混合动力汽车的探索和研究-毕业论文

1 中州大学工程技术学院中州大学工程技术学院 毕业设计 论文 说明书毕业设计 论文 说明书 汽车检测与维修汽车检测与维修 专业专业 毕业设计 论文 题目毕业设计 论文 题目 动力汽车的探索与研究动力汽车的探索与研究 学生姓名学生姓名 学号学号 指导教师指导教师 杨海鹏杨海鹏 职称职称 讲师讲师 2012 年年 4 月月 27 日日 2 毕业设计 论文 任务书毕业设计 论文 任务书 工程技术 学院 汽车检测与维修 专业 学生姓名 学号 一 毕业设计 论文 题目 动力汽车的探索与研究 二 毕业设计 论文 时间 2012 年 4 月 20 日至 2012 年 4 月 27 日 三 毕业设计 论文 地点 中州大学 四 毕业设计 论文 的内容要求 指导教师 年 月 日 批 准 年 月 日 3 前前 言言 进入 21 世纪以来 能源安全与气候变化成为国际社 会关注的焦点 为实现交通领域的健康可持续发展 世界主 要汽车生产国进一步加快推动节能与新能源汽车的发展 预 计未来 3 5 年内 全球节能与新能源汽车将进入一个快速产 业化发展的阶段 根据机电混合度的不同 混合动力汽车与 传统燃油汽车相比能够实现 10 40 的节油效果 常规排 放物和 CO2排放也显著降低 并具有性能稳定 可靠性强 不依赖于新建配套设施 因此被认为是近中期比较现实和有 效的新能源汽车产品 会在未来 2 3 年内将成为汽车市场的 主要 竞争者 竞争者 目前 国际上混合动力汽车已经实现商业化 2007 年 全球混合动力汽车销量达到 50 万辆左右 美国作为全球最 大的混合动力汽车市场 2007 年在轻型车销量下滑 2 5 个百 分点的情况下 混合动力汽车销量增长 38 达到 35 万辆 另外 自混合动力汽车上市以来 单一品牌混合动力轿车的 最大累 计销量已经超过 120 万辆 在我国 混合动力汽车已进入科研向产业化转型的关 键时期 在国家 863 连续两个五年计划持续支持下 我国 4 已基本掌握了混合动力汽车关键零部件和动力系统平台技术 建立了相关技术标准和测试能力 开发出一批混合动力汽车 产品 实现了小批量的整车生产能力 在多个城市开展了小 规模示范应用 并成功服务于北京奥运会和残奥会 取得了 良好的社会效益和环境效益 初步证明了混合动力汽车在我 国 应用的可行性和适用性 为了推动包括混合动力汽车在内的节能与新能源汽 车的产业化进程 我国政府目前局部小规模示范应用的基础 上 近期将组织开展大规模推广应用工程 相关政府部门也 在加紧制定专项财政补贴方案 随着我国政府积极推动的以 混合动力汽车为主的节能与新能源汽车大规模推广应用工程 的启动 将进一步突破我国节能与新能源汽车的产业化瓶颈 降低制造成本 培育产业链 并在局部区域实现显著的节能 减排效果 加速启动我国节能与新能源汽车市场 5 摘 要 在最近的一个时期 汽油和柴油仍是汽车的主要能量来源 新能源汽车近 期需要解决的方案是传统内燃机新技术和替代燃烧汽车 中期方案是混合动力 汽车降低油耗和排放 远期方案是纯电动汽车和燃料电池汽车 虽然新能源汽 车提供了使用燃料的燃料汽车 混合动力汽车 以及利用车载氢燃料电池发电 和电动系统的燃料电池汽车等多元化选择 但是由于现在的技术发展水平 因 此寻找多元化的替代燃料 开发更接近市场的混合动力技术 是目前开发可替 代能源的最切实可行的一步 而纯电动车和氢燃料电池由于其技术仍难取得革 命性突破 难以成为汽车行业的近期发展目标 且当今社会形势 混合动力可 以比较好的解决燃油消耗问题和污染问题 所以会主要介绍混合动力的优势性 和可行性 关键词 1 混合混合动动力技力技术术 2 燃料燃料电电池池 3 油油电电混合混合 4 新能源汽新能源汽车车 5 纯电动纯电动汽汽车车 6 目录目录 1 动力汽车的简介 1 1 1 什么是动力汽车 1 1 1 1 混合动力汽车定义 1 2 混合动力汽车的分类 1 2 1 串联式混合动力系统 8 1 2 2 并联式混合动力系统 10 1 2 3 混联式混合动力系统 1 2 4 微混合动力系统 1 2 5 轻混合动力系统 1 2 6 中混合动力系统 1 2 7 完全混合动力系统 1 2 8 混动功效对比 2 混合动力汽车工作原理 20 2 1 基本工作原理 21 2 2 混合动力汽车的三大类别 2 2 1 串联式混合动力电动汽车 SHEV 2 2 2 并联式混合动力电动汽车 PHEV 2 2 3 混联式混合动力电动汽车 PSHEV 3 动力汽车的发展现状及建议 7 3 1 动力汽车发展的优缺点 3 1 1 为什么要有动力汽车 3 1 2 动力汽车的基本特点 3 1 3 混合动力汽车为什么省油 3 1 4 各种混合动力汽车对比 3 1 5 混合动力汽车发展的瓶颈 3 2 混合动力汽车在国内外的发展 3 2 1 国外混合动力汽车的发展 3 2 2 国内混合动力汽车的发展 3 3 混合动力汽车的市场表现 3 3 1 日系的丰田 Prius 为例 3 3 2 混合动力汽车发展的瓶颈 4 混合动力汽车的发展前景 4 1 1 混合动力汽车的发展趋势 4 1 2 我国混合动力汽车发展的机遇与挑战 4 1 3 国内发展混合动力汽车产业的相关建仪 5 结束语 6 致谢 7 参考文献 8 论 文 正 文 9 动力汽车的探索与研究动力汽车的探索与研究 1 1 动力汽车的简介动力汽车的简介 1 11 1 什么是动力汽车什么是动力汽车 1 1 11 1 1 混合动力车是汽车使用两个或两个以上不同的动力源来推进车辆行驶混合动力车是汽车使用两个或两个以上不同的动力源来推进车辆行驶 的车辆 混合动力汽车的英文缩写是的车辆 混合动力汽车的英文缩写是 HEVHEV HEVHEV 的基本结构是在电动汽车 的基本结构是在电动汽车 EVEV 和燃料电池电动车 和燃料电池电动车 FCEVFCEV 的基础上增加一套辅助动力系统 的基础上增加一套辅助动力系统 动力发电机组或动力发电机组或 某种原动机 原动机可以是内燃机 燃气轮机等热机 车载动力源有多种 蓄某种原动机 原动机可以是内燃机 燃气轮机等热机 车载动力源有多种 蓄 电池 燃料电池 太阳能电池 内燃机车的发电机组 当前混合动力汽车一般电池 燃料电池 太阳能电池 内燃机车的发电机组 当前混合动力汽车一般 是指内燃机车发电机 再加上蓄电池的电动汽车 是指内燃机车发电机 再加上蓄电池的电动汽车 1 21 2 混合动力汽车分类混合动力汽车分类 重重庆庆长长安安新新能能源源汽汽车车有有限限公公司司 替替代代燃燃料料汽汽车车 混混合合动动力力汽汽车车 纯纯电电动动汽汽车车 燃燃料料电电池池汽汽车车 乙乙醇醇 甲甲醇醇汽汽车车 液液化化石石油油气气 压压缩缩天天然然气气 强强混混合合动动力力 中中混混合合动动力力 弱弱混混合合动动力力 Plug in 汽汽车车 纯纯电电动动道道路路车车 纯纯电电动动场场地地车车 太太阳阳能能汽汽车车 10 根据混合动力驱动模式 混合动力系统主要分为以下三类根据混合动力驱动模式 混合动力系统主要分为以下三类 1 2 11 2 1 串联式混合动力系统 串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机串联式混合动力系统 串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电机 发电 产生的电能通过控制单元传到电池 再由电池传输给电机转化为动能 发电 产生的电能通过控制单元传到电池 再由电池传输给电机转化为动能 最后通过变速机构来驱动汽车 在这种联结方式下 电池就象一个水库 只是最后通过变速机构来驱动汽车 在这种联结方式下 电池就象一个水库 只是 调节的对象不是水量 而是电调节的对象不是水量 而是电能 能 电池对在发电机产生的能量和电动机需要的电池对在发电机产生的能量和电动机需要的 能量之间进行调节 从而保证车辆正常工作 这种动力系统在城市公交上的应能量之间进行调节 从而保证车辆正常工作 这种动力系统在城市公交上的应 用比较多 轿车上很少使用 用比较多 轿车上很少使用 1 2 21 2 2 并联式混合动力系统 并联式混合动力系统有两套驱动系统 传统的内燃并联式混合动力系统 并联式混合动力系统有两套驱动系统 传统的内燃 机系统和电机驱动系统 两个系统既可以同时协调工作 也可以各自单独工作机系统和电机驱动系统 两个系统既可以同时协调工作 也可以各自单独工作 驱动汽车 这种系统适用于多种不同的行驶工况 尤其适用于复杂的路况 该驱动汽车 这种系统适用于多种不同的行驶工况 尤其适用于复杂的路况 该 联结方式结构简单 成本低 本田的联结方式结构简单 成本低 本田的 AccordAccord 和和 CivicCivic 采用的是并联式联结方式 采用的是并联式联结方式 11 1 2 31 2 3 混联式混合动力系统 混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机混联式混合动力系统 混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机 驱动系统各有一套机械变速机构 两套机构或通过齿轮系 或采用行星轮式结驱动系统各有一套机械变速机构 两套机构或通过齿轮系 或采用行星轮式结 构结合在一起 从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系 与并联式混合构结合在一起 从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系 与并联式混合 动力系统相比 混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率动力系统相比 混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率 输出和电机的运转 此联结方式系统复杂 成本高 输出和电机的运转 此联结方式系统复杂 成本高 PriusPrius 采用的是混联式联结采用的是混联式联结 方式 方式 12 根据在混合动力系统中 电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重 也根据在混合动力系统中 电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重 也 就是常说的混合度的不同 混合动力系统还可以分为以下四类 就是常说的混合度的不同 混合动力系统还可以分为以下四类 1 2 41 2 4 微混合动力系统 这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机 一般为微混合动力系统 这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机 一般为 12V12V 上加装了皮带驱动启动电机 也就是常说的 上加装了皮带驱动启动电机 也就是常说的 Belt alternatorBelt alternator StarterStarter Generator Generator 简称简称 BSGBSG 系统 该电机为发电启动系统 该电机为发电启动 Stop Start Stop Start 一体式电动机 一体式电动机 用来控制发动机的启动和停止 从而取消了发动机的怠速 降低了油耗和排放 用来控制发动机的启动和停止 从而取消了发动机的怠速 降低了油耗和排放 从严格意义上来讲 这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车 从严格意义上来讲 这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车 因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力 在微混合动力系统里 电机因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力 在微混合动力系统里 电机 的电压通常有两种 的电压通常有两种 12v12v 和和 42v42v 其中 其中 42v42v 主要用于柴油混合动力系统 主要用于柴油混合动力系统 1 2 51 2 5 轻混合动力系统 代表车型是通用的混合动力皮卡车 该混合动力系统采轻混合动力系统 代表车型是通用的混合动力皮卡车 该混合动力系统采 用了集成启动电机 也就是常说的用了集成启动电机 也就是常说的 IntegratedIntegrated StarterStarter GeneratorGenerator 简称 简称 ISGISG 系统 与微混合动力系统相比 轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制系统 与微混合动力系统相比 轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制 发动机的启动和停止 还能够实现 发动机的启动和停止 还能够实现 1 1 在减速和制动工况下 对部分能量进 在减速和制动工况下 对部分能量进 行吸收 行吸收 2 2 在行驶过程中 发动机等速运转 发动机产生的能量可以在车轮 在行驶过程中 发动机等速运转 发动机产生的能量可以在车轮 的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节 轻混合动力系统的混合度一般的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节 轻混合动力系统的混合度一般 在在 2020 以下 以下 1 2 61 2 6 中混合动力系统 该混合动力系统同样采用了中混合动力系统 该混合动力系统同样采用了 ISGISG 系统 与轻度混合动力系统 与轻度混合动力 系统不同 中混合动力系统采用的是高压电机 另外 中混合动力系统还增加系统不同 中混合动力系统采用的是高压电机 另外 中混合动力系统还增加 了一个功能 在汽车处于加速或者大负荷工况时 电动机能够辅助驱动车轮 了一个功能 在汽车处于加速或者大负荷工况时 电动机能够辅助驱动车轮 从而补充发动机本身动力输出的不足 从而更好的提高整车的性能 这种系统从而补充发动机本身动力输出的不足 从而更好的提高整车的性能 这种系统 的混合程度较高 可以达到的混合程度较高 可以达到 3030 左右 目前技术已经成熟 应用广泛 左右 目前技术已经成熟 应用广泛 1 2 71 2 7 完全混合动力系统 该系统采用了完全混合动力系统 该系统采用了 272 650v272 650v 的高压启动电机 混合程度的高压启动电机 混合程度 更高 与中混合动力系统相比 完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过更高 与中混合动力系统相比 完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过 5050 技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展 技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展 方向 方向 1 2 81 2 8 混动系统功效对比混动系统功效对比 13 重重庆庆长长安安新新能能源源汽汽车车有有限限公公司司 功能工况示意图弱混中混强混 启动 大电机直接启动并 驱动汽车行驶 停车 可自动怠速停止 再次启动时 大电 机直接启动并驱动 汽车行驶 加速助 力 爬坡或急 加速无 制动能 量回收 减速或刹 车无 纯电动 行驶正常行驶 低速时 大电机直 接驱动汽车行驶 高速时发动机驱动无 混混动动系系统统功功能能对对比比 发动机停止喷油 燃烧休止 车辆和发动机 的惯性力带动大电机发电为动力电池充电 12V电机或大电机拖动发动机转动 至一定转速 发动机喷油点火 发动机动力不足 动力电池提供电能使大电 机电动助力 怠速启 停 等信号灯或堵车时 依靠自动怠 速停止系统 使发动机自动停 止 再次起步时 大电机启动发 动机 2 2 混合动力车的工作原理混合动力车的工作原理 2 12 1 基本工作原理基本工作原理 2 22 2 混合动力汽车的三大类别混合动力汽车的三大类别 14 2 2 12 2 1 串联式混合动力电动汽车 串联式混合动力电动汽车 SHEVSHEV 由发动机 发电机和驱动电动机三大动力组成 发动机 发电机和驱动电动机由发动机 发电机和驱动电动机三大动力组成 发动机 发电机和驱动电动机 采用采用 串联串联 的方式组成的方式组成 SHEVSHEV 的驱动系统 的驱动系统 在车辆行驶之初 蓄电池组处于电量饱和状态 其能量输出可以满足车辆要求 在车辆行驶之初 蓄电池组处于电量饱和状态 其能量输出可以满足车辆要求 辅助动力系统不需要工作 蓄电池输出的直流电经控制器变为交流电后供入驱辅助动力系统不需要工作 蓄电池输出的直流电经控制器变为交流电后供入驱 动电动机 驱动电动机输出的转矩经变速器 传动轴及驱动桥驱动车轮 蓄电动电动机 驱动电动机输出的转矩经变速器 传动轴及驱动桥驱动车轮 蓄电 池组电量低于池组电量低于 60 60 时 辅助动力系统起动 为驱动系统提供能量的同时 还给蓄时 辅助动力系统起动 为驱动系统提供能量的同时 还给蓄 电池组进行充电 当车辆能量需求较大时 辅助动力系统与蓄电池组同时为驱电池组进行充电 当车辆能量需求较大时 辅助动力系统与蓄电池组同时为驱 动系统提供能量 发动机动系统提供能量 发动机 发电机组产生的交流电经整流器变为直流电和电池输发电机组产生的交流电经整流器变为直流电和电池输 出的直流电经控制器变为交流电后供入驱动电动机 由于蓄电池组的存在 使出的直流电经控制器变为交流电后供入驱动电动机 由于蓄电池组的存在 使 发动机工作在一个相对稳定的工况 使其排放得到改善 发动机工作在一个相对稳定的工况 使其排放得到改善 2 2 22 2 2 并联式混合动力电动汽车 并联式混合动力电动汽车 PHEVPHEV 并联式混合动力 并联式混合动力 PHEVPHEV 由发动机 电动 由发动机 电动 发电机或驱动电动机两大动力总成组发电机或驱动电动机两大动力总成组 成 发动机 电动成 发动机 电动 发电机或驱动电动机采用发电机或驱动电动机采用 并联并联 的方式组成的方式组成 PHEVPHEV 的驱动的驱动 系统 系统 并联式混合动力汽车的组成并联式混合动力汽车的组成 1 1 发动机 发动机 2 2 电动机 电动机 发动机发动机 3 3 机械传动系统 机械传动系统 4 4 驱动电动机 驱动电动机 5 5 逆变器 逆变器 6 6 蓄电池组 蓄电池组 PHEVPHEV 是由发动机与电动机 发动机或驱动电机两大动力总成组成 如上图所示 是由发动机与电动机 发动机或驱动电机两大动力总成组成 如上图所示 它们采用它们采用 并联并联 的方式组成驱动系统 电动机的动力要与车辆驱动系统相结的方式组成驱动系统 电动机的动力要与车辆驱动系统相结 合 可以 合 可以 1 1 在发动机输出轴处进行组合 在发动机输出轴处进行组合 2 2 在变速器 包括驱动桥 在变速器 包括驱动桥 处进行组合 处进行组合 3 3 在驱动桥处进行组合 在驱动桥处进行组合 上图是一种电动机的动力在驱动轮处进行组合的驱动轮动力组合式上图是一种电动机的动力在驱动轮处进行组合的驱动轮动力组合式 PHEVPHEV 其驱 其驱 动模式为 动模式为 1 1 以发动机驱动为基本驱动模式 独立驱动后驱动轮 以发动机驱动为基本驱动模式 独立驱动后驱动轮 2 2 驱动电动机为辅助驱动模式 能独立驱动前驱动轮 驱动电动机为辅助驱动模式 能独立驱动前驱动轮 15 3 3 在混合驱动时 发动机驱动的后轮动力与驱动电机驱动的前轮动力进行组在混合驱动时 发动机驱动的后轮动力与驱动电机驱动的前轮动力进行组 合 成为混合四驱动模式 合 成为混合四驱动模式 2 2 32 2 3 混联式混合动力电动汽车 混联式混合动力电动汽车 PSHEVPSHEV 混联式混合动力汽车混联式混合动力汽车 1 1 发动机 发动机 2 2 电动机 电动机 发动机发动机 3 3 变速器或减速器 变速器或减速器 4 4 驱动桥 驱动桥 5 5 逆变器 逆变器 6 6 驱动电动机驱动电动机 7 7 蓄电池组 蓄电池组 PSHEVPSHEV 是综合是综合 SHEVSHEV 和和 PHEVPHEV 结构特点组成的 由发动机 电动机或发动机和驱动结构特点组成的 由发动机 电动机或发动机和驱动 电机三大动力总成组成 电动机的动力要与车辆驱动系统相适合 可以在变速电机三大动力总成组成 电动机的动力要与车辆驱动系统相适合 可以在变速 器 包括驱动桥 处进行组合 也可以在驱动轮处进行组合 器 包括驱动桥 处进行组合 也可以在驱动轮处进行组合 上图是一种发动机的动力与驱动电动机的动力在驱动轮处进行组合的方式 其上图是一种发动机的动力与驱动电动机的动力在驱动轮处进行组合的方式 其 驱动模式为 驱动模式为 1 1 以发动机驱动为基本驱动模式 带动电动机以发动机驱动为基本驱动模式 带动电动机 发动机 并独立驱动后驱动轮 发动机 并独立驱动后驱动轮 2 2 以驱动电动机为辅助驱动模式 能独立驱动前驱动轮 以驱动电动机为辅助驱动模式 能独立驱动前驱动轮 3 3 在混合驱动时 发动机驱动的后轮动力与驱动电动机驱动的前轮动力进行在混合驱动时 发动机驱动的后轮动力与驱动电动机驱动的前轮动力进行 组合 成为混合四轮驱动模式 组合 成为混合四轮驱动模式 3 3 动力汽车的发展现状及建议动力汽车的发展现状及建议 3 13 1 动力汽车发展的优缺点动力汽车发展的优缺点 3 1 13 1 1 为什么要有动力汽车为什么要有动力汽车 16 重重庆庆长长安安新新能能源源汽汽车车有有限限公公司司 国国际际石石油油危危机机 石石油油是是最最重重要要的的化化工工原原料料 大大气气污污染染 国国际际油油价价疯疯涨涨 最最高高1 15 50 0美美元元 空空气气污污染染6 60 0 来来自自汽汽车车废废气气排排放放 温温室室效效应应 石石油油是是战战略略物物资资 石石油油战战争争 雾雾都都 酸酸雨雨 进入进入 2121 世纪以来 能源安全与气候变化成为国际社会关注的焦点 为实现世纪以来 能源安全与气候变化成为国际社会关注的焦点 为实现 交通领域的健康可持续发展 世界主要汽车生产国进一步加快推动节能与新能交通领域的健康可持续发展 世界主要汽车生产国进一步加快推动节能与新能 源汽车的发展 预计未来源汽车的发展 预计未来 3 53 5 年内 全球节能与新能源汽车将进入一个快速产年内 全球节能与新能源汽车将进入一个快速产 业化发展的阶段 根据机电混合度的不同 混合动力汽车与传统燃油汽车相比业化发展的阶段 根据机电混合度的不同 混合动力汽车与传统燃油汽车相比 能够实现能够实现 10 40 10 40 的节油效果 常规排放物和的节油效果 常规排放物和 COCO2 2排放也显著降低 并具有性能排放也显著降低 并具有性能 稳定 可靠性强 不依赖于新建配套设施 因此被认为是近中期比较现实和有稳定 可靠性强 不依赖于新建配套设施 因此被认为是近中期比较现实和有 效的新能源汽车产品 会在未来效的新能源汽车产品 会在未来 2 32 3 年内将成为汽车市场的主流竞争者 年内将成为汽车市场的主流竞争者 3 1 23 1 2 动力汽车的基本特点动力汽车的基本特点 17 重重庆庆长长安安新新能能源源汽汽车车有有限限公公司司 动动力力汽汽车车的的基基本本特特点点 汽车类型细分种类燃料节省燃料 动力性 减排效果 节省燃料成本开发成本 压缩天然气汽车 压缩天然气无稍差稍好60 液化石油气汽车 液化石油气无稍差稍好相当 乙醇 甲醇汽车 乙醇 甲醇无稍差稍好20 弱混汽油 柴油5 7 相当稍好5 7 增加2000元左右 中混汽油 柴油20 30 相当好20 30 增加2 4万元 强混汽油 柴油30 50 相当好30 50 汽油 柴油30 50 很好30 50 充电100 无排放80 以上 纯电动场地车充电100 最差无排放80 以上相当 纯电动道路车充电100 稍差无排放80 以上增加3万元以上 燃料电池 燃料电池汽车氢气无更好排放水增加增加50万元以上 相当 增加几千元 增加5万元以上 纯电动 替代燃料 混合动力 Plug in汽车 3 1 33 1 3 混合动力车为什么省油混合动力车为什么省油 重重庆庆长长安安新新能能源源汽汽车车有有限限公公司司 混混合合动动力力为为什什么么省省油油 3 1 43 1 4 各种混合动力车对比各种混合动力车对比 18 重重庆庆长长安安新新能能源源汽汽车车有有限限公公司司 汽车类型优势劣势劣势影响指数限定区域 替代燃料开发成本低动力性差 部分地区添加燃料困难三颗星城区商业化运行 混合动力 不需要特殊的燃 料 续驶里程长 技术最成熟 长距离高速行驶基本不省油 目前 成本偏高一颗星 政策少量支持下 商业化运行 纯电动技术简单成熟 蓄电池的容量 体积 重量 充电 速度 充电设施 稳定性极难兼顾五颗星 政策支持下低速 小型车或者公交 车商业化运行 燃料电池排放的是水 成本高 氢燃料存储和运输困难 提取困难十颗星 暂时无商业化运 行 3 1 53 1 5 混合动力汽车发展的瓶颈混合动力汽车发展的瓶颈 混合动力汽车绝对成本过高是目前混合动力电动汽车推广应用的主要难点混合动力汽车绝对成本过高是目前混合动力电动汽车推广应用的主要难点 这这 是因为混合动力汽车除了以往的动力装置外是因为混合动力汽车除了以往的动力装置外 至少还必须安装电池至少还必须安装电池 其成本不其成本不 可能降至普通汽车的水准 因此可能降至普通汽车的水准 因此 混合动力汽车技术发展的首要难题是降低成混合动力汽车技术发展的首要难题是降低成 本本 这也是今后有待解决的最大课题这也是今后有待解决的最大课题 特别是必须降低动力电池 电机驱动系特别是必须降低动力电池 电机驱动系 统 电子控制系统等的成本 统 电子控制系统等的成本 3 23 2 混合动力汽车在国内外的发展混合动力汽车在国内外的发展 3 2 13 2 1 国外混合动力汽车的发展国外混合动力汽车的发展 自自 19951995 年起 世界各大汽车生产厂商已将研究的重点转向了混合动力汽车年起 世界各大汽车生产厂商已将研究的重点转向了混合动力汽车 的研究开发 日本丰田汽车公司开发了的研究开发 日本丰田汽车公司开发了 PriusPrius 牌混合动力轿车 本田公司开发牌混合动力轿车 本田公司开发 了了 InsightInsight 牌混合动力轿车 美国三大汽车公司均开发了包括轿车 面包车 牌混合动力轿车 美国三大汽车公司均开发了包括轿车 面包车 货车在内的混合动力汽车 如通用汽车公司推出的货车在内的混合动力汽车 如通用汽车公司推出的 PreceptPrecept 福特汽车公司的 福特汽车公司的 EscapeEscape 和和 ProdigyProdigy 戴 戴 克汽车公司的克汽车公司的 CitadelCitadel ESX3ESX3 等 目前 混合动力汽车等 目前 混合动力汽车 技术及市场均看好 日本国内拥有的混合动力电动汽车己超过技术及市场均看好 日本国内拥有的混合动力电动汽车己超过 7 7 万辆 预计在万辆 预计在 20102010 年将达到年将达到 210210 万辆 日本丰田汽车公司计划到万辆 日本丰田汽车公司计划到 20052005 年生产年生产 3030 万辆混合动万辆混合动 19 力汽车 力汽车 20032003 年初 美国年初 美国 Finance Finance Times Times 曾报道 一旦发生石油危机 美国曾报道 一旦发生石油危机 美国 通用公司计划将在通用公司计划将在 5 5 年内销售年内销售 100100 万辆混合动力汽车 并已决定在万辆混合动力汽车 并已决定在 20032003 年销售年销售 1212 种混合动力汽车 种混合动力汽车 目前 日本丰田汽车公司是走在混合动力汽车研发最前沿的汽车公司 开目前 日本丰田汽车公司是走在混合动力汽车研发最前沿的汽车公司 开 发的混合动力汽车已达到实用化水平 发的混合动力汽车已达到实用化水平 19971997 年 丰田推出了世界上第一款批量年 丰田推出了世界上第一款批量 生产的混合动力汽车生产的混合动力汽车 PriusPrius 其后又在 其后又在 20012001 年相继推出了年相继推出了 ESTIMA ESTIMA 混合动力面混合动力面 包车和包车和 皇冠皇冠 CROWN CROWN 轿车 到轿车 到 20022002 年底 丰田汽车公司生产的混合动力汽车年底 丰田汽车公司生产的混合动力汽车 在日本国内和海外的累计销量均突破了在日本国内和海外的累计销量均突破了 1010 万辆 现在已经在全世界万辆 现在已经在全世界 2020 多个国多个国 家上市销售 著名的家上市销售 著名的 PriusPrius 为为 4 4 门门 5 5 座座 3 3 厢式串联式混合动力轿车 采用了横厢式串联式混合动力轿车 采用了横 向直列向直列 4 4 缸缸 1616 气门双顶置凸轮轴电喷汽油机气门双顶置凸轮轴电喷汽油机 1 5 1 5 升 最大功率升 最大功率 5353 千瓦千瓦 驱 驱 动用镍氢电池和电动无级变速系统 标准配置有双安全气囊 电动门窗 中置动用镍氢电池和电动无级变速系统 标准配置有双安全气囊 电动门窗 中置 数字液显仪表板 行驶电脑显示屏 自动空调 音响等 丰田数字液显仪表板 行驶电脑显示屏 自动空调 音响等 丰田 PriusPrius 混合动力混合动力 系统系统 THS THS 电子控制装置的特点是 可分别利用电能 汽油或两者组合同时工作 电子控制装置的特点是 可分别利用电能 汽油或两者组合同时工作 根据车速和负荷情况 根据车速和负荷情况 THSTHS 可以控制每种能源所提供的功率比例 以保证汽车按可以控制每种能源所提供的功率比例 以保证汽车按 最有效的模式运行 在车辆的行驶过程中 乘客对最有效的模式运行 在车辆的行驶过程中 乘客对 THSTHS 的转换是感觉不到的 的转换是感觉不到的 THSTHS 系统的关键部分是功率分流装置 该装置利用一套行星齿轮组将发动机功率系统的关键部分是功率分流装置 该装置利用一套行星齿轮组将发动机功率 直接传递到车的前轮和发电机上 电控式变速器将汽油机 发电机和电动机的直接传递到车的前轮和发电机上 电控式变速器将汽油机 发电机和电动机的 功率输出加以混合 功率输出加以混合 从而达到汽车加速和减速的需要 从而达到汽车加速和减速的需要 20022002 年 丰田年 丰田 ESTIMAESTIMA 混合动力面包车投产 其混合动力系统采用了世界首次批量生产的电动混合动力面包车投产 其混合动力系统采用了世界首次批量生产的电动 4 4 轮驱轮驱 动及动及 4 4 轮驱动力轮驱动力 制动力综合控制系统 它给混合动力汽车的行驶性能带来了革制动力综合控制系统 它给混合动力汽车的行驶性能带来了革 命性的改进 所有这些都表明丰田公司在普及混合动力系统的低燃耗 低排放命性的改进 所有这些都表明丰田公司在普及混合动力系统的低燃耗 低排放 和改进行驶性能方面已经走在了世界同业前列 丰田汽车公司计划和改进行驶性能方面已经走在了世界同业前列 丰田汽车公司计划 20l220l2 年在其年在其 全部汽车产品上采用汽油电力混合动力发动机 以提高燃油经济性和降低排放全部汽车产品上采用汽油电力混合动力发动机 以提高燃油经济性和降低排放 污染 污染 20 重重庆庆长长安安新新能能源源汽汽车车有有限限公公司司 丰丰田田 Prius 普普锐锐斯斯 美国美国 19931993 年年 9 9 月启动新一代汽车伙伴计划 其时间表为 月启动新一代汽车伙伴计划 其时间表为 19971997 年完成技术年完成技术 选择 选择 20002000 年推出概念车 年推出概念车 20042004 年推出能用于投产的式样车 当年 美国能源年推出能用于投产的式样车 当年 美国能源 部与三大汽车公司签订了混合动力汽车开发合同 其中通用汽车公司投入部与三大汽车公司签订了混合动力汽车开发合同 其中通用汽车公司投入 1 481 48 亿美元 福特投入亿美元 福特投入 1 381 38 亿美元 克莱斯勒投入亿美元 克莱斯勒投入 84808480 万美元 进行为期万美元 进行为期 6 6 年的年的 研制开发工作 研制开发工作 19971997 年 年 PNGVPNGV 计划已完成了新一代汽车的技术选择 经过充计划已完成了新一代汽车的技术选择 经过充 分酝酿 认真筛选 确定了轻质材料 混合动力 高性能引擎分酝酿 认真筛选 确定了轻质材料 混合动力 高性能引擎 四冲程直燃式引四冲程直燃式引 擎擎 和燃料电池和燃料电池 PEM PEM 燃料电池燃料电池 为为 PNGVPNGV 的技术主要方向 在美国的技术主要方向 在美国 4747 个州的个州的 2121 个个 联邦实验室 联邦实验室 5151 所大学中 有所大学中 有 12001200 多个多个 PNGVPNGV 的研究专案正在进行中 的研究专案正在进行中 PNGVPNGV 计计 划已使美国全国形成了一个汽车技术创新的国家行动 经过多年努力 三大公划已使美国全国形成了一个汽车技术创新的国家行动 经过多年努力 三大公 司于司于 19981998 年北美国际汽车展上分别展出了样车 在此基础上 现已按期推出三年北美国际汽车展上分别展出了样车 在此基础上 现已按期推出三 款混合动力轿车款混合动力轿车 通用通用 PreceptPrecept 福特 福特 ProdigyProdigy 克莱斯勒 克莱斯勒 DodgeDodge ESX3ESX3 三款车 三款车 均接近或实现了均接近或实现了 3 3 升升 百公里的目标 其中 通用汽车百公里的目标 其中 通用汽车 PreceptPrecept 是目前唯一达到是目前唯一达到 新一代汽车协作伙伴关系新一代汽车协作伙伴关系 PNGV PNGV 油耗要求的车型 这是一辆四门 五人座轿车 油耗要求的车型 这是一辆四门 五人座轿车 其驱动系统系由一台其驱动系统系由一台 3 3 缸缸 1 31 3 升直喷柴油引擎与两台电动机升直喷柴油引擎与两台电动机 包括驱动前轮的电包括驱动前轮的电 动机和驱动后轮的柴油动机和驱动后轮的柴油 电动机组电动机组 及一台手动自动变速箱组成 而电动机可吸及一台手动自动变速箱组成 而电动机可吸 收刹车过程中的制动能量 并给以上的电池组充电 据统计 美国市场上售出收刹车过程中的制动能量 并给以上的电池组充电 据统计 美国市场上售出 21 混合动力汽车接近混合动力汽车接近 7 7 万辆 万辆 20022002 年美国的混合动力汽车市场规模达到年美国的混合动力汽车市场规模达到 3500035000 辆 辆 美国已有近美国已有近 2020 个城市在试用混合动力公共汽车 欧洲各大汽车厂商也纷纷推出个城市在试用混合动力公共汽车 欧洲各大汽车厂商也纷纷推出 了混合动力汽车 法国了混合动力汽车 法国 BEBE 集团先后推出了贝灵格型和萨拉型混合动力汽车 萨集团先后推出了贝灵格型和萨拉型混合动力汽车 萨 拉型混合动力汽车以雪铁龙的拉型混合动力汽车以雪铁龙的 EstateEstate 加长型轿车为原型 配备一个加长型轿车为原型 配备一个 55kWDE55kWDE 的的 汽油内燃机发动机和一个汽油内燃机发动机和一个 25kW25kW 的电动机 排放量较同类普通汽车降低的电动机 排放量较同类普通汽车降低 35 35 一 一 次行程可高达次行程可高达 1000km1000km 3 2 23 2 2 国内混合动力汽车发展情况国内混合动力汽车发展情况 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 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 2020 世纪世纪 8080 年代年代 以来以来 许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车 我国的许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车 我国的 863863 计划计划 也已明也已明 确将电动汽车作为重点攻关项目 目前 我国电动汽车的研发水平与发达国家确将电动汽车作为重点攻关项目 目前 我国电动汽车的研发水平与发达国家 基本上处在同一起跑线上 在某些方面甚至超过国外 基本上处在同一起跑线上 在某些方面甚至超过国外 19991999 年 清华大学与厦年 清华大学与厦 门金龙联合汽车工业有限公司合作研制成功国内第一辆混合动力轻型客车 门金龙联合汽车工业有限公司合作研制成功国内第一辆混合动力轻型客车 20012001 年底 国家年底 国家 863 863 电动汽车科技攻关项目正式启动 第一批项目中主要是混电动汽车科技攻关项目正式启动 第一批项目中主要是混 合动力汽车 目前正在进行当中 一汽和东风汽车集团联合所在地高校和研究合动力汽车 目前正在进行当中 一汽和东风汽车集团联合所在地高校和研究 所 在各自客车底盘上 研发混合驱动公共汽车和大型客车 此外 东风电动所 在各自客车底盘上 研发混合驱动公共汽车和大型客车 此外 东风电动 汽车公司还承担了混合动力轿车的研究开发 汽车公司还承担了混合动力轿车的研究开发 十五十五 目标是攻克关键技术 推目标是攻克关键技术 推 出新产品 主要研究内容包括 发动机 电动机 蓄电池等各种单元技术 各出新产品 主要研究内容包括 发动机 电动机 蓄电池等各种单元技术 各 系统的电子控制技术和整车的动力系统优化与控制技术 应节省燃料系统的电子控制技术和整车的动力系统优化与控制技术 应节省燃料 50 50 排放 排放 下降下降 80 80 制动能量回收技术 应能回收 制动能量回收技术 应能回收 30 30 制动能量 目前 混合动力汽车主制动能量 目前 混合动力汽车主 要研发成果如下 要研发成果如下 东风电动车辆股份有限公司开发出混合动力汽车 其中 东风电动车辆股份有限公司开发出混合动力汽车 其中 EQ7200HEVEQ7200HEV 型混合型混合 动力轿车以风神蓝鸟轿车为平台 以满足未来城市公务 出租用车需求为目标 动力轿车以风神蓝鸟轿车为平台 以满足未来城市公务 出租用车需求为目标 最大限度利用东风公司现有产品平台及社会资源开发而成 实现产品系列化 最大限度利用东风公司现有产品平台及社会资源开发而成 实现产品系列化 通用化 标准化设计 主要技术参数 最高车速通用化 标准化设计 主要技术参数 最高车速 160km h160km h 锂离子电池 锂离子电池 EQ6110HEVEQ6110HEV 型混合动力城市公交车采用混联方案 专为型混合动力城市公交车采用混联方案 专为 20082008 年北京奥运会公交年北京奥运会公交 用车而开发 主要性能参数 采用东风汽车公司生产的康明斯用车而开发 主要性能参数 采用东风汽车公司生产的康明斯 6BTA6BTA 型柴油机型柴油机 最大转矩最大转矩 488Nm488Nm 额定转速 额定转速 2200rpm 2200rpm 中科院电工所研制的交流电机 纯电池 中科院电工所研制的交流电机 纯电池 22 电动运行最高车速电动运行最高车速 31km h31km h 最大功率 最大功率 27kW27kW 最大电流 最大电流 119A119A 发动机和电机混合 发动机和电机混合 驱动 最高车速驱动 最高车速 72km h72km h 天津清源电动车辆有限公司开发出混合动力中型客车 其主要技术特点 天津清源电动车辆有限公司开发出混合动力中型客车 其主要技术特点 使用燃油和电力双能源 同时兼顾了传统汽车的方便性和电动汽车的环保性能 使用燃油和电力双能源 同时兼顾了传统汽车的方便性和电动汽车的环保性能 排放达到欧排放达到欧 IIIIII 标准 燃油经济性提高标准 燃油经济性提高 15 15 以上 适于城市和城际之间的公共交以上 适于城市和城际之间的公共交 通 主要技术指标 通 主要技术指标 尺寸参数尺寸参数 72107210 21102110 2670 mm 2670 mm 总重量总重量 7t7t 座位数 座位数 2222 1010 发动机类型 发动机类型 CY4105QCY4105Q 型柴油机型柴油机 发动机最大功率 发动机最大功率 72kW72kW 变速器变速器 5 5 档机械变速档机械变速 电机类型 电机类型 交流异步交流异步 矢量控制矢量控制 电机功率电机功率 1010 kWkW 电池类型 电池类型 免维护铅酸电池免维护铅酸电池 电池容量 电池容量 100Ah100Ah 最高车速 最高车速 时速时速 110km110km 以上 最大爬坡度以上 最大爬坡度 20 20 以上 制动距离以上 制动距离 小于小于 10m 10m 时速时速 3030 公里公里 深圳明华环保汽车有限公司开发出混合动力电动轻型客车 其技术特点 深圳明华环保汽车有限公司开发出混合动力电动轻型客车 其技术特点 采用并联式混合动力系统 内燃机采用达到欧洲二号尾气排放标准的柴油机 采用并联式混合动力系统 内燃机采用达到欧洲二号尾气排放标准的柴油机 电动机采用国际先进的异步交流电机 具有变频调速的矢量控制系统 自身反电动机采用国际先进的异步交流电机 具有变频调速的矢量控制系统 自身反 充功能 内燃机做动力源驱动车辆行驶中可同时通过电动机充功能 内燃机做动力源驱动车辆行驶中可同时通过电动机 发电机功能互换将发电机功能互换将 发动机用作发电机为车载蓄电池组充电以补充能量 提高电驱动续驶里程 发动机用作发电机为车载蓄电池组充电以补充能量 提高电驱动续驶里程 北京嘉捷博大电动车有限公司和常州客车厂合作开发了我国第一辆以燃气北京嘉捷博大电动车有限公司和常州客车厂合作开发了我国第一辆以燃气 涡轮机作为动力机的混合动力电动大客车 该车长涡轮机作为动力机的混合动力电动大客车 该车长 11 511 5 m m 宽 宽 2 482 48 m m 高 高 3 63 6 m m 4646 座 排放指标低于座 排放指标低于 20082008 年将在欧洲开始执行的欧年将在欧洲开始执行的欧 标准 是当前理想的标准 是当前理想的 城市环保型公交车和旅游车 城市环保型公交车和旅游车 第一汽车集团公司 美国电动车第一汽车集团公司 美国电动车 亚洲亚洲 公司 汕头国家电动汽车试验示范公司 汕头国家电动汽车试验示范 区三方共同合作推出一款混合动力轿车区三方共同合作推出一款混合动力轿车 红旗红旗 CA7180AECA7180AE 该款串联式的混合动 该款串联式的混合动 力轿车属中高档 力轿车属中高档 13kW13kW 汽油机 汽油机 15kW15kW 直流电机 直流电机 144v 105Ah 144v 105Ah 铅酸电池 铅酸电池 4 4 2 2 前驱动形式 最高车速可达前驱动形式 最高车速可达 135km h135km h 重庆长安混合动力轿车 芜湖奇瑞混合动力轿车 长春一汽混合动力大巴 混合动力轿车 二汽混合动力大巴 混合动力轿车 武汉 武汉理工大学 混合动力大巴 哈尔滨中强混联混合动力大巴 天津清源混合动力大巴 混合动力中巴 北京博大混合动力大巴 23 北京理工大学混合动力大巴 北京工业大学混合动力大巴 北京交通大学混合动力垃圾清扫 运 车 同济大学混合动力轿车 上汽混合动力大巴上海 比亚迪混合动力轿车 湘潭 湘电混合动力大巴 长沙长丰混合动力越野车 五州龙混合动力大巴 深圳 明华混合动力中巴 广州华南理工大学混合动力大巴 郑州宇通混合动力大巴 合肥安凯 与株洲 混合动力大巴 鞍山某公司混合动力汽车 金龙 厦门混合动力大巴 上图是我国目前主要的混合动力汽车研发单位及项目 上图是我国目前主要的混合动力汽车研发单位及项目 3 33 3 混合动力车的市场表现混合动力车的市场表现 3 3 13 3 1 日系的丰田日系的丰田 PriusPrius 为例为例 重重庆庆长长安安新新能能源源汽汽车车有有限限公公司司 最最新新价价格格 205万万日日元元 约约合合人人民民币币15 6万万元元 单单车车亏亏损损25万万日日元元 合合人人民民币币1 9万万元元 2007 2009普锐斯在日本市场的单月销量 日日本本7 7月月销销量量2 27 77 71 12 2辆辆 1 1到到7 7月月销销量量7 79 91 12 22 2辆辆 9 97 7年年至至今今 历历史史全全球球总总销销量量超超1 10 00 0万万辆辆 24 3 3 23 3 2 动力汽车发展的瓶颈动力汽车发展的瓶颈 重重庆庆长长安安新新