混合动力电动汽车中电力电子技术的应用综述
1 引言
电力电子技术是研究应用电力半导体器件实现电能变换和控制的学科，它是一门由电子、电力半导体器件和控制三者相互交叉而出现的新兴边缘学科。它研究的内容非常广泛，主要包括电力半导体器件、磁性材料、电力电子电路、控制集成电路以及由其组成的电力变换装置。目前，电力电子学研究的主要方向是[1]:
（1）电力半导体器件的设计、测试、模型分析、工艺及仿真等；
（2）电力开关变换器的电路拓扑、建模、仿真、控制和应用；
（3）电力逆变技术及其在电气传动、电力系统等工业领域中的应用等。
电动汽车（ev）作为清洁、高效和可持续发展的交通工具，既对改善空气质量、保护环境具有重大意义，又对日益严重的石油危机提供了解决方法；同时，电动汽车作为电力电子技术的一个新的应用领域，涵盖了dc／dc和dc／ac的全部变换，是实用价值非常高的运用领域[2]。
2 混合动力电动汽车简介
当前世界汽车产业正处于技术革命和产业大调整的发展时期，安全、环保、节能和智能化成为汽车界共同关心的重大课题。为了使人类社会和汽车工业持续发展，世界各国尤其是发达国家和部分发展中国家都在研究各种新技术来改善汽车和环境的协调性。
电动汽车作为21世纪汽车工业改造和发展的主要方向，目前已从实验室开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段，世界上许多知名汽车厂家都推出了具有高科技水平的安全或环保型概念车，目的是为了引导世界汽车技术的潮流。
2.1 各种类型电动汽车特点及其发展
根据所使用的动力源不同，电动汽车大致可分为三类：蓄电池电动汽车或纯电动汽车（battery elect ric vehicle)、以氢气为能源的燃料电池电动汽车（fuel cell electric vehicle）和混合动力电动汽车（h
ybrid electric vehicle）。
纯电动汽车是单独依靠蓄电池供电的，但目前动力电池的性能和价格还没有取得重大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达到预期的目的；
燃料电池电动汽车具有能量转化率高、不污染环境、使用寿命长等不可比拟的优势。但是由于目前燃料电池技术和研究还没有取得重大突破，燃料电池电动汽车的发展也受到了限制；
混合动力电动汽车是同时采用了电动机和发动机作为其动力装置，通过先进的控制系统使两种动力装置有机协调配合，实现最佳能量分配，达到低能耗、低污染和高度自动化的新型汽车。自1995年以来，世界各大汽车生产商已将研究的重点转向了混合动力电动汽车的研究和开发，日本、美国和德国的大型汽车公司均开发了包括轿车、面包车、货车在内的混合动力电动汽车。
以作为混合动力电动汽车研发前沿的丰田汽车公司为例，所开发的混合动力电动汽车已达到实用化水平，自1997年所推出的世界上第一款批量生产的混合动力电动汽车prius开始，其后又在2002年推出了混合动力面包车，该车混合动力系统采用了世纪首次批量生产的电动四轮驱动及四轮驱动力/制动力综合控制系统。2003年，丰田又推出了新一代prius，也被称为“新时代丰田混合动力系统统——ths ii”（见图1），节能效果可达到100km油耗不足3l。从2004年开始，丰田公司向欧洲市场推出了一款新的lexus rx型豪华混合动力轿车。丰田公司计划2012年全部采用汽油电力混合发动机，以提高燃油经济性和降低排放污染。
图1 丰田新一代混合动力电动汽车prius thsii
2.2 混合动力电动汽车分类及特点
根据按照发动机与电动机的不同组合工作方式方式，混合动力电动汽车主要可以分为三类：串联式、并联式和混联式[3]，基本结构如图2所示。
图2 混合动力电动汽车基本结构
图3所示为不同混合动力类型中电动机与发动机的功率分配情况：
图3 不同工作模式中电动机与发动机的功率分配示意图
在串联式混合动力系统中，由发动机驱动发电机，利用发出的电能由电动机驱动车轮。即，发动机所发出的动能全部要先转换成电能，利用这一电能使车辆行驶。
并联式混合动力系统采用的是发动机与电动机驱动车轮，根据情况来运用这两个动力源，由于动力源是并行的，故称为并联式混合动力系统。
混联式也称串并联式，它可以最大限度地发挥串联式与并联式的各自优点，丰田的prius系列的混合动力系统采用的就是这种工作方式。工作时，利用动力分配器分配发动机的动力：一方面直接驱动车轮，另一方面自主地控制发电。由于要利用电能驱动电动机，所以与并联式相比，电动机的使用比率增大了。
3 hev常用的电力电子技术及装置
本文结合丰田新一代混合动力系统thsⅱ，具体研究了电力电子技术在hev中的应用情况。thsⅱ的整车电气驱动系统（见图4）主要由采用atkinson 循环的高效发动机、永磁交流同步电动机、发电机、动力分配装置、高性能镍金属氢化物（ni-mh）电池、控制管理单元以及各相关逆变器和dc-dc变换器等部件组成。
图4 prius thsii整车电气系统结构
高压电源电路、各种逆变器和14v蓄电池用辅助dc-dc变换器组成了功率控制单元（见图5），该单元集成了dsp控制器、驱动和保护电路、直流稳压电容、半导体、绝缘体、传感器、液体冷却回路以及和汽车通信的can总线接口。
下面主要介绍功率控制单元的结构组成和主要作用[4][5]。
图5 prius thsii功率控制单元
3.1 电动机/发电机用逆变器单元
在prius ths ii主驱动系统中，电动机和发电机所用三相电压型逆变器（功率分别为50kw和30kw）被集成在一个模块上（如图6所示，逆变器的电气结构图如图7所示），直流母线最大供电电压被设定为500v。功率器件选用带有反并联续流二极管的商用igbt（850v/200a），该功率等级的igbt具有足以承受最大500v反压的能力，以及其它诸如雪崩击穿、瞬时短路的能力。
图6 电动机和发电机用逆变器集成模块
图7 功率主回路示意图
电动机用逆变器的每个桥臂都是由并联有两个igbt模块和二极管模块组成，而发电机用逆变器的每个桥臂只包含有一个igbt模块和二极管模块。每个igbt芯片的面积为133mm2（13.7mm×9.7mm)，并且发射极使用了5μm厚的铝膜；而每个二极管芯片的面积为90mm2（8.2mm×11mm)。
目前，电动汽车普遍采用pwm控制的电压型逆变器，这种逆变器具有线路简单、效率高的特点，同时pwm逆变器呈现出以下几种发展趋势：
（1）通常采用igbt器件，工作频率高，并减少了低频谐波分量和起动时的电流冲击，当前国外应用的最高开关频率已达20khz；
（2）电机额定频率相应提高了，扩大了调速范围，在更好地满足运行要求的同时，减少电机的体积和重量，提高功率比。目前国外电动汽车专用电机的最高额定频率已达500hz；
（3）采用dsp为核心的计算机控制系统，能够实现可靠的矢量控制和运算，电机可做到快速恒力矩起动及弱磁高速运行，这种控制系统稳定，电流冲击小，控制效率高。
除了以上传统的pwm控制技术外，最近出现了谐振直流环节变换器和高频谐振交流环节变换器。采用零电压或零电流开关技术的谐振式变换器具有开关损耗小、电磁干扰小、低噪声、高功率密度和高可靠性等优点，引起研究人员广泛的兴趣。
目前应用于功率变换器的常用电子开关器件主要有gto、bjt、mosfet、igbt和mct等，由于igbt集bj t和mosfet特点于一体，所具有的高阻抗压控栅极，可明显降低栅极驱动功率，从而可使栅极驱动电
路集成化；并且igbt具有的极短的开关时间，可使系统具有快速响应能力，并减小了开关损耗，降低了噪声，因此igbt是很好的开关器件。mct也是一个潜在的选择器件，虽然目前商用的mct的额定值还有待于提高；但是由于mct具有低的通导压降，因此随着mct新型制造工艺的完善和新材料的使用，未来的mct在电动汽车中将有良好的应用前景。
3.2 dc—dc升压变换器单元
在ths中，蓄电池组通过逆变器直接与电机和发电机相连（见图8）；而在ths ii中，蓄电池组输出的电压首先通过dc-dc升压变换器进行升压操作，然后再与逆变器相连，因此逆变器的直流母线电压从原ths的202v提升为现在的500v。
图8 prius ths与ths ii直流供电方式比较
图9为ths ii系统中能量交换示意图，图9中发电机的功率为30kw，蓄电池组的瞬时功率为20kw，两者联合起来为50kw的电机提供能量；图9中升压变换器的容量也被设计为20kw。
图9 prius thsii可变压系统电路结构图
这种系统具有如下优点：
（1）由于电机的最大输出功率能力是与直流母线电压成正比的，因此与原ths系统的202v供电工况相比，在不增加驱动电流的情况下，ths ii系统中电机在500v供电时，其最大输出功率以及转矩的输出能力是原ths系统的2.5倍；此外相同体积的电机，还能够输出更高的功率；
（2）由于使用了直流母线供电电压可变系统，因此ths ii可以根据电动机和发电机的实际需要，自由的调节直流母线供电电压，从而选择最优的供电电压，达到减少逆变器开关损耗以及电动机铜损的节能目的；
（3）对于供电电压一定的蓄电池组来说，由于可以通过调整升压变压器的输出电压的方式，来满足电动机和发电机的实际需要，因此从某种程度上讲，可以减少蓄电池的使用数量，降低整车质量。
图9所示的dc-dc升压变换器每个支路都并联有2个igbt模块和续流二极管模块，其中每个igbt芯片的面积为225mm2（15mm×15mm），每个续流二极管芯片的面积为117mm2（13mm×9mm）。图9所示的电路拓扑结构可以在不打断系统的正常工作的情况，保证蓄电池的充电和放电进行瞬间转化。由于dc-dc升压变换器的作用，而使主电容器上的系统电压（system voltage）不同于蓄电池组的输出电压，从而在保证电动机和发电机高电压工作的同时，而不受蓄电池组低电压输出能力的限制。
3.3 dc-dc降压变换器单元
通常汽车中各种用电设备由14v蓄电池组供电（额定电压为12v），prius也选用了14v蓄电池组作为诸如控制计算机、车灯、制动器等车载电气设备的供电电源，而对该蓄电池的充电工作则由直流2 02v通过一个dc-dc降压变换器来完成的，变换器的电路图如图10所示。变换器的容量为1.4kw（1 00a/14v），功率器件选用压控型商用mosfet（500v/20a），每个mosfet芯片的面积为49mm2（7 mm×7mm）。
图10 14v蓄电池充电用dc-dc变换器
3.4 其它交流设备用逆变器单元
prius thsii空调系统使用了电机驱动的空气压缩机，取代了传统的用发动机机械驱动的空气压缩机。为了驱动该空气压缩机用电机，设计了一种小功率逆变器（dc202v，1.6kw）。功率器件选用带有反并联续流二极管的商用igbt（600v/30a），其中每个igbt芯片的面积为22.1mm2（4.7mm ×4.7mm），每个续流二极管芯片的面积为9mm2（3mm×3mm）。
4 hev对电力电子技术的要求
受实际运用条件的限制，要求混合动力电动汽车用电力电子技术及装置应具有成本低、体积小、比功率大、易于安装的特点[6]。除此之外，下面的技术细节需进行重点考虑：
（1）电力电子装置密封问题
各种车用电力电子装置必须要进行有效的密封，以耐受温度和振动的影响，并能防止各种汽车液体的侵入。
（2）电磁兼容/电磁干扰（emc/emi）问题
混合动力电动汽车是一个相对狭小的空间，里面包含有各种控制芯片和弱电回路，因此在进行车载电
力电子装置设计时，为了消除将来的事故隐患，必须要很好的研究并解决emc/emi问题。
（3）直流母线电压利用问题
混合动力电动汽车储能系统的电压是可变的，电压的大小取决于汽车实际负载的大小、运行工况（电动还是发电）以及电机是否弱磁运行等等，典型的母线电压波动范围是标称值的-30％～+25％。因此如何在汽车工况频繁变化的情况下，充分利用直流母线电压，成为了控制策略设计者所需要解决的问题。
（4）电力电子装置控制问题
“高开关频率”和“高采样率”目前被普遍应用于混合动力电动汽车的电力电子装置和交流传动系统中，客观上“双高”需要高精度的编码器和解算器，因此这就意味着在电机中出现宽的温度梯度和饱和状态时，如何降低参数敏感度，以满足控制的要求。
5 结束语
本文结合丰田汽车公司的最新一代混合动力电动汽车prius thsii，综述了电力电子技术在混合电动汽车中的应用情况，提出了需要重点考虑并解决的技术问题。
随着电力电子技术、微电子技术和控制技术的发展，数字化交流驱动系统在商业化电动汽车中得到广泛应用；而开发研制采用交流电机驱动系统的混合动力电动汽车，已经汽车工业可持续发展的重要途径之一。随着人类对生存环境要求的提高，合理利用能源意识的增强，作为一种污染小和高效率的现代化交通工具，混合动力电动汽车将得到全面的发展和应用。
混合动力汽车发展现状及趋势
混合动力汽车发展现状及趋势 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的地位。本文主要对混合动力汽车发展的必然性，及其我国在发展中存在的一系列问题进行了分析。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的发展中提出了展望。关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的发展, 汽车保有量逐年增加汽车尾气对空气的污染也日益加重, 这对石油资源和生态环境带来极大的挑战。因此汽车行业不得不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重大的进展。但是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池本身的污染等问题, 使得电动汽车的发展进度和产业化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电动机和辅助动力单元组合作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发机或动力发电机组。这样既利用了发动机持续工作时间长, 动力性好的优点, 又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的发展前景。 1.国内外发展现状 1.1 国外发展现状
20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产 厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV 的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997 年8 月推出其第一款混合动力 汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus, 同年12 月,推出Toyota Prius（普锐斯）这是世界第一款 大量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销 售以来,截止到中Prius 标准型每升汽油可行驶35.5 公里。到2010 年7 月31 日,累计销量已超过268 万辆。目前市场上正热销的两款车型分别为 丰田Prius 和本田Insight 。在2010年4 月份举 办的北京车展上,共有8 款日系混合动力汽车展出, 其中丰田第三代普锐斯性能最优越,本田Insight 被 认为同级中最省油,本田CR-Z 具有运动风格受到人 们的关注。日本国内对混合动力汽车产业有长期的发展规划,政府大力扶持产业技术发展,出台一系列税收优惠政策及奖励措施,促进混合动力汽车销售,拉动内需;规划长远发展战略。 美国三大汽车公司原来只是小批量生产、销售过电动汽车,而混合动力和燃料电池电动汽车还未能实现产业化,日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导地位。美国能源部与三大汽车公司于1993 年签订了混合动力电动汽车开发合同,并于1998年在北美国际汽车展上出了样车。2005年9 月通用汽车、戴姆勒·克莱斯勒与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟,以共同开发混合动力推进系统的合作。2009 年美国混合动力汽车销量达到 29.032 万辆虽然占美国汽车市场份额只有2.8%,但从2005 年起呈逐年上升趋势预计,美国的混合动力汽车2013 年将达到 87.2 万辆,市场占有率将达到5%。 1.2 国内发展现状目前，我国在新能源汽车的自主创新过
混合动力汽车发展现状及趋势 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的地位。本文主要对混合动力汽车发展的必然性，及其我国在发展中存在的一系列问题进行了分析。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的发展中提出了展望。 关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的发展,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对空气的污染也日益加重,这对石油资源和生态环境带来极大的挑战。因此汽车行业不得不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重大的进展。但是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池本身的污染等问题,使得电动汽车的发展进度和产业化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电动机和辅助动力单元组合作为驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发机或动力发电机组。这样既利用了发动机持续工作时间长,动力性好的优点,又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的发展前景。 1.国内外发展现状 1.1国外发展现状 20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997年8月推出其第一款混合动力汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus,同年12月,推出Toyota Prius(普锐斯)这是世界第一款大量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销售以来,截止到中Prius标准型每升汽油可行驶35.5公里。到2010年7月31日,累计销量已超过268万辆。目前市场上正热销的两款车型分别为丰田Prius和本田Insight。在2010年4月份举办的北京车展上,共有8款日系混合动力汽车展出,其中丰田第三代普锐斯性能最
其难点在于电力储存技术。 图1- 1大众BlueMotion纯电动汽车 4.燃料电池汽车 燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。 图1-4荣威750燃料电池电动汽车 5.氢动力汽车
氢气不含碳，燃烧后不增加大气中温室气体，而且可以通过利用太阳能、风能等可再生能源电解水得到，因此被认为是人类的终极能源。 图1-5长安“氢程”氢动力汽车 6.天然气汽车 天然气汽车是以天然气为燃料的一种气体燃料汽车。天然气的甲烷含量一般在90%以上，是一种很好的汽车发动机燃料 图1- 6宝马AC SCHNITZER GP3.10液化石油气汽车
2.甲醇汽车 甲醇汽车就是以甲醇作为主要燃料的汽车，也能以汽油或汽油-甲醇混合燃料为燃料，是一种甲醇-汽油燃料灵活转换的具有节能环保科技含量的新型汽车，也可以由普通汽车改装而成。 图1-7华普海锋甲醇动力轿车 3.生物燃料汽车 生物燃料(biofuel)泛指由生物质（例如玉米、大豆、秸秆等）组成或萃取的固体、液体或气体燃料，主要包括乙醇、生物柴油和航空生物燃料，可以替代由石油制取的汽油和柴油，是可再生能源开发利用的重要方向。
图1-8采用了可燃烧生物柴油发动机的瑞典柯尼塞格 （koenigsegg）CCXR汽车 虽然生物燃料属于可再生能源，但是生产生物燃料的农作物也存在污染、粮食安全等诸多问题，目前尚未得到全球性的广泛应用。 三、新能源汽车发展背景分析 1.能源危机 化石能源作为不可再生能源，一直以来以其低廉的经济成本而受到传统汽车产业的青睐，但是通过对石油储量的综合估算，石油可被支配的化石能源的极限，大约为1180~1510亿吨，以2009年世界石油的年开采量计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭，同样，天然气仅可以满足62.8年的开采，也就是说，这些传统经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。这对汽车保有量快速增加的中国来说将是一个严峻的问题。能源的尽头将是什么？没有人想坐以待毙。所以在能源的巨大压力之下，
电动汽车的研究背景及现状 1.研究的背景 汽车的发展引起了地球资源的过大消耗。地球上的能源是有限的，能源紧缺是全人类面临的越来越严重的问题，是一个全球问题，关系到全球的经济与军事安全。我国的能源问题已经成为国民经济发展的战略问题，从国家安全角度出发，石油资源已经和国家安全、经济发展紧密的联系起来，能源的稳定供应是一个国家所关注的重点，也是我国能源安全战略的核心内容。如果继续按照传统的能源动力系统发展下去，将难以持续我国这个泱泱汽车大国的兴起。 汽车在给人们带来便利的同时也污染了环境。汽车尾气的排放引起了城市的温室效应，同时也引起了臭氧层的破坏，形成酸雨等大气环境问题，进而对动植物也产生了很大的危害。面对汽车造成的空气污染，人们可以直接闻到汽车尾气排放的带有刺鼻臭味的燃烧不完全的雾化混合气。随着生活水平的提高，人类对生存环境的要求越来越高，降低汽车的尾气排放的呼声也与日俱增。 面对资源紧缺与环境保护问题，发展电动汽车成为汽车工业发展的主流趋势。 1.1电动汽车的定义和分类 电动汽车是指用车载电源为动力，电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的汽车。电动汽车应具有汽车的性能和属性，但动力线路与原内燃机动力线路不同，又具有电力车辆的基本特征。电动汽车通常被分为蓄电池电动车（Battery Electric Vehicle，BEV）、混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）三大类。 1.2电动汽车的早期发展 尽管电动汽车技术目前看来还处于新兴发展时期，但它的产生却早于燃油车，并已经历了多个兴衰周期。以下是主要的时期： 1834年 Thomas Davenport 电动三轮车不可充电的干电池驱动 1881年法国古斯塔夫?特鲁夫电动三轮汽车以铅酸电池为动力 1882年英国人阿顿与培里三轮电动汽车以铅酸电池为动力 1890年美国电动汽车以蓄电池为动力 直到20世纪60年代后，由于能源、环境问题使人们对电动汽车又开始重新重视，世界各国政府与汽车制造商对电动汽车的研究开发均有不同程度的投入。但主要还是在近来十几年中，电动汽车的研究开发进入了高峰期，并在各项技术发展商开始取得了一定的成果和进步。 2.电动汽车在各国的发展现状 近几十年来，世界各国著名的汽车制造商都在加紧研制各类电动汽车，并取得了一定程度的进展和突破。 2.1日本 日本一直以来出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑，十分重视电动汽车的研制和开发。以下是日本研制电动汽车的进程： 1976年日本成立电动汽车协会 20世纪80年代本田公司开始研究开发电动汽车 1996年本田推出“PLUS”纯电动汽车 1997年本田的“PLUS”被推向了美国 1997年12月丰田公司推出第一款批量生产的混合动力轿车普锐斯
《新能源汽车技术》课程教学大纲 课程代码:0803515018 课程名称: 新能源汽车技术 英文名称: Technology on clean energy vehicles 总学时: 36 讲课学时: 36 学分:2 适用对象: 18级汽修，汽配 先修课程: 新能源汽车导论、新能源汽车技术、汽车理论、电力电子技术。 一、课程的性质、目的和任务 《新能源汽车技术》课程是车辆工程专业一门重要的专业必修课，涉及新能源汽车的电机、电池及控制方面的知识。通过本课程的教学，要求学生了解和掌握新能源汽车的基本原理、理论和设计，掌握混合动力电动汽车构造，电驱动系统，串联式、并联式和轻度混合动力电驱动的设计方法，能量存储系统，再生制动，燃料电池及其在车辆中的应用，以及燃料电池混合动力电驱动系统设计等，为以后从事汽车及新能源汽车检测、服务、科研等方面工作打下良好的基础。 二、教学基本要求 学完本课程应达到以下基本要求: (1)掌握电动汽车构造，了解电驱动系统组成。 (2)掌握串联式、并联式和轻度混合动力电驱动的设计方法。 (3)掌握能量存储系统，了解车辆再生制动。 (4)掌握燃料电池及其在车辆中的应用，了解燃料电池混合动力电驱动系统设计。 教学内容及要求 共分八章教学内容，对每章内容均要求作了解和掌握。第一章环境影响与现代交通运输的历史 第一章 1.1新能源汽车的概述（定义及分类） 了解新能源汽车的定义与分类； 了解发展新能源汽车的重要意义
1.2新能源汽车的发展 了解国内外新能源汽车的发展现状； 了解我国新能源汽车的发展战略； 熟知新能与汽车的关键技术。 第二章 2.新能源汽车高压与防护 掌握新能源高压系统的结构； 熟知新能源汽车高压隐患部位； 掌握新能源汽车高压安全操作规范。 第三章 3.1储能装置概述 了解电池的类型； 掌握电池的主要性能指标； 知道电动汽车对电池的要求 3.2蓄电池 熟知蓄电池的类型的特点； 了解电池的充电方法； 知道蓄电池的测试内容及方法。 3.3燃料电池 了解燃料电池的发展情况； 了解燃料电池的类型，熟知燃料电池的优缺点； 了解燃料电池的结构原理。 3.4超级电容及飞轮电池 简单了解的太阳电池的发展和应用情况； 掌握超级电容的类型原理和优缺点及应用情况； 了解飞轮电池的原理和应用。 3.5电动汽车能量管理系统 熟悉燃料能量管理系统的功能和组成； 了解纯电动汽车和混合动力汽车的能量管理系系统。 3.6电动汽车能量回收系统 熟悉燃料能量回收系统的方法和类型； 掌握电动汽车能量回收系统的组成； 了解典型的能量回收系统。
混合动力汽车成长现状及趋势 令狐采学 摘要 在能源和环境危机的双重压力之下，汽车行业渐渐从传统地燃油慢慢向新能源汽车转型。其中混合动力汽车在新能源汽车中占有重要的位置。本文主要对混合动力汽车成长的必定性，及其我国在成长中存在的一系列问题进行了阐发。指出了混合动力汽车的优缺点，并为其在未来的成长中提出了展望。 关键词：混合动力汽车，存在问题，研究前景 引言 随着全球经济的成长,汽车保有量逐年增加,汽车尾气对空气的污染也日益加重,这对石油资源和生态环境带来极年夜的挑战。因此汽车行业不克不及不从传统的耗能模式到节能环保的耗能模式进行转型。近年来，以纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车为代表的新能源汽车取得了重年夜的进展。可是由于现阶段作为纯电动汽车和燃料电池汽车的关键部件之一的电池存在能量密度低、寿命较短、价格较高和电池自己的污染等问题,使得电动汽车的成长进度和财产化受到的比较严重的限制。其性价比也无法与传统的内燃机汽车相抗衡。此时混合动力汽车就很好的弥补了电动汽车的缺点。所谓混合动力就是将电念头和帮助动力单位组合作为驱动力，帮助动力单位实际上是一台小型燃料发机或动力发机电组。这样既利用了发念头继续工作时间长,动力性好的优点,又可以阐扬电念头无污染、低噪声的好处。在现阶段，混合动力有很好的成长前景。 1.国内外成长现状 1.1国外成长现状 20世纪90年代以来,世界许多著名汽车生产厂商已将研究的
重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车,目前世界上生产、研发HEV的国家主要有日本、美国和欧洲汽车强国。其中日本的实力最雄厚。 丰田公司1997年8月推出其第一款混合动力汽车Toyota Coaster Hybrid EV minibus,同年12月,推出Toyota Prius(普锐斯)这是世界第一款年夜量生产的混合动力汽车。自第一代Prius 开始销售以来,截止到中Prius标准型每升汽油可行驶35.5公里。到7月31日,累计销量已超出268万辆。目前市场上正热销的两款车型辨别为丰田Prius和本田Insight。在4月份举办的北京车展上,共有8款日系混合动力汽车展出,其中丰田第三代普锐斯性能最优越,本田Insight被认为同级中最省油,本田CRZ具有运动气概受到人们的关注。日本国内对混合动力汽车财产有长期的成长规划,政府年夜力搀扶财产技术成长,出台一系列税收优惠政策及奖励办法,增进混合动力汽车销售,拉动内需;规划长远成长战略。 美国三年夜汽车公司原来只是小批量生产、销售过电动汽车,而混合动力和燃料电池电动汽车还未能实现财产化,日本的混合动力电动汽车在美国市场上占据了主导位置。美国能源部与三年夜汽车公司于1993年签订了混合动力电动汽车开发合同,并于1998年在北美国际汽车展上出了样车。9月通用汽车、戴姆勒·克莱斯勒与宝马集团签署了关于构建全球合作联盟,以共同开发混合动力推进系统的合作。美国混合动力汽车销量达到29.032万辆虽然占美国汽车市场份额只有 2.8%,但从起呈逐年上升趋势预计,美国的混合动力汽车将达到87.2万辆,市场占有率将达到5%。 1.2国内成长现状 目前，我国在新能源汽车的自主立异过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、机电驱动系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发规划，通过产学研紧密合作，我国混合动力汽车的自主立异取得了一定进展。 形成了具有完全自主知识产权的动力系统技术平台，建立了混合动力汽车技术开发体系。混合动力汽车的核心是电池（包含电池管理系统）技术。除此之外，还包含发念头技术、机电控制技术、整车控制技术等，发念头和机电之间动力的转换和衔接也是重点。
我国电动汽车进展现状分析 一、新能源汽车和电动汽车的分类 按照我国2009年7月1日正式实施的《新能源汽车生产企业及产品准入治理规则》，新能源汽车是指采纳特不规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料，但采纳新型车载动力装置)，综合车辆的动力操纵和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等。 电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，按照目前技术的进展方向或者车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。 新能源汽车和电动汽车的分类关系见下图：
1、纯电动汽车 纯电动汽车是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。纯电动汽车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、操纵器和辅助设施六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此纯电动汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速操纵由操纵器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。现在纯电动汽车技术进展差不多相当成熟，国外发达国家和我国都有部分车型投入量产和商业化运营。 纯电动汽车的优点：（1）减少对石油资源的依靠，实现能源利用的多元化。由于电力能够从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。 （2）减少环境污染。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的都市，对人类损害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物
国内外电动汽车发展现状
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国内外电动汽车发展现状 摘要 本文介绍了美国、欧洲及日本等国家和地区电动汽车产业的发展历程，对比我国电动汽车的市场结构、技术研发、产业政策及示范运营状况，指出我国电动汽车产业发展过程中存在政策统筹、核心技术、基础设施建设和产品认可度等方面的不足；对电动汽车相关技术，如电机驱动技术、能量管理系统、锂离子电池技术等的发展现状与趋势等进行了探讨。 0 引言 随着全球金融危机、生态环境恶化与能源、资源枯竭等问题的加剧，大力研究和利用电动汽车相关技术及促进产业发展已成为世界汽车工业竞争的一个新焦点。美国、日本、德国等世界主要汽车制造强国纷纷加入抢占电动汽车技术和市场制高点的行列，我国有关部门及各地政府也积极响应行业趋势，将电动汽车确定为国家7 大战略性新兴产业之一，并先后推出了《节能与电动汽车产业发展规划》、《电动汽车“十二五”专项规划》等规划措施，积极引导和鼓励国内电动汽车产业的发展。在各项政策的推动下，国内汽车企业不断增加对电动汽车及相关零部件的研发投入，在突破电池、电机、电控等关键技术、完善基础设施建设、推动电动汽车产业化等方面取得了长足的进步。 1 国外电动汽车的现状和发展趋势 1.1 全球电动汽车市场现状及趋势 近年来，全球电动汽车市场正以更快的速度成长，电动汽车产销量均有明显提升。2014年全球市场共销售353 522 辆电动汽车，同比增长56.78%；其中，电动乘用车323 864辆，占比91. 61% (电动乘用车指“双80”车，即最高时速80 km/h 以上，同时一次充电续航里程80 km以上)；电动客车及电动专用车29 658 辆，占比8. 39%[1]。美国、欧盟、中国、日本仍然在全球电动汽车市场中位居前列。全球各主要国家电动汽车2014年保有量及2020年预计保有量如表1 所示[2]。美国的通用、福特、特斯拉公司，日本的丰田、日产及本田公司，欧洲的宝马、奔驰、雪铁龙公司等都在电动汽车的研制与开发上呈现出很强的实力。
电动车及混合动力车的现状与展望* 广濑久士 丹下昭二 *日本电动车辆协会供稿(JEVA) 1 前言 汽车开发出来已经有一个多世纪。这期间,经过人们的努力,已经发展成为可以更加快捷、更加舒适地移动的方便的交通工具。然而,近年来汽车排气中的氮氧化物及浮游微粒物质等所引起的大气污染,二氧化碳所引起的地球变暖等被看成是严峻的问题,这就要求采取全球范围的相应对策。此外,作为燃料使用的石油,在2001年初被确认的埋藏量约为一兆桶,据估计可开采年数为42年。可开采年数近20多年来已经增加了30多年。今后,在相当一段时间内,这个可开采年数还会有所增长,但是总有一天要枯竭,这是毫无疑问的。这就意味着以廉价石油作为能源的汽车总有一天会动不了。当前,环境问题被看作更为重要的课题,但是根据石油的现实情况,很好应对将来的能源问题也是很重要的。 电动车(简称EV)及混合动力电动车(简称HEV)这类利用电的车辆,既对大气污染具有优良特性,同时又对地球环境和能源问题也有着优良特性,因此人们对其普及寄予了很大的期望。 2 EV 的特征、现状及开发状况 2.1 EV 的特征 EV 的优点与缺点如下。(1)优点 1利用电池里储存的电能行驶,因此行驶过程完全不排出气体。 o振动和噪音很小,是一种很安静的车辆。?减速时能回收能量,因而效率高。?由于利用电能,不一定必须依靠石油。(2)缺点 1行驶距离短且载重量少等,用途受到限制。 o当今由于产量少、电池价格高等原因,EV 价格也高。?充电需耗费时间(充电时间4~8小时)。 由此可见EV 虽然与内燃机汽车(简称ICEV)相比对环境等方面有优越的一面,但是在价格与使用方便等方面仍存在问题。然而考虑到环境以及能源问题,它应被看作能够对社会作出贡献的一种车辆。2.2 EV 的现状 公路上行驶的EV 的保有量于2001年3月末约为3800辆(其中带发电机的自行车约为2500辆)。从图1的总保有 辆数演变的情况可以看到,1991年之后有增加的趋势,但是从1996年至1999年之间徘徊不前,2000年又变为增加,但总的数量还是很少。不能普及的原因有:与ICEV 相比,一次充电可行驶距离、价格(包括保养费用),充电时间等问题。 这些至今还没有完全得到解决。 图1 日本EV 保有量的变迁 2.3 EV 的开发状况 在日本最早持续地开发和销售EV 的是大发和铃木两个公司。自1990年以来,由于环境问题以及美国加州ZEV 法(零排放车辆法)的推行,日本各汽车制造商一齐开始了EV 的开发。其它变情况见图2。 EV 的性能主要决定于电池的性能,而其可储存的能量有限,因而并不能行驶像ICEV 那样远的距离。但是近年来新型电池得到了开发,EV 的性能得以飞跃地提高。表1列出的1997年以来出现的EV,是装载有取代传统的铅电池的镍氢电池或锂离子电池的新一代的EV,而被称为第二代EV 。其行驶距离在市区内超过200公里。在轻型汽车方面,1997年铃木、大发出售装载有交流电动机的轻型EV 。这些车的性能有了很大的提高,至此过去的不少问题得以缓解。 3 EV 普及的措施 3.1 EV 普及领域的设想 估计今后,EV 与I CEV 的价格差也难以克服,因此预计主要是在新的普及领域里使用。也即随ITS (智能交通系统)技术的成熟,成为担当都市及地域性交通系统的一个侧翼的模式:简易代步车、家庭第二辆车、老人用车等。在这些方面的应用预计会有所进展。 其次,国家、地方公共团体、公益企事业单位等历来的 2003年(第25卷)第2期 汽 车 工 程 Automotive Engineer ing 2003(Vol.25)No.2
混合动力汽车课程教学设计 一、任务引入 （时间： 5分钟） 【知识回顾】 1、纯电动汽车的概念？ 2、纯电动汽车的优缺点分析？ 3、纯电动汽车的主要组成及各组成部分的结构类型？ 4、目前市场上有哪些纯电动车型？ 【任务分析】 混合动力汽车是燃油汽车向纯电动汽车发展过程中的过渡车型。目前，最常见的混合动力汽车是同时带有内燃机和电动机两种能量转换装置的车辆，俗称“油——电混合动力汽车”。这类车辆的储能装置其中一个是汽油或者柴油燃油箱，为汽油机或者柴油机提供能量，另一个是能够充电的储能装置，可以是蓄电池、超级电容、飞轮储能装置等，他们为电动机提供电能推动车辆，在必要时还可以吸收发动机多余能量和制动能量转换过来的电能。 【目标要求】 1.了解混合动力汽车的分类 2.掌握混合动力汽车的结构与原理 3.掌握混合动力汽车动力系统的选择 【教学活动设计】 教师活动：创设情境，展示教具；学生活动：体会场景，
感知实物。 二、知识准备 （时间：60分钟） 【相关知识】 1.导入新课 混合动力汽车是燃油汽车向纯电动汽车发展过程中的过渡车型。目前，最常见的混合动力汽车是同时带有内燃机和电动机两种能量转换装置的车辆，俗称“油——电混合动力汽车”。这类车辆的储能装置其中一个是汽油或者柴油燃油箱，为汽油机或者柴油机提供能量，另一个是能够充电的储能装置，可以是蓄电池、超级电容、飞轮储能装置等，他们为电动机提供电能推动车辆，在必要时还可以吸收发动机多余能量和制动能量转换过来的电能。下面我们一起进入混合动力汽车的学习。 2.讲授新知识 引导问题 1：什么样的车可称为混合动力汽车呢？ 教学开展：通过课件展示几款混合动力汽车的图片，总结归纳纯电汽车的概念。可设置互动，有学生从教材上找出概念并总结回答 一、混合动力汽车的概念 1、广义：混合动力汽车通常是指由两种以上不同动力源驱动的汽车； 例如：油电混合动力汽车、气电混合动力汽车。目前天然气汽车通常也是油气混合动力的一种。（目前新能源汽车主要介绍油电混合动力汽车） 2、狭义：混合动力电动汽车（Hybrid Electrical Vehicle，简称HEV）：指同时装备两种动力来源——热动力
国内电动汽车发展现状分析 经过10多年的努力，我国电动汽车自主创新取得了重要突破，自主开发的产品开始批量化进入市场，发展环境逐步改善，产业发展具备了较好基础，具有了加快发展的有利条件和比较优势。 自主创新取得重大突破，形成了较强产品开发能力 我国政府着眼长远，超前部署，长期以来积极组织开展电动汽车的自主创新。“九五”期间，电动汽车列入国家重大科技产业工程。“十五”、“十一五”期间电动汽车列入国家863计划。在自主创新过程中，坚持了政府支持，以核心技术、关键部件和系统集成为重点的原则，确立了以混合电动汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车为“三纵”，以整车控制系统、电机驱动系统、动力蓄电池/燃料电池为“三横”的研发布局，通过产学研紧密合作，我国电动汽车自主创新取得了重大进展。 电动汽车的核心是动力系统电气化。我国电动汽车开发高起点起步，围绕重点目标和核心技术，建立起了纯电动、混合动力和燃料电池三类汽车动力系统技术平台和产学研合作研发体系，取得了一系列突破性成果，为整车开发奠定了坚实的基础。自2002~2008年，我国在电动汽车领域已获得专利1796项，其中发明专利达940项。 我国自主研制出容量为6Ah-100Ah的镍氢和锂离子动力电池系列产品，能量密度和功率密度接近国际水平，同时突破了安全技术瓶颈，在世界上首次规模应用于城市公交大客车；自主开发的200kW以下永磁无刷电机、交流异步电机和开关磁阻电机，电机重量比功率超过 1300w/kg，电机系统最高效率达到93％；自主开发的燃料电池发动机技术先进，效率超过50%，成为世界上少数几个掌握车用百千瓦级燃料电池发动机研发、制造以及测试技术的国家之一。 混合动力汽车在系统集成、可靠性、节油性能等方面进步显著，不
电动汽车的研究背景及 现状 内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）
电动汽车的研究背景及现状 1.研究的背景 汽车的发展引起了地球资源的过大消耗。地球上的能源是有限的，能源紧缺是全人类面临的越来越严重的问题，是一个全球问题，关系到全球的经济与军事安全。我国的能源问题已经成为国民经济发展的战略问题，从国家安全角度出发，石油资源已经和国家安全、经济发展紧密的联系起来，能源的稳定供应是一个国家所关注的重点，也是我国能源安全战略的核心内容。如果继续按照传统的能源动力系统发展下去，将难以持续我国这个泱泱汽车大国的兴起。 汽车在给人们带来便利的同时也污染了环境。汽车尾气的排放引起了城市的温室效应，同时也引起了臭氧层的破坏，形成酸雨等大气环境问题，进而对动植物也产生了很大的危害。 面对汽车造成的空气污染，人们可以直接闻到汽车尾气排放的带有刺鼻臭味的燃烧不完全的雾化混合气。随着生活水平的提高，人类对生存环境的要求越来越高，降低汽车的尾气排放的呼声也与日俱增。 面对资源紧缺与环境保护问题，发展电动汽车成为汽车工业发展的主流趋势。 1.1电动汽车的定义和分类 电动汽车是指用车载电源为动力，电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的汽车。电动汽车应具有汽车的性能和属性，但动力线路与原内燃机动力线路不同，又具有电力车辆的基本特征。电动汽车通常被分为蓄电池电动车（Battery Electric Vehicle，BEV）、混合动力电动汽车（Hybrid
Electric Vehicle，HEV）和燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）三大类。 1.2电动汽车的早期发展 尽管电动汽车技术目前看来还处于新兴发展时期，但它的产生却早于燃油车，并已经历了多个兴衰周期。以下是主要的时期： 1834年 Thomas Davenport 电动三轮车不可充电的干电池驱动1881年法国古斯塔夫?特鲁夫电动三轮汽车以铅酸电池为动力 1882年英国人阿顿与培里三轮电动汽车以铅酸电池为动力 1890年美国电动汽车以蓄电池为动力 直到20世纪60年代后，由于能源、环境问题使人们对电动汽车又开始重新重视，世界各国政府与汽车制造商对电动汽车的研究开发均有不同程度的投入。但主要还是在近来十几年中，电动汽车的研究开发进入了高峰期，并在各项技术发展商开始取得了一定的成果和进步。 2.电动汽车在各国的发展现状 近几十年来，世界各国着名的汽车制造商都在加紧研制各类电动汽车，并取得了一定程度的进展和突破。 2.1日本 日本一直以来出于对能源危机和环境保护的关注及占领未来世界汽车市场的考虑，十分重视电动汽车的研制和开发。以下是日本研制电动汽车的进程：1976年日本成立电动汽车协会 20世纪80年代本田公司开始研究开发电动汽车 1996年本田推出“PLUS”纯电动汽车
国内外电动汽车发展现状 摘要 本文介绍了美国、欧洲及日本等国家和地区电动汽车产业的发展历程，对比我国电动汽车的市场结构、技术研发、产业政策及示范运营状况，指出我国电动汽车产业发展过程中存在政策统筹、核心技术、基础设施建设和产品认可度等方面的不足；对电动汽车相关技术，如电机驱动技术、能量管理系统、锂离子电池技术等的发展现状与趋势等进行了探讨。 0 引言 随着全球金融危机、生态环境恶化与能源、资源枯竭等问题的加剧，大力研究和利用电动汽车相关技术及促进产业发展已成为世界汽车工业竞争的一个新焦点。美国、日本、德国等世界主要汽车制造强国纷纷加入抢占电动汽车技术和市场制高点的行列，我国有关部门及各地政府也积极响应行业趋势，将电动汽车确定为国家7 大战略性新兴产业之一，并先后推出了《节能与电动汽车产业发展规划》、《电动汽车“十二五”专项规划》等规划措施，积极引导和鼓励国内电动汽车产业的发展。在各项政策的推动下，国内汽车企业不断增加对电动汽车及相关零部件的研发投入，在突破电池、电机、电控等关键技术、完善基础设施建设、推动电动汽车产业化等方面取得了长足的进步。 1 国外电动汽车的现状和发展趋势 1.1 全球电动汽车市场现状及趋势 近年来，全球电动汽车市场正以更快的速度成长，电动汽车产销量均有明显提升。2014年全球市场共销售353 522 辆电动汽车，同比增长56.78%；其中，电动乘用车323 864辆，占比91. 61% (电动乘用车指“双80”车，即最高时速80 km/h 以上，同时一次充电续航里程80 km以上)；电动客车及电动专用车29 658 辆，占比8. 39%[1]。美国、欧盟、中国、日本仍然在全球电动汽车市场中位居前列。全球各主要国家电动汽车2014年保有量及2020年预计保有量如表1 所示[2]。美国的通用、福特、特斯拉公司，日本的丰田、日产及本田公司，欧洲的宝马、奔驰、雪铁龙公司等都在电动汽车的研制与开发上呈现出很强的实力。
我国电动汽车发展现状分析 一、新能源汽车和电动汽车的分类 按照我国2009年7月1日正式实施的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》，新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料，但采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括：纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等。 电动汽车是全部或部分由电能驱动电机作为动力系统的汽车，按照目前技术的发展方向或者车辆驱动原理，可划分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车三种类型。 新能源汽车和电动汽车的分类关系见下图：
1、纯电动汽车 纯电动汽车是完全由可充电电池（如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂离子电池）提供动力源的汽车。纯电动汽车由底盘、车身、蓄电池组、电动机、控制器和辅助设施六部分组成。由于电动机具有良好的牵引特性，因此纯电动汽车的传动系统不需要离合器和变速器。车速控制由控制器通过调速系统改变电动机的转速即可实现。现在纯电动汽车技术发展已经相当成熟，国外发达国家和我国都有部分车型投入量产和商业化运营。 纯电动汽车的优点：（1）减少对石油资源的依赖，实现能源利用的多元化。由于电力可以从多种一次能源获得，如煤、核能、水力、风力、光、热等，解除人们对石油资源日见枯竭的担心。（2）减少环境污染。本身不排放污染大气的有害气体，即使按所耗电量换算为发电厂的排放，除硫和微粒外，其它污染物也显著减少，由于电厂大多建于远离人口密集的城市，对人类伤害较少，而且电厂是固定不动的，集中的排放，清除各种有害排放物较容易，也已有了相关技术。（3）能源转换效率高。电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高。 按我国现行电价和油价水平，纯电动汽车的运行费用低于传统汽车，具有较好的经济性。但是目前纯电动汽车还存在着续航里程较短、
汽车新能源教案公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
双突破1300万辆，石油年消耗量将会达到亿吨。目前，我国人均GDP已超过 3000美元，消费结构升级是必然趋势，加之我国正处于工业化、城市化和机动化的重要阶段，汽车需求的快速增长难以避免。我国每千人汽车拥有量仅为38 辆，与139辆的世界平均水平存在很大差距，汽车消费市场还有相当大的发展空间。预计到2020年，我国汽车保有量将达到亿辆，如果全部使用化石能源，石油年消耗量将达亿吨，约占届时我国石油总消耗量的55％。因此，大力发展新能源汽车是缓解我国石油短缺、降低石油对外依存度的重要措施。 2.发展新能源汽车是降低环境污染的有效途径 新能源汽车不燃烧汽油和柴油，所使用的锂电池是国际公认的环保电池。加之与传统汽车相比，电动车在启动时没有污染，具有极好的环保性能。就效率而言，传统汽车的能源转化效率只有17％，电动车的效率是90％，即使考虑燃煤发电的效率损失，电动车的总效率也大于30％，约为传统汽车的二倍，节能效果十分明显。特别是近年来，世界各国高度关注温室气体排放和气候变化问题，我国虽然是发展中国家，人均温室气体排放量水平较低，但由于我国人口众多，多年来国民经济持续快速发展，能源消费量已居世界第二位，今后所面临的国际社会的压力将逐步增大。有调查显示，全球大概25％的二氧化碳是来自于汽车的尾气。我国如能在新能源汽车领域率先实现突破，将会改变我国在气候变化上的被动地位，并为全球解决日益严重的能源环境问题做出贡献。 3.发展新能源汽车是汽车工业发展的必由之路 新能源汽车将催生汽车动力技术的一场革命，并必将带动汽车产业升级，建立新型的国民经济战略产业，是汽车工业发展的必由之路。新能源汽车的使用的成本非常低廉。将其百公里的用电成本进行换算，电的成本仅是油的成本的20％，也就是说，使用新能源汽车仅需花五分之一的钱就可以跑到与原来相当的公里数。普通汽车，不论是手动档的，还是自动档的，都用变速箱变速，电动车变速
2014年第15期 工业技术科技创新与应用 混合动力电动汽车技术的发展与现状分析 郭广超 （新乡职业技术学院，河南新乡453000） 引言 汽车作为20世纪最伟大的20项工程技术成就之一，为人类进步和经济发展做出了不可磨灭的贡献。我国也在近几十年来经历了汽车产品和保有量的快速增长。但是，我们无法回避的是，汽车保有量快速增长的背后是严峻的交通问题，环境污染和能源紧张等一系列负面效应，对此我们必须要寻求积极的应对办法，所以电动汽车成为了各个国家争相发展的研究项目。由于电池的能量密度和转化效率依然很低，远未达到人们所要求的数值，因此现在混合动力电动汽车HEV（Hybrid-Electric Vehicle）作为纯电动汽车的替代产品，其发展在汽车行业深受瞩目。 1混合动力电动汽车的发展历程 电动汽车的诞生还要从1834年苏格兰人托马斯·德文博特发明的世界上第一辆不可充电的干电池汽车说起，此后电动汽车受到内燃机汽车的冲击被逐渐冷落，从市场上消失。到20世纪60年代，美国政府由于大量汽车对城市造成的环境和能源问题开始重新重视电动汽车的发展，导致了新一轮的电动汽车研发热潮。 在此之后，混合动力汽车占据了发展的主流。1997年日本的丰田汽车（Toyota）率先将混合动力电动汽车丰田普锐斯（PRUIS）正式推入市场，从此开始了混合动力电动汽车的全新时代。此后进入21世纪，世界其他汽车公司也相继推出了自己的混合动力汽车车型，希望在新能源汽车市场中分一杯羹，其中比较有代表性的有现代的Insight，Daimler克莱斯勒的ESx3，福特的Prodigy，尼桑的Tino，通用的Precept等。其中PRUIS和Insight以其优良的性能，成熟的技术已经正式进入市场，市场份额正在逐渐增大。 2我国的混合动力汽车发展历程 我国近些年来非常重视混合动力电动汽车的研究和开发工作，科技部早在“十五”就将其列为863重大专项进行重点攻关，确立了“三纵三横”的国家新能源汽车研发布局。“十一五”期间，投资11亿元启动863计划“节能与新能源汽车重大项目”，全力推动电动汽车从整车设计制造和相关零部件的产学研工作。经过十几年的研究攻关，我国逐步形成了品种齐全，配套能力较强的产品技术链。混合动力电动汽车目前已经达到产业化生产的制造水平，开始进入销售市场。一汽、上汽、长安、奇瑞、比亚迪等公司相继都有产品投入市场。 3混合动力汽车简介 3.1混合动力电动汽车的原理 所谓混合动力就是一辆汽车上将电动机与辅助动力单元组合起来，共同作为行驶的驱动力，而非传统汽车单一的内燃机。辅助动力单元由小型内燃机或动力发电机组构成，因为目前单纯依靠电动机无法实现高车速和陡峭的爬坡。这样的组合能够结合两者的优势来发挥最大的运行效率和环保能力，发动机运转能力强，动力强大，电动机环保无污染气体排放、低噪声。 3.2混合动力电动汽车的三种驱动方式 现在在市面上比较流行的混合动力电动汽车动力系统结构主要有串联、并联和混联三种类型，都有各自的优势和缺陷。串联式混合动力电动汽车的驱动力只来源于电动机，其发动机与发电机组同时工作为汽车供给动力。并联式混合动力电动汽车则不同，发动机及电动机可以同时或单独运转为汽车提供前进的动力。混联式混合动力电动汽车则直接把串联和并联相结合，可以在串联混合和并联混合双模式下互相切换工作。 3.3混合动力系统工作特点 3.3.1与同类发动机车型相比，具备电力/热力系统的双重优势，电力和热力调配合理，能实现油耗和污染排放的同时降低。 3.3.2以电动机作为辅助动力的混合动力汽车，使发动机可以以一种更加良好的状态工作，制动能量的回收，汽车燃料经济性得到提升。 3.3.3通过减小发动机负荷降低了噪声。 3.3.4成本降低，改造现有的加油站即可满足需要，不必重新投资建设新的燃料供应站。 4混合动力电动汽车现状分析 4.1技术发展趋势 就目前的发展情况来看，良好的动力性能、油耗经济、清洁环保、实用性强是混合动力电动汽车在未来发展的优势。但是由于车况不同，今后厂商们要更加关注电池的能量密度和功率密度、电池的充放电性能、电池寿命和电池的热能管理及剩余电量管理，因为能量储存装置将决定汽车加速和爬坡的效果。预计今后高性能锂离子电池的市场份额会逐步扩大。另外，如何能让现有的热力发动机进一步降低油耗、提高转化效率、满足国家的排放标准也是研究的重点。对于混合动力汽车比较关键的一个技术问题还在于动力分配装置和能量管理系统，对于如何实现内燃机和电动机最佳的功率分配工作情况始终是研究的焦点。 4.2我国的混合动力电动汽车的发展瓶颈 相比同类型汽车，混合动力电动汽车在成本上仍然面临着比较大的竞争压力。就目前来说，由于制造成本高，混合动力汽车的价格与市面上的内燃机汽车相比竞争力还明显不足。要想打开市场必须要比传统汽车有更好的性价比优势。虽然这一点上政府出台了一些优惠政策，给予制造商一定量的补贴来降低价格，但是始终还是没有起到决定性的作用。政府应当着眼于未来的长远利益，在推动电动汽车产业化的这条路上，政府应制定科学有效的政策，同时应致力于将其落到实处，加大支持力度。 电动汽车的基础服务设施建设布局不均衡，整体数量偏少。基础设施的落后使得电动汽车的潜在购买者对于消费电动汽车的购买力下降。相同的价位，传统汽车能够享受到更快捷更方便的服务，很多消费者将转而购买传统汽车。 大众对于电动汽车仍然存在比较严重的观望心理。交通事故是社会上事故发生率最高的一类事故，所以人们在购买汽车的时候很重要的一个考量因素就是汽车的安全性能，然而在这一点上消费者仍然存在着一定的担忧，担心电动汽车无法满足其安全需求。 产业链的协同效应和服务保障不够充分。要推动电动汽车产业的全方位发展，不能仅仅依靠政府和制造商双方的力推，要同时整合社会各层面的积极因素，多管齐下才能取得更好的效果。电力供应商对于经济高效的充换电网络的设计和建设，保险公司的保险服务，汽车经销商更大程度的激励措施都是促进产业链上中下游健康发展的要素。 5结束语 由于环保和节能等方面的要求，混合动力电动汽车达到了提高燃料经济性和减少排放的双重功能，从目前来看极具发展前景，是新能源汽车发展的生力军。科技的日益进步是改善环境问题的动力，我们相信，未来在国家的政策支持下，我国的电动汽车事业将迎来蓬勃的生机。 参考文献 [1]岳东鹏，郝志勇，张俊智.混合动力电动汽车研究开发及前景展望[J].拖拉机与农用运输车，2009，4:65-66. [2]何洪文，祝嘉光，李剑.混合动力电动汽车技术发展与现状[J].车辆与动力技术，2009，2:62-63. [3]谢明洁.电动汽车发展现状及前景[J].中国科技信息，2013，22:65-66. [4]罗慧，杨可瞻，曾慈航.电动车特斯拉之崛起[J].中国中小企业，2013，7:65-66. 摘要：随着环境问题的日益增多，雾霾天气给人们带来的困扰，以及能源短缺的恐慌使人们意识到环境友好型的新能源交通工具是今后发展的主流。混合动力电动汽车作为一种各项技术日益成熟的新能源汽车类型，也在引起全面的关注。本文旨在阐述近年来混合动力电动汽车技术上的发展状况，分析存在的问题，总结其发展的趋势。 关键词：混合动力电动汽车；能源；发展现状；趋势 109 --