动电机。电池采用16 kW·h 锂电池，用220 V电源只需 可将电池充满，纯电池驱动行驶里程可到达64 km，同时也可在行使中使用发动机对蓄电池充电。假设使用汽油，通过能源转换后，每升汽油可驱动车辆行驶 17km，超过传统汽车的2倍。如下表所示：表2.2.1-1 美国主要代表车型美国混合动力代表车型参数车型Ford Fusion-2021escape Hybrid -2021雪佛兰VOLT2021款尺寸长×宽×高4869×1852×1476mm4437

40、5;1806×1719mm4498×1787×1439mm混合动力模式轻混全混强混合-插电式发动机2.0iter Atkinson-cycle138w2.3升直列4缸阿特金森循环发动机；99Kw/6000 rpm1.4L，采用汽油或E85乙醇燃料；63Kw/4000 rpm电动机-磁式交流同步电动机；70Kw/5000转/分111kW/370N·m电动机电池类型锂离子电池300V镍氢电池组锂离子电池百公里油耗美国混合动力汽车特点1.以中、高级轿车或SUV等大排量汽车为主；2.绝大多数为汽油混合动力，并且混合动力模式以强混为主。在欧洲，混合动力汽车销量从2

41、004年的9000辆左右升至2006年的4万辆。2021年，丰田混动销量约为万辆，到2021年1月丰田汽车在欧洲累计销售了40万辆混和动力车型5。5、BMW X5 X7。BMW X5是宝马公司首款配置其BMW ActiveHybrid 系统的混合动力车型。其混合动力模式为 ISG+AT，锂电池包装载在后备箱内，电动机那么串联在变速器与发动机之间，在车顶还搭载有太阳能转化板。BMW ActiveHybrid X7锂电池安装在轮拱之间，保持了宝马代表性的5050重量分配特点。6、奔驰S400 BlueHybrid。奔驰S400 BlueHybrid为奔驰首款搭载锂电池的量产车型。采用ISG+AT混

42、合动力模式，采用锂电池组，梅赛德斯公司将电池组与汽车温控系统进行整合，采用全新设计的锂电池单元组、电池管理及检测系统等。如下表所示：表2.2.1-2 欧洲主要代表车型欧洲混合动力市场代表车型参数品牌奥迪Q5 hybrid Quattro雪铁龙C4ybride HDiThe Peugeot 3008 HYbrid4-2021宝马Activybrid 7系尺寸长×宽×高4629×1898×1625mm4288×1769×1458 mm4365×1837×1639mm5212×1902×1484 mm

43、混合动力模式全混合，并联结构轻混，柴电混合柴电混合轻混发动机2.0 TFSI发动机；155Kw/0 rpm/350N·m1.6升HDi发动机；最大功率是66kW2.0 L DW10 HDi diesel I4 with electric engine342KW电动机永磁式交流同步电动机；40Kw/210 N·m-三相交流同步电动机15Kw/210 N·m电池类型轻质锂离子电池组-200V NI-MH电池锂离子蓄电池百公里油耗6.9 L-排量1984ml-欧洲混合动力汽车特点1.混合动力车型柴油车占半数以上；2.绝大多数发动机排量在2.0L一下。 丰田汽车在1997

44、年推出了混合动力车型，到2021年4月份在日本累计销售170万辆，其中丰田普锐斯系列混动车型销量达137万辆。本田从1999年开始销售混动车型，到2021年1月累计销售25239辆，而本田Insight车型在2021年3月推出之后的一年内销量就突破10万辆6。7、丰田Prius普锐斯。丰田Prius于1997年10月底研发成功，是世界上最早实现批量投产的混合动力车型，其全球销量早已经超过100万辆。其技术还在进一步改良，最新一代Prius混合动力系统采用了双 ISG+行星轮系混合动力驱动模式，电池使用200 V镍氢电池，相对目前市场上的混合动力车型丰田Prius是一款技术非常成熟的混合动力汽车

45、。8、本田Civic Hybrid。本田CivicHybrid车型采用ISG+CVT混合方案，是本田最新一代混合动力系统，发动机、ISG 与CVT采用串联的配置模式，横向布置发动机舱内。如下表所示：表2.2.1-3 日本主要代表车型日本混合动力汽车代表车型参数车型Toyota Prius -2021Toyota Prius c-2021Honda Insight-2021尺寸长×宽×高4615×1775×1574mm4000×1690×1450mm4376×1695×1425mm混合动力模式全混+行星齿轮全混中混发

46、动机1.8 L 2ZR-FXE I4 Dual VVT-i73Kw/5200rpmL 1NZ-FXE VVT-i I454KW1.3 L LDA series I4 i-VTEC73kw/5800rpm电动机60kw45kw直流无刷电机，10kw电池类型201V镍氢电池-镍氢蓄电池百公里油耗2.2.2 国外混合动力汽车技术以日本为首的兴旺国家，依靠扎实的传统汽车技术平台和先进的混合动力技术，混合动力车型逐渐市场化，在新能源汽车利于占得先机。美国通用汽车公司已经掌握成熟BSG和并联混合动力PHEV技术；美国福特也主要致力于双ISG+行星轮系混合动力车型的研发，技术也已成型；德国群众奥迪的ISG和

47、PHEV技术也趋于成型；奔驰BSG和ISG应用广泛，双模混合车型正在研究应用；宝马X系列采用ISG+AT混合动力模式，7系混合动力已经面向市场销售。日本丰田最新的Prius车型搭载双ISG+行星轮系混合动力技术非常成熟完善，占据大量市场；本田的ISG+CVT混合动力技术也日趋成熟。总体来看，美国和日本都以汽油混合动力为主，美国以中高端大排量车型的混合动力研发为主，日本以丰田和本田为代表的ISG+行星轮系和ISG+CVT 为主。而欧洲研发的混合动力汽车以柴油混合和少量的低排量汽油混合动力车型为主。第3章 混合动力汽车开展策略探讨按照目前世界各国电动汽车开展趋势，混合动力汽车只作为一个过渡产品在未

48、来的3040年内拥有非常良好的市场应用前景，随着混合动力技术的开展，如混联型SPHEV等拥有高混合度、高环保节能性能、高工况适应性的车型将占领主要的混合动力车型市场。从目前我国电动汽车的开展现状来看，消费者只是在理念上认可混合动力汽车和纯电动汽车，但是却只有很少数人愿意去购置这些车型，究其原因主要是因为国内混合动力汽车在制造本钱、性能和使用方便性上的劣势。因此，我国混合动力汽车的开展应该以努力占领市场为突破口。同时加大力度研发，寻找最优处理方案，使其更进一步开展。混合动力汽车的动力分配系统、电池技术研发和能量管理系统非常复杂，由此产生一系列问题和挑战，其一是制造本钱过高，性价比纯燃油汽车低很多

49、；其二是维修困难，更复杂的汽车系统的维护需要更高素质的人才；其三是混合动力汽车充电根底设施的建设跟不上，使得给日常行驶中电池充电非常麻烦。相对世界上其他混合动力汽车技术先进的国家，我国的汽车产业研究开发起步较晚，技术相对落后，大局部发动机等主要零部件甚至需要从国外进口。因此，想要突破日本丰田Prius 这些高性价比成熟的混合动力汽车对市场的垄断，就需要国家政策和资金的大力支持，例如对消费者购置国产混合动力汽车实施财政补贴制度，广泛建设电动汽车充电站等根底设施等。除了政策上的支持，最主要的是要在关键技术上取得突破创新，因此提出以下三点建议。1、首先应加大投入对混合动力汽车电池组的研发，比亚迪掌握

50、的电池组技术在性能上已经能根本满足要求，目前应着力于努力降低电池生产本钱，尽快实现产业化。2、继续加大力度开展应用于城市公交车的混合动力系统。由于国内混合动力技术相对落后，小型家用混合动力汽车难以在近期实现市场化。因此，先将混合动力模式应用于城市公交车系统，从混合动力客车的研发中和运营中积累经验解决问题是一条很好的途径。3、着力于动力复合装置的研发。无论是对并联式混合动力PHEV还是混联式混合动力SPHEV，其动力复合装置都是最关键的一步。只要拥有自主开发的高效节能的动力复合装置，就可以大大削减混合动力汽车的生产制造本钱，极大地促进混合动力车型产业化的进程。未来电动汽车将逐步取代燃油汽车占领汽

51、车主要市场，在这之前，市场将被各种耗油少、高效节能、高环保性的混合动力车型占据。所以尽快占领市场份额尤为重要，我国应加速对混合动力汽车的研发和产业化进程。3.2 混合动力汽车研究内容和方法1、混合动力汽车的研究方向目前，各国都在加大对混合动力汽车的研究，日本，美国，德国走在技术研发的最前面，混合动力汽车技术已经慢慢成熟，但整个混合动力技术研究的方向主要集中在以下方面：动力总成匹配控制研究、控制策略研究、再生制动能量回收研究等。1混合动力汽车动力总成匹配控制研究在混合动力汽车的一系列的产品研发中，最重要的环节是根据不同的混合动力驱动系统制定和优化其控制策略。控制系统首先根据采集到的速度和负荷等信号，计算出满足车辆行驶要求的输出功率，以最高效率点为基准对发动机与电机的功率进行分配，然后根据功率分配比例，结合电机的初始参数值，算出发动机和电机较优的控制参数。因此，对于混合动力汽车如何实现发动机、