电动汽车

风的痕迹

混合动力汽车论文


摘要：  在能源紧缺和环境污染严重的情况下，又由于传统的燃油发动机汽车 存在种种弊病，混合动力汽车应声而出。本文首先综述了混合动力汽车在动力性和经济性等方面的优势。                 然后重点阐述了按动力传输路线分类，混合动力的三大类型：串联式、并联式和混联式的工作原理。最后展望了混合动力电动车的商业化前景及其发展趋势。


关键词：混合动力、动力传输路线分类、展望

引言：  当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是排放废气污染环境。随着世界各国环境保护的措施越来越严格，替代燃油发动机汽车的方案也越来越多，例如氢能源汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等。目前最有实用性价值并已有商业化运转模式的，只有混合动力汽车。通常说的混合动力是指油电混合动力，即燃料（汽油、柴油）和电能的混合。　混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。混合动力汽车是由电动马达作为发动机的辅助动力来驱动汽车的。混合动力汽车的燃油经济性能较高，行驶性能优越，在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，可以降低油耗。混合动力汽车虽然没有实现零排放，但其动力性、经济性和排放等综合指标能满足当前苛刻要求，可缓解汽车需求与环境污染及石油短缺的矛盾。所以自从90年代以来，全球刮起了研究混合动力的风暴。
正文：HEV（Hybrid-ElectrICVehicel）—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，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。
  混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。 混合动力总成以动力传输路线分类，可分为串联式、并联式和混联式等三种。
    串联式动力：串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，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驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处于启动、加速、爬坡工况况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，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。但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。
并联式动力：并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，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提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动－发电机组。由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。例如大众汽车公司的高尔夫PHEV，发动机通过离合器１带动电动－发电机，输出扭力再通过另一边离合器２驱动车辆行驶。静止启动时，电池向电动－发电机供电，此时电动－发电机就是发动机的起动机。发动机启动后，发动机一方面作为车辆单独的动力源驱动车轮，另一方面又带动电动－发电机发电向电池充电，此时与传统汽车一样。在市区行驶时，发动机关闭，离合器１脱开，离合器２接合，电池做为唯一能源向电动机供电，由电动机取代发动机驱动车轮。当电动车需要高速或高负荷时，发动机启动离合器１闭合，发动机与电动－发电机系统组成复合驱动形式，以最大功率驱动车辆。
混联式动力：混联式装置包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同，它又分为发动机为主和电机为主两种。以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。该结构的优点是控制方便，缺点是结构比较复杂。丰田的Prius属于以电机为主的形式。
结束语

混合动力技术的先进性和实现的现实性，节能、环保效果明显，采用混合动力汽车是现阶段解决环保和能源问题最为切实可行的方案。但是，由于混合动力汽车是在牺牲了部分环保利益的基础上，可以满足目前人们对汽车环保的基本要求，在结构上两套系统电池/电机和内燃机同时安装于本来只装一套系统的汽车上，不仅加大了汽车本身的重量，也提高了对整体工艺及控制等方面的要求。除了和纯电动汽车（BEV）一样受目前蓄电池技术的限制之外，混合动力的能量来源仍然是石油，这决定了混合动力不是电动汽车发展的最终形式。美国PNGV计划的废止和FreedomCAR计划的重点是发展燃料电池汽车正说明了这一点。
    总之，混合动力汽车介于传统汽车和纯电动汽车、燃料电池汽车之间，是一种承前启后的，在经济和技术方面都趋于成熟的电动汽车产品。
[参考文献]
1 Antoni Szumanowski原著、陈清泉、孙逢春编译，混合电动车辆基础，北京理工大学出版社，2001

2 陈清泉，电动车的现状和趋势，机械制造与自动化，2003
3 Anthony G. Grabowski、Arun K. Jaura，Ford's PRODIGY Hybrid Electric Vehicle Powertrain Weight Reduction Actions，SAE paper，2001.SP–1598

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对于该论文所述内容关于电动汽车和混合动力汽车的阐述，按照专业的汽车工程师回复要求，现作以下说明：

在面临能源短缺和环保压力日益加大的背景下，电动汽车和混合动力汽车已成为汽车产业转型的关键技术路径。文章简述了混合动力汽车的必要性及其在动力性与经济性上的优势，十分符合当前汽车技术的发展趋势。关于串联式、并联式和混联式混合动力的工作原理的论述，专业且深入。对于其商业化前景及发展趋势的展望，体现了作者对未来汽车技术发展的深刻洞察。随着技术进步和市场需求的变化，混合动力汽车的发展前景广阔，特别是在节能减排方面将发挥重要作用。希望进一步深入研究并探讨其实际应用和市场推广策略。总体来说，该文是一个对电动汽车和混合动力汽车技术进行深入探讨的优质论文。期待作者在相关领域有更多的研究产出。