并联式混合动力汽车的自动手动变速器的扭矩填充
莱·西·巴拉扎和塞?雷?西肯克
福特汽车研究实验室
福特汽车公司
迪尔伯恩，MI 48121-1170
摘要
并联式混合动力电动汽车装载自动换档手动变速器（ASM）同装有变矩器的全自动变速器相比，可以更好地利用其高效率和低成本的优势。然而， ASM变速器的缺点是换档时离合器脱离了发动机从而导致驱动车轮的扭矩中断，造成了自动变速器与变矩器组合的换挡品质退化。这里提出的混合动力结构在发动机与变速器脱离并升档时用电动机直接为驱动车轮输出扭矩。这种换挡时直接输出扭矩的过程被称为扭矩填充，如果应用得当，可以模拟装有变矩器的自动变速器输出的连续扭矩。实际上，通过对扭矩填充的适当控制和发动机离合器的润滑，可以使ASM变速器达到与自动变速器同等的换挡品质。电动机输出的扭矩大小和时间的长短是衡量变速器换挡品质的一个客观指标。本文介绍了这种控制方案、参数优化的过程、模拟结果并验证模拟得到的车辆数据。
1．简介
汽车是由一个复杂系统中相互关联的许多设备所组成的。一个传统的汽车动力系统包括一个发动机，如柴油机或汽油机（IC），变速箱和传动系统，其中包含了特定的传动轴系统和驱动车轮。许多配件也连接到发动机如起动机，低压电器系统，动力转向系统，水泵，动力制动和空调。这些电气，机械，化工，热力设备组成一个非线性的动态系统，要使其加速性能，制动性能，操纵性能，舒适性和环境友好性在理想的情况下能达到或超过客户的期望。
混合动力汽车的研究是美国能源部的混合动力推进发展计划中的一部分，在福特公司和美国能源部的共同资助下于金州成立了中西部研究所和国家再生能源实验室，并共同管理和经营。
一辆电动汽车（EV）的动力系统是由一台通过差动齿轮连接到驱动轮的电动机组成。高电压电池为电动机提供动力。电动汽车架构的一个局限是必须使用充电电池。这是特别麻烦的事，因为有些地方很难找到充电站，而且一般需要几个小时才能完全充满电。其他缺点包括有限的行驶距离（通常为每100英里需要充电一次）以及在极端温度和高负荷下的性能问题。
将电动汽车系统与传统的动力总成零部件相结合就可以得到一台混合动力电动车[1]。一辆并联混合动力电动汽车（PHEV）由一台电动机和可以两个设备同时将牵引力传递到车轮的传统动力总成零部件组成的。正如可再生制动的内燃机所需要的外部充电方式（如一个电源插座）可以保持电池电力充足。有了电动混合动力系统，为电池充电就像加满油箱那么容易！
混合动力电动车是受电动汽车被电池所限制的启发而来的，它显著提高了汽车的行驶距离和性能。添加动力辅助装置，如汽油机与变矩器组合，再加上电动汽车动力总成可以提升车辆的性能和燃油经济性，同时与一个独立的传统动力总成相比减少了排放。
图1展示的是使用传统的汽油机和起动机/变矩器组合的PHEV的动力总成通过一个自动控制干式离合器连接到ASM变速器上[2，3]。变速器输出轴连接到一个4x4差速器的一侧，然后连到两个半轴和驱动车轮。交流异步电动机的通过一
个干式离合器连接到差速齿轮的另一边，用这样的方式可以单独为半轴输出扭矩或者与汽油机接合。电动机的参数（55千瓦，190牛米）可以为一个典型的电动汽车提供动力。当电池电量不足时，电动机可作为发电机使用，它可以将汽油机和/或驱动车轮产生的多余动力收集起来为电池充电。
图1：并联式混合动力电动汽车动力总成
ASM变速器相比完全自动变速器是一个更有吸引力的选择，因为前者在性能和成本上都显得更为优秀。这个混合动力汽车的配置将自动手动变速器的高效与可直接驱动的电动机结合起来，可以得到一个高效率的手动变速箱，它换挡像自动变速器那样平顺，同混合动力装置相比也减少了一些费用。
换档时，（当发动机或发动机与电动机驱动的汽车）驱动车轮上的扭矩被中断。如果没有进行适当的控制，这可能会影响汽车的行驶。在传统的自动变速系统中，液变矩器可以避免或者减轻这样的状况。在ASM系统中，换挡时电动机成为了变矩器的扭矩来源。降档时电机完成了再生制动和/或发动机制动的仿真。本文介绍了在升档时电机输出扭矩的方法。电机输出的转矩的大小和时间的长短都是变速器换挡品质控制的一个客观指标。
除了介绍扭矩添充的控制方案，本文还提出了PHEV的控制策略，并对换挡品质指标和参数的模拟结果进行了简短的讨论，最后还对车辆模拟得到的数据进行验证。
2．传动系统模型
一个动态模型是对于控制策略的发展极为重要，尤其是在处理复杂的协调控制问题，如这里提到的PHEV [4]。该模型由图1中所示的组件组成，包括轴的刚度和阻尼。一个监控协调控制器与分布式控制器的发动机，离合器，ASM变速器，异步电动机，电池等一起也被模拟。协调控制器的模拟将直接被转化为嵌入式C信号代码用于车载实验使用。因此，动力总成模型的实用性是显而易见的。
图2（在文末）体现了真实车辆的半轴扭矩数据（包括档位间的扭矩填充）与车辆仿真模拟之间的关联度。从车辆数据中记录的踏板信号被用来建模。明显可以看出幅度和频率都有良好的相关性。
因为对模拟结果很有信心，很多的控制策略和校准很容易在车内模拟之前完成。
3．混合动力操作策略
PHEV的协调控制器将正负电机转矩信号指令传给电机控制器并将油门信号指令传递给发动机控制器。这些命令都是根据电池的充电状态，电机的转速与转矩大小，电机转矩电流，电机励磁电流，变速器档位，油门踏板位置，发动机离合器的状态，电动机离合器状态，发动机转速，驱动车轮的平均功率，换挡状态，发动机预估扭矩，发动机预估可用扭矩而生成的。此外，在制动过程中该控制器进行离合器控制或混合操作。制动指令生成然后发送到制动系统。
在只有一个发动机，只有一个电动机或双驱动设备的模式下可以对传动系统的扭矩进行分区操作。混合模式的操作由电机单独工作，发动机工作，换挡时输出电机转矩，电机协助功率提升和再生制动组成。
在只有电机的模式下车辆会在最佳驾驶性，排放性和燃油经济性能下运转。当该车辆的车轮平均功率达到电机可以带动发动机起动时电机就不再运行。车辆运转时出现了一个严酷的控制问题，如何在起动发动机并将其与动力总成连接时不产生让人反感的噪音和振动。其中一个解决方案是换挡时转动发动机曲柄（通常是第一档与第二档之间的换挡）。这是有用效的，因为换挡时发动机必须脱离离合器，从而最大限度地减少传动系统的扭矩中断。
发动机与离合器通过摩擦将扭矩传递到手动变速箱。在完全接合前离合器的摩擦可以使盘片滑动以防止震动。在发动机转速，车速和半轴共振的作用下发动机离合器发生打滑。发动机转速比车速大得多时，必须通过增加发动机离合器之间摩擦来传递发动机负荷，从而减小发动机转速与车速之差，这样才能平滑接合。当发动机转速比发动机离合器的速度慢得多时，发动机离合器打滑使发动机的转速增加，通过踩油门来增加发动机的负载，从而避免发动机失速。接合过程中，负阻尼引起离合器发抖和半轴共振的幅度和频率可能会对驾驶产生不良影响[5]。在这种情况下，使离合器处于滑动的状态可以有效地减轻这种震动。
对于驾乘人员而言电机转矩和发动机离合器滑移的协调控制是很难察觉的。传统的变矩器和自动变速箱可以实现平稳地换挡，而离合器防滑控制在后文中有提及。
4．换挡品质及其评价
换挡品质是装有自动变速器的汽车最重要的性能之一。传动系换挡的过程中扭矩中断可能会产生噪音，振动和舒适性的问题，更为严重的是会影响客户对车辆的驾驶性能和质量看法。噪声和震动不会使客户感到满意的。
从汽车行业的初期到现在，换挡质量的量化一直是大家努力的方向。长期以来用专家来评估量化换挡品质的主观评价体系已成为汽车行业的标准。例如，可以用一个一到十级的评价体系。虽然这种模式下诞生了不少优秀的总成系统，但这种方法存在的一些问题也相当明显。包括心情好坏和疲劳等因素都会影响评估者的考评结果。开发一个动力总成时必需改变这种专家评分的评估制度而不是延长专家的评估期限 [6]。显然，用一个客观的评价方法来代替这种主观方式有很大的价值。
许多对于换挡品质评价的客观方法已经被提出，包括峰值和峰值间纵向加速度，加速时间导数，对数的峰值加速度以及前三个峰值加速度总和等评价方式[7]。麦·金·格里芬[8]定义的一项被称为振动评价（VDV）的评价体系中包含了人的感知成分，并已成为客观评价变速器换挡品质行业标准。如公式1所示这是一个车辆纵向加速度的频率加权函数。
式中α(t)是车辆纵向加速度，根据图3所示的巴特沃斯带通滤波器进行过滤，T0是换挡开始的时间，Tf是在换挡完成的时间[9]。
产品开发时的要控制VDV的值尽可能使其达到最小。然而，对VDV值的控制必须依据汽车的种类权衡汽车的燃油经济性和行驶性能进行选择。本文只讨论VDV值的优化，将完整动力总成和汽车的优化留于以后研究。因此在这里提供有效的方法和工具来协助完成这些非常有价值的东西。
图3：VDV值加速过滤
5．扭矩填充方法
ASM变速器的升档过程中，发动机或发动机与电动机共同驱动的汽车的驱动轮扭矩中断。扭矩中断会降低了车辆行驶性能并严重影响驾驶性能。发动机离合器的接触和脱离的频率决定了驱动车轮的扭矩中断频率从而对于驾驶性能产生影响。异步电动机可以输出一个大小和持续时间可控的扭矩来“填充”发动机离合器接触和脱离时流失的扭矩。因此，扭矩填充可以减轻扭矩中断的影响，从而在换挡时提高汽车性能和驾驶性能。
在PHEV的模式下，换档不可以在电机单独运行时进行。当一档二档进行切换时，同时也是汽油机起动时，电机证准备输出转矩发动汽车。控制策略进行一段时间后，在换挡完成之前，电机就已经输出转矩将发动机启动。
6．参数优化
这种控制问题具有复杂的，高度非线性的特征，更不用说项目时间的约束和执行问题，因此对自身进行分析优化不是那么容易。进行多次模拟，用经过验证的动力系统模型覆盖了由两个关键参数组成的离散集合：转矩的大小和其实施的时间。另外，还要考虑变加速的概况和对哪个档位进行切换。按照照这个方法执行，VDV值可以取到最小。
图4（在文末）展示了优化VDV值的另一因素，即扭矩填充的时间长短。图5（在文末）显示了一档升二档的典型案例。同样，一个优化函数是显而易见的，
通过单独检验，可以推测最佳的优化时间中值为0.69秒。从上方的图表可以看到，在0.46秒时车辆的加速度发生显著的下降。另一方面，在0.92秒时输出的扭矩过多，并产生了一个很大的正加速度峰值。位于中间值时，汽车不会强烈抖动而使司机和乘客反感。在VDV值最低处，这一情况得到了体现。
图6展示了在车辆加速时其半轴获得扭矩填充和没有获得扭矩填充时的状况（上图）。进行扭矩填充控制后效果显著，特别是2档切换3档和3档切换4档时，同没有扭矩填充时相比获得扭矩填充后汽车半轴的性能显得优越的多。7．结论
混合动力电动车为现代汽车车主们提供了更多的功能并为汽车设计工程师们带来很多机遇和挑战。没有很多付出就不会有混合动力系统。在本文介绍的案例中，一台没有变矩器的ASM变速器的使用在减少了成本的同时提高了效率。而从控制的角度来看，这样的动力总成实际执行起来也并非没有挑战。开发组件，协调控制策略和动力总成模型的验证需要很多的努力并将消耗很多资源，但这样做非常值得。
像VDV这样的评价指标的开发和使用对一个汽车工程师来说非常重要。VDV 评价体系使多种可选的设计方案通过模拟进行验证成为可能，事实上这个数量（通过模拟验证）比可以在车内进行的试验的方案多得多。
以该模型为基础的控制策略开发的实用性不能被夸大，它特别适用于复杂的非线性系统，如混合动力电动汽车。
参考文献
1.贝特·比.福特混合动力汽车的设计.电机及电子学工程师联合会会刊.1995年7月，22-25.
2.金度妍，乔·帕克和李.混合动力车自动手动变速器的换挡控制.2000年汉城世界汽车大会，F2000A036。
3.雷戈.车辆起动与AMT控制策略的研究.2000年汉城世界汽车大会，F2000A038。
4.塞·雷·西肯克，贝利，卡拉和鲍威尔.并联式混合动力电动汽车动力模型和动力总成控制. 1997年6月美国控制会议，新墨西哥州.
5.塞·雷·西肯克，贝利，撒斯坦和斯里克.电力驱动传动系的震动控制法. 88年11月14日加拿大电动车协会，EVS88 – 045.
6.豪斯特，肯.自动变速器换挡感受的客观评价.SAE硕士论文，No.951373 .
7 斯科维，雷·法.自动变速器的换挡评价方法的研发.SAE硕士论文，No.941009.
8.格里芬，马·吉.人体振动手册.伦敦.1990年，科学出版社.
9.马格里，特·万和科尔文.四档自动变速器的换挡特性.SAE硕士论文
No.1999-01-1060.
图2：实际情况和模拟填充半轴转矩后的对比
图4：换挡时的扭矩填充优化
图5：扭矩填充优化的实施时间
图6：扭矩填充作用后半轴的扭矩
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
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作业混合动力汽车的类型特点关键零部件的选型（发动机电机电池）动力匹配原理及能量控制策略 混合动力汽车类型 从能量流到混合动力系统输出轴的流经路线，可将混合动力汽车分为串联式、并联式、混联式和复合联接式四种。 1.串联式(SHEV)驱动系统的典型结构与基本组成部件如下所示，主要由发动机、发电机和电动机组成，原动机一般为高效内燃机。发动机直接驱动发电机发电，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。电池在发动机输出和电动机需求功率间起到调峰调谷的作用。为了满足汽车在起动、加速时的大功率需求，在串联式结构中还有加超级电容等功率密度较大的蓄能装置，在制动能量回收时也起到快速回收能量的作用。 图表1串联式 2.并联式(PHEV)的布置如下所示，其特点是动力系有两种动力源——发动 机和电动机。当汽车加速、爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动系提供动力；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。并联式HEV 能设置成用发动机在高速公路行驶模式，加速时由电动机提供额外动力。 图表2并联式 3.混联式(SPHEV)如下所示，这种布置形式包含了串联式和并联式的特点， 即功率流既可以象串联式流动，又可象并联式流动。它的动力系统包括发动机、发电机和电动机。根据助力装置不同，它又可分为发动机为主和电机为主两种。在发动机为主形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源，日产公司(Nissan)Tino属于这种情况。在电机为主形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源，Toyota Prius HEV就属于这种情况。这种结构的优点是控制灵
活方便，缺点是结构相对复杂。 图表3混联式 4.复合联接式(CHEV)的布置形式的混合动力汽车结构相对复杂，主要出现在双轴驱动的HEV中。在这种联结形式中，HEV前轴和后轴之间没有传动轴连接，它们分别由动力部件驱动，从而实现四轮驱动，如图卜5所示，。它的动力系统由一个完整的前述混合动力系统和独立的轮毂电机组成。根据布置位置不同，复合式分为两种。一种是前轴由混动系统驱动，后轴由电机驱动型，丰田公司的Prius THS-C采用的就是这种形式；另一种是前轴由电机驱动，后轴由混动系统驱动，通用公司的Precept HEV采用这种形式。这种四轮驱动的缺点是结构复杂，成本较高；优点是动力性和越野性能好，尤其在制动时，前后轴电机都可同时作为发电机回收制动能量给蓄电池充电。这种双轴驱动系统的特有的特点是轴平衡能力，在混合驱动端车轮滑动时，该端的电机能作为发电机来吸收发动机过剩的输出功率。 图表4复合联结式 混合动力汽车特点 混合动力汽车同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。
汽车新动力━━━HEV 综述 戴梦萍1 纪永秋2 （1.山东理工大学机械工程学院，255000;2.山东水利技术学院，255000） 摘要：介绍了混合动力电动汽车（HEV ）的概念、HEV 动力总成的组成及型式，阐述了其基本工作原理和驱动模式。 关键词：混合动力电动汽车；串联；并联；混联；驱动模式 随着世界经济的持续增长和世界人口的增加、人民生活水平的提高，人均能源消耗将会高速增加，环境污染会变得更加严重。开发新的替代能源、提高热能转换效率和节约能源被认为是解决或缓解环境污染和保障能源供给的有效办法。汽车燃油发动机是消耗矿石能源和制造环境污染的大户，研发替代燃油发动机的新动力势所必然。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。但目前最有实用性价值并巳有商业化运转的模式，只有混合动力电动汽车。 根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的建议，混合动力电动汽车是指由两种和两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源，其中至少有一种能源提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。本文介绍的仅是既有内燃机又有电动机驱动的混合动力电动汽车。混合动力电动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、电机和变速器一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。 1 混合动力电动汽车的组成及种类成 1.1 混合动力总成按照驱动系统能量流和功率流的配置结构关系，可分为串联式（Series hybrid system ）（两种）、并联式（Parallel hybrid system ）和混联式（）等三种。（如图1 （a( （a ） 减（变）速器 车轮 车轮 发动机 发电机 蓄电池 电动机 车轮 车轮 发动机 发电机 蓄电池 电动机 减（变）速器 (a) (b)
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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。
混合动力汽车概述：三种动力总成模式 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。 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
ＸＸＸＸＸＸＸ学院 毕业论文 论文题目混合动力汽车技术及发展趋势分析学生姓名ＸＸＸ 专业汽车检测与维修 班级汽修Ｘ班 学号ＸＸＸＸＸＸ 指导教师ＸＸＸ 201６年４月 20日
目录 1 引言 (4) 2 混合动力汽车的类型和特点 (5) 2.1串联式混合动力汽车 (5) 2.2并联式混合动力汽车 (6) 2.3混联式混合动力汽车 (7) 3 混合动力汽车的核心技术研究与发展 (9) 3.1混合动力汽车用电池 (9) 3.1.1混合动力汽车对电池的特殊要求 (9) 3.1.2 混合动力汽车电池的发展 (10) 3.1.3 混合动力汽车电池的管理 (10) 3.2 混合动力汽车电机驱动系统 (11) 3.3 混合动力汽车中电力电子技术的应用 (12) 4 混合动力汽车需要解决的关键技术 (13) 4.1混合动力单元技术 (13) 4.2能量存储技术 (14) 4.3汽车集成电力电子模块技术 (15) 结论 (16) 致谢 (17) 参考文献 (18)
摘要 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。20世纪80年代以来, 许多发达国家纷纷投入巨资研发电动汽车，我国的“863 计划”也已明确将电动汽车作为重点攻关项目。社会对环境和节能的重视有力地促进了混合动力车辆的发展。本文分析了国内外混合动力汽车的研究现状，介绍了混合动力汽车的主要结构形式与工作特点，指出了混合动汽车目前需要解决的主要问题和采用的关键技术，并对其发展前景进行了预测。 关键词：环境；能源；混合动力
1引言 通常所说的混合动力一般是指油电混合动力，即燃料（汽油，柴油）和电能的混合。混合动力汽车是有电动马达作为发动机的辅助动力驱动汽车。混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗，简单地说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更小，而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主可以享受更强劲的起步、加速。同时，还能实现较高水平的燃油经济性。 混合动力电动汽车（HEV）将内燃机、电动机与一定容量的蓄电池通过控制系统相组合，电动机可补充提供车辆起步、加速时所需转矩，又可以存储吸收内燃机富余功率和车辆制动能量，从而可大幅度降低油耗，减少污染物排放。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。日本丰田率先将混合动力车商品化，于1997年推出Prius，随后的时间里，多家日本汽车公司实现了多款混合动力的商品化。在美国，克林顿政府上台不久，为了开发新一代汽车，由美国政府促进，于1993年9月29日发起了新一代汽车伙伴计划即PNGV，目标是开发低油耗的混合动力汽车。然而该计划最终被废止，没有达到预订的2005年左右推出商品化的混合动力汽车的目标。 随着机动车保有量的持续增长，我国机动车污染物排放总量持续攀升。2003年全国机动车碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物排放量是1995年相应污染物排放总量的2.51、2.05和3.01倍。事实上，汽车所产生的空气污染量比任何其他单一的人类活动产生的空气污染量都多。全球因燃烧矿物燃料而产生的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的排放量，几乎50%来自于汽油机和柴油机。 最近几年，我国对环境保护的投入不断加大。通过政府的努力，我国城市空气质量总体上也有所好转。随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧,电能为动力,节能、环保为特色的电动汽车逐渐成为业界关注的焦点。近10多年来,世界各大汽车产业集团陆续投入巨额资金研发电动汽车技术,目前均已从实验室
混合动力汽车发动机综述 进入21世纪，环境污染问题越来越引起人类的重视，因此环保和节能称为了当今汽车工业的两大主题，围绕着两大主题各国竞相开展绿色环保汽车的开发和使用，电动汽车为了主要解决方案之一。电动汽车可分为纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车三类。纯电动汽车由于现有动力电池的续驶里程短和成本高，其应用领域主要限制在小型车辆，市场化推广进程十分缓慢。燃料电池汽车由于燃料电池技术尚未突破以及由此形成的成本问题，大批量投入市场也需很长一段时间。在上述背景下，以传统汽车发动机和电动机为动力源的汽车——混合动力汽车应运而生，成为目前电动汽车中最具有产业化和市场化前景的车型之一。本文就三个方面对混合动力汽车发动机进行综述。 1.混合动力汽车发动机特点 在混合动力汽车中，为了达到某些特定目标(排放量最小、油耗最小、运行成本最小等，或者是上述目标的综合)，常见的有汽油发动机和柴油发动机，如图1、2所示，是常见的汽油发动机车型及其构造。混合动力汽油发动机特点有： 采用全新的理论和全新结构的发动机； 由电动/发电机启动发动机，启动时间短，减少排放； 减少泵气阻力和运动副的摩擦阻力； 采用“开-关”控制方式，避免发动机的低功率运转[1]。 图1：本田Insight混合动力系统汽油发动机图2：汽油发动机的常见构造混合动力柴油发动机才有的技术有：涡轮增压技术、多气门技术、超高压喷射、扩散燃烧/稀燃、废气再循环、颗粒捕捉器、催化转化器和中冷技术等。如图3所示就是一款混合动力汽车柴油发动机模型。
图3：柴油发动机模型 2.发动机选型 混合动力汽车发动机的运行模式与传统汽车发动机完全不同。发动机与电驱动系统 (电池、电动机和发电机) 配合运行，从而使发动机在绝大多数时间运行于最高效率区间，提高汽车的燃油经济性。因此，混合动力汽车发动机的选择应考虑所选择的混合动力系统结构、与电驱动系统的混合程度、混合动力系统的控制方式和整车燃油经济性。普锐斯所配置的发动机，特别考虑了3 个方面，即提高发动机的膨胀比、采用智能可变配气正时系统(VVT-i)和提高发动机输出能力。 根据运行条件的变化，智能可变配气正时系统采用可以极其细微控制吸气管开闭时序的阀 门，在压缩行程时，将混合气体的一部分通过活塞和汽缸头部的夹击向燃烧室的中心顺势压出， 增强气体的混合度，快速传播火焰，燃烧能够很好地进行，形成具有斜挤流的篷型燃烧室，提高 了发动机热效率。另外，铝合金制成的汽缸模块、小型歧管使得发动机具有体积小、重量轻的特点[2]。 3.发动机性能和控制策略 各种各祥的发动机均可考虑用于混合动力汽车，包括转子式发动机、二冲程发动机、气体透 平机和传统的傲油喷射汽油机和柴油机。目前，由于种种原因，作出对这些发动机是否适合用于混合驭动的判断还是有一定困难的。第一，混合动力汽车发动机额定功率较低，而且对于某些发 动机而言，小尺寸(排量、缸数等)发动机并没有被设计、制造、试验过。在这种情况下，就只能 从较大尺寸发动机的性能来估计较小尺寸发动机的性能，这一点对于小蒸气透平尤其困难；第 二，混合动力汽车发动机运行模式与传统汽车发动机有很大的区别。迄今为止，没有一台发动机的运行工况被设计成在一个相对狭窄的扭矩范围内及以开关模式运行；第三，任何一种类型的发 动机在混合驱动模式中达到最低排放的技术研究工作进行得很少。因此我们不知道哪一种形式的发动机最适合混合动力驱动及如何使用新技术去减少混合动力汽车排放至一个非常低的水平[3]。 混合动力汽车发动机的控制目标：小型轻量化、持续运转性能良好、高效率、高可靠性、低 油耗、低排放、低噪声、低成本。发动机动力性策略有：
混合动力汽车(HEV)即混合动力电动车，它是由两种或更多类能力来提供动力的，其中就包括电能，可以产生很高的每加仑行驶里程和很低的排放。有两种混合动力电动汽车：串联式和并联式。在串联式HEV中，所需的能量都是由一种能源提供的，例如，电动机驱动汽车发动机给蓄电池组充电。在并联式HEV中，动力经过两种路线传递，电动机和内燃机驱动汽车，电动机在怠速或加速的时候协助驱动汽车，发动机在巡航的时候驱动汽车，并带动发电机给蓄电池充电。当前的混合动力汽车的发动机和电动机通过同一个变速器连接带车轮，有了电动机的帮助发动机能够变的更小。 混合动力汽车（HEV）是当今的热门话题，它开始蜂蜜全球。混合动力汽车是现 在交通技术发展的最前沿，混合动力汽车在汽车工业中有可持续发展的潜能，同时也能减少能源的消耗，降低对原油的依赖，降低环境污染和缓解交通堵塞。混合动力汽车(HEV)把传统的内燃发动机和电动机的优点结合在一起，他们能以许多种不同的方法配置来达到各种不同的目的。在不损失行驶性能和行驶里程的情况下，他们能大大的提高发动机的性能，也能增强动力并为辅助电子装置提供额外的能量。混合动力汽车（HEV）就像传统汽车一样，主要由内燃发动机驱动。然而它也能将在正常滑行和制动中浪费的能量转化成电能存储在蓄电池中，知道被电动机利用。电动机常常在加速、爬坡和内燃机效率低的低速行驶时来辅助发动机。一些混合动力电动车在汽车将要停止时自动关闭发动机，当踏下油门踏板时又自动重新启动发动机，这就防止怠速时能量的浪费。跟纯电动车不一样，现在正在使用的HEV车，不需要插在一个外接电源上来充电。常规的汽油机和制动反馈提供了汽车所需的全部能量。 一些混合动力汽车(HEV)包括： 汽油发动机——混合动力汽车(HEV)有一个和你在绝大部分汽车上找到的非常相似的汽油发动机，只是混合动力汽车(HEV)的发动机比传统的要小，并且利用了能降低排放和增加效率的先进技术。 燃油箱——混合动力汽车(HEV)燃油箱是汽油发动机的能量储存装置，汽油的能量 密度比蓄电池的高很多。 电动机——混合动力汽车(HEV)的电动机非常精密。先进的电子装置能使它即可以 充当电动机也可以充当发电机。例如，必要的时候它可以从蓄电池中获的能量来使汽车加速，另外作为发动机，它能使汽车减速，并把能量回收到蓄电池中。 发电机——发动机和电动机类似，只是它仅仅只能产生电能，它通常被用在大多数串联的混合动力汽车上。 蓄电池——混合动力汽车(HEV)的蓄电池是电动机的能量存储装置，跟油箱存储汽
并联式式混合动力汽车的全速控制策略 摘要：并联式混合动力汽车综合了传统汽车和电动汽车的优点，不仅具有低油耗、低排放等优点，而且续驶里程不受限制，是目前最有希望替代传统汽车的方案。因此，对混合动力汽车关键技术的研究具有非常重要的应用价值。利用瞬态优化控制策略，通过对发动机、电动机、电动机在不同功率进行分配组合，来确定混合动力系统最佳工作模式和工作点切换。本文利用混合动力汽车的数学模型，在MATLAB/Simulink环境中建立了前向仿真模型，进行整车控制策略的研究，并对全速范围的运行控制策略进行了验证。 关键词：并联式混合动力汽车 MATLAB/Simulink 全速范围1 引言 并联式混合动力电动汽车主要由发动机、电动/发电机、电池组、能量管理系统等部件组成，与串联式混合动力电动汽车不同的是，发动机和电动/发电机以机械能叠加的方式来驱动汽车，可以组合成不同的功率输出模式。发动机功率和电动/发电机功率约为电动汽车所需最大驱动功率的50%～100%，其能量利用率高。因此，可以采用小功率的发动机与电动/发电机，使得整个动力系统的装配尺寸、质量都较小，造价也更低，行程也可以比串联式混合动力电动汽车的长些，但布置结构相对复杂，实现形式也多样化，其特
点更加接近内燃机汽车。并联式式混合动力驱动系统通常应用在小型混合动力电动汽车上。 因此，并联式驱动系统最适合在城市间道路和高速公路上行驶，工况稳定，发动机经济性和排放性都会有所改善，和混联式混合动力电动汽车相比较而言结构简单，价格也容易被广大消费者接受，因此，在电池技术问题没有得到很好的解决的情况下，它有望在不久的将来成为汽车商业的主流产品。 2 并联式式混合动力汽车的关键技术 混合动力汽车兼具传统燃油汽车和纯电动汽车的优点，是二者的完美结合，这个结合的纽带就是混合动力汽车的整车控制系统，整车控制系统的主要功能是进行整车能量管理和混合动力系统的控制。整车控制系统如同混合动力汽车的大脑，指挥各个系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最优，同时兼顾行驶的平稳性。整车控制系统根据驾驶员的操作，如加速踏板、制动踏板、变速杆的操作等，判断驾驶员的意图，在满足驾驶需求的前提下，最优的分配电机、发动机、电池等动力部件的功率输出，实现能量的最优管理，使有限的燃油发挥最大的功效。 目前的混合动力汽车都不需要外部充电，因此，与传统汽车一样，混合动力汽车的能量全部来自于发动机的燃料燃烧所释放的热能，电机驱动所需的电能是燃料的热能在车
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。
汽车混合动力新架构：双电机全功能混合动力系统全解析 随着地球环境每况愈下，新能源汽车行业蒸蒸日上，全球汽车企业纷纷推出各种新能源汽车，最近大众、通用、本田、宝马以及比亚迪、吉利等也纷纷推出混动车型，可以说混动进入了百家争鸣的时代，发展混合动力汽车的动力系统主要趋势。前提是选择性发展的基于这些新能源技术有着高效的能耗管理系统，尤其是代表中小型车新能源发展趋势的混连式技术。 混联式技术需要精细化的能耗管理，将发动机更长时间维持在高效率区间运转，以及高效、充分的回收减速和制动的能量。混联式装置包含了串联式和并联式的特点。混合动力的出现就是把发动机低负荷工况下的剩余能量储存在电池里，然后在车辆运行在高负荷工况时通过电机释放出来，从而实现发动机尽可能多的在高效工况下运行，达到降低油耗、节能减排的初衷。对于混合动力汽车来说，离合器、变速器、传动轴、差速器都是必不可少的，而这些部件不但重量不轻、让车辆的结构更为复杂，同时零部件越多存在故障率高的问题。在混动技术从丰田的混动是靠单排行星轮开始，雄霸混合动力汽车十多年，丰田只采用了一个行星齿轮组，现弱混合动力系统是将电机与曲轴直接连接，这种系统也意味着无法纯电动行驶，弊端是发动机和电动机无法保证同时在最佳工况时工作。本田的混动就是串联+发动机直驱加上离合器，这套机构的原理倒为简单，粗暴复杂化，仅仅是在传统发动机和传统变速箱之间埋一个电机的做法肯定是不够的。而通用的混动技术则是集合了两家之所长但又相对复杂。它是由两组电机、两组行星轮和三组离合器组成。主要有四种动力输出方式，纯电动模式（低负荷工况），混合驱动模式（常规行驶），混合驱动模式（中高速），制动发电模式（减速刹车）。一直都是用的两个行星系齿轮，并辅以三个离合器。听上去很复杂，其实也真的复杂。 对于插电式混合动力确认为新能源车汽车可通过电网获取电能充电具有高效节能、排放低、续航里程长等优点而成为各大汽车公司研发的热点，被视为目前最具有应用前景的新能源汽车，这个可从电网获取电能充电，虽然只是这么一点简单的改变，传统混合动力汽
油电混合动力汽车详解 【汽车探索详解】如今节能减排已经成为一件很热门的事同时也是一件很重要的事，大到胡爷爷和奥巴马碰面都要谈。而对于汽车领域来说，同样也很热门，各个厂家都在竭尽所能的推出各种环保汽车。为汽车寻找代替能源，降低油耗甚至实现零油耗零排放，已经成为每一家车企的目标。 但在这乊前，油电混合动力系统显然更有实际意义。下面我们将为大家简单介绍混合动力系统的分类和简单工作原理，以及如今各个厂家的混合动力代表车型。 1.目前兲于油电混合动力汽车有很的说法，微混合、轻度混合动力、重混合动力、插入式混合动力等等，汽车探索为您解读它们分别是什么意思。 2.为您介绍混合动力汽车的发动机有什么特色，所用的电池有哪几种。 混合动力汽车由来已久，可能您会觉得难以置信，混合动力汽车已经有了上百年的历史。大名鼎鼎的费迪南德·保时捷在上世纪末就为一家名为Jacob Lohner的公司开发出一款油电混合动力汽车，甚至造出了四驱版本。 Lohner-Porsche的四驱车型
Lohner-Porsche的赛车型号 美国专利局兲于“Mixed Drive for Autovehicles”的专利 如果您有机会查一查美国专利局那些被尘封的资料，会惊奇的发现今年的3月2日距美国的第一个混合动力汽车专利已经过去了整整一个世纪！1909年，身在比利时的德国人Henri Pieper取得了一项名为“Mixed Drive for Autovehicles”的专利。 分类：目前主要以并联、混联为主，按混合度分类的说法也很常见 现代的混合动力汽车是仍上世纪90年代末才开始逐渐发展起来的。按照其工作斱式，大体上可以分为串联、并联和混联三种。 串联式：已经被淘汰 简单地说，串联式混合动力汽车的工作斱式就是用传统发动机直接通过发电机为电池充电，然后完全由电动机提供的动力驱动汽车。其目的在于使发动机长时间保持在最佳工作状态，仍而达到减排的效果。这种斱式的好处是发动机可以不受行驶状态的影响，一直处于最佳工作状态，对于改善排放大有好处，但转换效率偏低。这种斱式由于局限比较多，目前已不多见。丰田曾经将这种斱式应用在考斯特上，并迚行了批量生产。
HEV（Hybrid-Electric Vehicle）—混合动力装置 定义 HEV（Hybrid-Electric Vehicle）—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，优点在于车辆启动和停止时，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。 分类 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。 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
混合动力汽车动力系统概述Ningbo Tuopu Vibro-acoustics Technology Co.,Ltd Ningbo T op Vibro aco stics Technolog Co Ltd 段小成 Mar 14, 2009
目录 2009-3-14 2 ?混合动力汽车结构形式分类 ?混合动力汽车动力传动关键部件—ISG与蓄电池 ?混合动力汽车常见运行工况 混合动力汽车先驱丰田P i ?混合动力汽车先驱—丰田Prius ?混合动力汽车激励与NVH挑战
3 ?混合动力汽车产生背景：能源危机与环境污染，而混合动力汽车（HEV）由于油耗低、污染小，应用前景乐观。 ?根据电力驱动系统和内燃机动力总成的布置形式的不同，混合动力汽车可以分为三类： (Series Hybrid Electronic Vehicle--SHEV) ?串联式混合动力汽车(Series Hybrid Electronic Vehicle (Parallel Hybrid Electronic Vehicle--PHEV) ?并联式混合动力汽车(Parallel Hybrid Electronic Vehicle 混合式混合动力汽车(Parallel/Series Hybrid Electronic Vehicle PSHEV) (Parallel/Series Hybrid Electronic Vehicle-- ?Vehicle ?根据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： ?微混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、完全混合动力系统
第24卷 第8期Vo.l 24 No .8 重庆理工大学学报(自然科学) Journa l of Chongqing U niversity of T echno l ogy(N atural Science) 2010年8月Aug .2010 收稿日期:2010-04-11 作者简介:王德伦(1954 ),男,教授,主要从事汽车现代设计理论与方法研究。 基于AVL -BOOST 的混合动力汽车用 A tk inson 循环发动机 王德伦,罗劲松,李朝辉,程 周 (重庆理工大学重庆汽车学院,重庆 400050) 摘 要:为了探讨A tkinson 循环发动机相关性能,运用现有的理论知识对A tk i n son 循环进行分析,采用数值模拟的方法在一O tto 循环发动机模型上实现了A t k i n son 循环。结果表明,采用A tk i n son 循环的发动机相对于Otto 循环的发动机具有更高的热效率。关 键 词:A tkinson 循环;数值模拟;热效率中图分类号:U461 文献标识码:A 文章编号:1674-8425(2010)08-0001-05 Research On A tki nson Cycle Engi nes U sed in Hybri d V ehicle B ased on AVL -BOOS T WANG De -lun ,L UO Jin -song ,L I Zhao -hu,i CHENG Zhou (Co ll ege o fA utomo ti ve Eng i nee ri ng ,Chongq i ng U n i versity o f T echno l ogy ,Chhongqi ng 400050,China) Abst ract :In order to explore t h e perf o r m ance ofA tkinson cyc le eng i n es ,A tkinson cyc le w as analyzed by using the ex isti n g speculative kno w ledge .Nu m erical si m u lation m ethod w as adopted to achieve A -t k i n son cycle through an engine m odel of O tto cycle on t h e AVL-Boost platfor m .The results i n dicate that t h e eng i n e can obtai n m ore ther m al efficiency by using A tkinson cycle than Otto cycle .K ey w ords :A tk i n son cyc le ;num erica l si m ulati o n ;ther m al efficiency 随着汽车保有量的不断增长,能源与环境问题日益突出,为了保证汽车工业的可持续发展,开发节能降耗、低排放的环保汽车已成为汽车工业可持续发展的首要任务。在制约电动车发展的电池技术没有取得重大突破的前提下,混合动力汽车以其有效的节能减排特性成为一个过渡性产 品。目前,已经上市和正在研发的混合动力汽车大多采用A tk i n son 循环发动机。 1 A tk inson 发动机介绍 1884年Ja m es A tkinson 发明了A tkinson 循环