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
汽车理论Project 第一章汽车动力性与燃油经济性数学模型立 1.汽车动力性与燃油经济性的评价指标 1.1 汽车动力性评价 汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。汽车的动力性主要可由以下三方面的指标来评定： (1)最高车速：最高车速是指在水平良好的路面(混凝土或沥青)上汽车能达到的最高行驶速度。它仅仅反映汽车本身具有的极限能力，并不反映汽车实际行驶中的平均车速。 (2)加速能力：汽车的加速能力通过加速时间表示，它对平均行驶车速有着很大影响，特别是轿车，对加速时间更为重视。当今汽车界通常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。原地起步加速时间是指汽车由第I挡或第II挡起步，并以最大的加速强度（包括选择适当的换挡时机）逐步换至最高挡后达到某一预定的距离或车速所需要的时间。超车加速时间是指用最高挡或次高挡内某一较低车速全力加速至某一高速所需要的时间。 (3)爬坡能力：汽车的爬坡能力是指汽车满载时用变速器最低挡
在良好路面上能爬上的最大道路爬坡度。 1.2 汽车燃油经济性评价 汽车的燃油经济性是指在保证汽车动力性能的前提下，以尽量少的燃油消耗量行驶的能力。汽车的燃油经济性主要评价指标有以下两方面： (1)等速行驶百公里燃油消耗量：它指汽车在一定载荷（我国标准规定轿车为半载、货车为满载）下，以最高挡在良好水平路面上等速行驶100km的燃油消耗量。行驶的燃油消耗量。 (2)多工况循环行驶百公里燃油消耗量：由于等速行驶工况并不能全面反映汽车的实际运行情况。汽车在行驶时，除了用不同的速度作等速行驶外，还会在不同情况下出现加速、减速和怠速停车等工况，特别是在市区行驶时，上述行驶工况会出现得更加频繁。因此各国都制定了一些符合国情的循环行驶工况试验标准来模拟实际汽车运行 状况，并以百公里燃油消耗量来评价相应行驶工况的燃油经济性。1.3 汽车动力性与燃油经济性的综合评价 由内燃机理论和汽车理论可知，现有的汽车动力性和燃油经济性指标是相互矛盾的，因为动力性好，特别是汽车加速度和爬坡性能好，一般要求汽车稳定行驶的后备功率大；但是对于燃油经济性来说，后备功率增大，必然降低发动机的负荷率，从而使燃油经济性变差。从汽车使用要求来看，既不可脱离汽车燃油经济性来孤立地追求动力性，也不能脱离动力性来孤立地追求燃油经济性，最佳地设计方案是在汽车的动力性与燃料经济性之间取得最佳折中。目前，在进行动力
汽车串联式、并联式和混联式三种系统优势和区别对比 就目前而言，新能源汽车主要分为两大块，一种是纯电动、一种是混合动力。纯电动比较好理解，就是单独依靠电机来驱动车辆。但混动嘛却不是那么简单，相信老铁们在看一些新车资讯时，经常会看到某某车采用了插电式混动或者油电混动。看似是两种混动系统，实际上却有三种混动系统形式，分别是串联式、并联式和混联式。它们之间的区别在哪儿？哪种更有优势？ 发动机只为电动机充电的串联式串联式混动系统是三种混动形式中结构最简单的，同时也是三种混动系统中油耗表现最差的。例如采用这种混动形式的雪佛兰沃蓝达，在高速行驶时，油耗高达6.4L/100km。而一台普通1.4L纯汽油车，高速行驶油耗也不过5.5L/100km。造成这样的原因，就不得不说说串联式混动系统的结构了。 串联式混动系统与另外两种混动形式最大的不同，就在于发动机在任何情况下都不参与驱动汽车的工作，发动机只能通过带动发电机为电动机提供电能。串联混动系统的动力来源于电动机，发动机只能驱动发动机发电，并不能直接驱动车辆行驶，因此，串联结构中电动机功率通常要大于发动机功率。 这种结构通俗点来说，就相当于一辆纯电动汽车里加了一台汽油发动机。并且由于取消了汽油车上的变速箱，所以在结构的布置上要相对灵活许多。同时，发动机总是工作在高效转区，因此在车辆中低速行驶时，串联式混合动力车要比普通汽油车的油耗低30%左右。但问题也随之而来，由于串联式结构的混动汽车发动机动能要经过二次转换才能为电动机供电。这样一来，转换过程中会使得大量能量流失，所以在高速行驶时串联式的混动车油耗甚至比普通汽油车还要高。目前采用这种混动形式的车有：雪佛兰沃蓝达、宝马i3等增程式电动车。 更主流的并联式混动结构由于串联式混动系统存在较大的弊端，所以目前市面上大多混动车都采用了并联式混动结构。并联式混动结构与串联式混动结构最大的不同，就在于发动机与电动机共同参与驱动车辆的工作。或者也可以理解为，在一台普通汽油车中加入了一
汽车传动系参数的优化匹配研究 课题分析： 汽车的动力性、燃油经济性和排放特性是汽车的重要性能。如何在保证汽车具有良好动力性的同时尽量降低汽车的油耗并获得良好的排放特性，是汽车界需要解决的重大问题。传动系参数的优化匹配设计是解决该问题的主要措施之一。 汽车传动系参数的优化匹配设计是在汽车总质量、质量的轴荷分配、空阻及滚阻等量已确定的情况下，合理地设计和选择传动系参数，从而大幅提高匹配后汽车的动力性、燃油经济性和排放特性。 以往传动系统参数设计依靠大量的实验和反复测试完成，耗时长，费用高，计算机的广泛应用和新的计算方法的出现，使得以计算机模拟计算为基础的传动系设计可在新车的设计阶段就较准确地预测汽车的动力性、经济性和排放特性，经济且迅速。 目前国内围绕汽车传动系参数的设计和优化，主要在以下几个方面展开工作：①汽车传动系参数优化匹配设计评价指标的研究；②汽车传动系各部分数学模型的研究，特别是传动系各部分在非稳定工况下模型的研究；③按给定工况模式的模拟研究；④按实际路况随机模拟的研究；⑤传动系参数优化模型的研究；⑥模拟程序的开发和研究。 检索结果： 所属学科：车辆工程 中文关键字：汽车传动系参数匹配优化 英文关键字：Power train；Optimization；Transmission system; Parameter matching; 使用数据库：维普；中国期刊网；万方；Engineering village;ASME Digital Library 文摘： 维普： 检索条件: ((题名或关键词=汽车传动系)*(题名或关键词=参数))*(题名或关键词=优化)*全部期刊*年=1989-2008 汽车传动系统参数优化设计 1/1 【题名】汽车传动系统参数优化设计 【作者】赵卫兵王俊昌 【机构】安阳工学院,安阳455000 【刊名】机械设计与制造.2007(6).-11-13 【文摘】主要研究将优化理论引入到汽车传动系参数设计中，以实现汽车的发动机与传动系的最佳匹配，达到充分发挥汽车整体性能的目的。 汽车发动机与传动系优化匹配的仿真研究 【题名】汽车发动机与传动系优化匹配的仿真研究
1 机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。 7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法： 一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。 在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。 通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度max i ，最高车速m ax V ，正常行驶车速下百公里油耗Q ，原地起步加速时间t 等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩T emax ，及其转矩n M ，最大功率max e P 及其转速P n ，发动机最低油耗率min e g 和发动机排量h V 。 在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。 第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。 对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。 优选汽车发动机参数的方法: （1） 目标函数F （x ） 目标函数为汽车行驶的能量效率最高。 （2） 设计变量X ],,,,[max h M p e em V n n P T X
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)
三、混合动力车的混合度优化设计： 混合动力汽车的主要技术优势之一，就是从根本上解决了传统汽车由于“大马拉小车”而导致的油耗居高不下的问题，而这种技术优势能否得以充分发挥的关键是通过科学合理的选择混合度，实现真正意义上的“车马匹配”。混合度是混合动力汽车的重要设计参数及混合动力汽车特性参数设计的核心内容，其主要任务是合理确定各动力总成如发动机、电动机、电池的功率和容量等特性参数，而所有这些参数设计中，最为重要的是发动机与电动机功率的确定，即混合度的设计。本文提出了在一定的约束条件下混合度的最优确定原则，其主要的约束条件为动力性能与电池电量平衡。因此，与混合度设计相关的研究问题主要为动力系统总功率的设计方法（由动力性约束条件确定）、电池电量平衡策略（由燃油经济性要求确定）及混合度边值条件的研究。 （一）混合度的基本概念 所谓混合度，指的是电系统功率P elec 占总功率P total 的百分比，即： % 100?= P P t o t a l e l e c R (12-1) 对于不同的传动系构型，混合度的定义会略有不同。对于并联式混合动力汽车混合度定义为： %100?+= P P P e m m R (12-2) 对于串联式混合动力汽车，所有动力均由电动机提供，电动机功率也就是动力源总功率需求，它属于电电混合形式，即发动机发电机组输出的电功率和电池输出的电功率混合一起向电动机提供驱动功率，所以混合度定义为电池系统功率与电动机功率的比值： %100?= P P m ess R (12-3) 式中，P e ，P m 为发动机、电动机功率；P ess 为电能存储系统（即电池）功率。 上述动力源功率是指额定功率，它反映动力源的持续最大输出能力。 混合动力按混合度的分类： 从混合度定义可知，混合度越大．说明发动机占的比例越小，越接近纯电动汽车。相 反，混合度越小，相应发动机功率较大，越接近传统汽车。可以认为传统汽车是混合度为0 的混合动力汽车，而纯电动汽车是混合度为l 的混合动力汽车。
发动机传动系统动力总成优化设计 发动机相当于汽车的心脏，在车辆整车总布置设计中，对发动机传动系统传动轴角度的校核是一项重要工作。如果发动机传动轴初始工作角度选取不当，会使其工作夹角很容易超出合理范围，造成传动轴零件的损坏，降低其使用寿命，恶化整车平顺。为保证传动轴设计寿命和整车性能，在设计初期就应对各传动轴夹角进行校核。 标签：发动机；参数化设计；传动轴夹角；动力优化 引言： 动力传动系统的弯曲共振是导致动力总成或传动系统的失效及车内振动噪声大的重要原因之一。系统的约束方式和状态对其固有频率和振型有重要影响。针对某轻卡在高速行驶工况出现的动力总成附件失效问题进行试验诊断，确定为动力传动系统弯曲共振导致。通过研究不同约束方式对动力转动系弯曲模态的影响，建立最符合整车实际运行状态的弯曲模态识别步骤及方法。悬置系统设计理论人体对低频振动比较敏感，在车辆前期开发过程中，对整车怠速工况下方向盘及座椅的振动进行预估并进行优化控制对于整车厂尤为重要，也是悬置系统前期开发设计时主要考虑的问题。 1悬置系统数学模型 动力总成悬置系统的固有模态频率一般在20Hz以下，动力总成的最低阶弹性体模态频率一般在150Hz以上，可将动力总成和车身视为刚体，动力总成悬置系统简化为刚体六自由度振动系统。建立动力总成质心坐标系，X轴与发动机曲轴线平行并指向发动机前端，Z轴与气缸中轴线平行并垂直向上，Y轴按右手定则确定。动力总成空间刚体的6个自由度为沿动力总成质心坐标系x、y、z轴3个方向的平动及绕x、y、z轴的转动角θx、θy、θz，其广义坐标的向量形式为[Q]T=[xyzθxθyθz]，利用拉格朗日方程可推导系统的振动微分方程为 忽略怠速工况下悬置系统的阻尼影响，式（1）可写成 式中：[M]，[K]——系统质量矩阵和刚度矩阵。利用动力总成质量、转动惯量、质心位置及悬置刚度参数，可求得系统的模态频率及振型。 1.2能量解耦理论动力总成 六自由度之间的振动一般是耦合的，施加在动力总成上的激励会激起系统的多个模态，使发动机的振幅加大，共振频率带变宽。根据（2）式求得的系统模态频率ωi（i=1，...，6）及振型矩阵准，用系统在各阶振动时各自由度方向振动能量占该阶振动总能量的百分比作为系统模态解耦的评价指标，用矩阵形式表示，可得到系统的能量分布矩阵。系统以第j阶模态频率振动时的最大能量为
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
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。
三、混合动力车的混合度优化设计 混合动力汽车设计主要指整车特性参数设计．它是在系统构型与总成类型选择的基础上，对总成参数进行合理匹配设计与优化的一系列过程，其主要任务是合理确定各动力总成如发动机、电动机、电池的功率和容量等特性参数，而所有这些参数设计中，最为重要的是发动机与电动机功率的确定，即混合度的设计，因为在确定了发动机功率后，其他特性参数如发动机最高转速、最大转矩和机械传动系参数等都可以按传统汽车的设计方法来进行研究和确定，电池参数可依据电动机参数来进行选择，因此混合动力汽车特性参数设计的核心问题是两动力源之间功率的合理匹配，即混合度的设计。 （一）混合度的基本概念 所谓混合度，指的是电系统功率P elec 占总功率P total 的百分比，即： % 100?= total elec P P H (12-1) 对于不同的传动系构型，混合度的定义会略有不同。对于并联式混合动力汽车混合度定义为： %100?+= e m m P P P H (12-2) 对于串联式混合动力汽车，所有动力均由电动机提供，电动机功率也就是动力源总功率需求，它属于电电混合形式，即发动机发电机组输出的电功率和电池输出的电功率混合一起向电动机提供驱动功率，所以混合度定义为电池系统功率与电动机功率的比值： % 100?= m ess P P H (12-3) 式中，P e ，P m 为发动机、电动机功率；P ess 为电能存储系统（即电池）功率。 上述动力源功率是指额定功率，它反映动力源的持续最大输出能力。 从混合度定义可知，混合度越大．说明发动机占的比例越小，越接近纯电动汽车。相 反，混合度越小，相应发动机功率较大，越接近传统汽车。可以认为传统汽车是混合度为0 的混合动力汽车，而纯电动汽车是混合度为l 的混合动力汽车。 如图12-28所示．不同的混合度代表不同类型的汽车，从传统型到助力型、双模式、续驶里程延伸型．最后到纯电动，混合度是逐渐增大的。从混合动力汽车类型与混合度关系可 以看出，对于双模式型，即电功率与发动机功率基本相同，混合度约为50％。这种类型汽车的主要特点为：既可以充当传统汽车在郊外行驶，也可充当纯电动汽车以零排放模式行驶相当长距离。因此，这种系统的发动机、电动机与电池选择都较大．系统复杂，成本较高。续驶里程延伸型HEV 是在普通电动车辆上增加一附加的车载能源(或原动机)并及时为蓄电池补充充电(或承担部分车辆行驶功率)，减小蓄 电池的能量消耗，延长电动车辆的续行里程，其电池组容量通常较大，使整车质量与成本增加，另外，其电机功率通常大于发动机功率．即混合度大于50％。而助力型HEV ．发动机
混合动力汽车动力系统参数的优化方法 混合动力汽车各动力元件参数及控制策略参数对汽车性能有着很大的影响。对系统参数的优化研究已经成为现代汽车设计的一个重要环节，其主要思想是借助计算机工具，以重要的系统参数或控制参数为设计变量，确定目标函数及约束函数，建立系统匹配数学模型，结合可靠的汽车仿真工具软件，选择优化算法进行求解，得到一组最优解或近似最优解来指导汽车后续设计，从而达到系统最佳匹配。提高燃油经济性，减少排放，并且满足一定的动力性要求。[1] 1.优化算法 HEV 的系统优化是一个多变量多目标的非线性约束优化问题, 其一般形式可表示为 一般处理此类优化问题的优化算法按需不需要计算函数的导数信息分为基于梯度的算法和非梯度算法两大类。 基于梯度的算法, 需要计算函数的导数信息, 其中SQP算法是求解约束优化问题最有效的解法之一。其基本思想是：在每一迭代步通过求解一个二次规划子问题来确定一个下降方向，以减少价值函数来取得步长，重复这些步骤直到求的原问题的解[2]。matlab非线性规划工具箱中的FMINCON函数使用了这一算法。 但是混合动力汽车系统比较复杂，其函数导数信息不易计算，而错误的导数信息将会影响最优解的搜索方向以及收敛性, 从而陷入局部最优。图1是一个两变量的HEV优化决策空间,可以看出含有多个局部最优解，因此在这里基于梯度的算法往往会失效。
图1 非梯度算法不需要计算函数的导数信息，因此可以收敛到全局最优。目前应用于HEV 系统优化的非梯度算法有Complex, DIRECT 等, 都具有较好的效果。 DIRECT算法是一种确定性全局优化算法，特别适用于具有确定变量空间的函数寻优。在DIRECT 算法中，对取值范围进行归一化，从而将变量空间变成一个n维超立方。该算法首先计算变量空间中心点处函数值，然后不断分割变量空间并比较分割出的子空间中心点处函数值，最终获得全局最优函数值[3]如文献3中就是采用DIRECT进行参数的优化。 随着现代最优化技术的发展,现代优化算法如模拟退火、遗传算法、粒子群算法等也逐渐应用于混合动力汽车系统参数的优化。 在HEV 中应用较多的是遗传算法( GA) 。遗传算法是模拟自然界遗传机制和生物进化论而形成的一种过程搜索全局最优解的算法[4].文献5中就是采用遗传算法进行参数的优化。遗传算法能实现多目标优化，因此具有很大的研究和应用价值，是国内外优化算法研究的重要方向。 但是基本遗传算法（Simple Genetic Algorithm ,SGA）难以兼顾多样性和收敛性的问题，容易出现早熟现象（即很快收敛到局部最优而非全局最优）、后期收敛速度慢、遗传漂移现象、局部寻优能力较弱、进化速度缓慢等问题，因此可以结合其他算法的优点对基本遗传算法进行改进，构成混合遗传算法（Hybrid Genetic Algorithm）[6]。混合遗传算法的实现主要有两类[7]：一是对遗传算法本身做进一步改进，如基于小生境的遗传算法（Niched Genetic Algorithm,NGA）和自适应遗传算法 (Real-coded Adaptive Genetic Algorithm , RAGA)[8]等；二是将遗传算法与其他优化算法结合(如SQP、模拟退火算法[9]等)，从而提高局部寻优能力。 DIRECT和遗传算法的运算速度都比较慢，文献10中的运算时间达到了86个小时。而文献13中利用DIRECT和GA-SQP算法优化单目标函数则分别用了144h和121h，尽管如此仍未得到全局最优解。 粒子群算法（Particle Swarm Optimization，PSO）与遗传算法类似，也是一种模拟自然规律的优化算法。系统初始化为一组随机解，通过迭代搜寻最优值。但是它没有遗传算法用的交叉(crossover)以及变异(mutation)，而是粒子在解空间追随最优的粒子进行搜索。同遗传算法比较，PSO的优势在于简单容易实现并且没有许多参数需要调整。目前已广泛应用于函数优化，神经网络训练，模糊系统控制以及其他遗传算法的应用领域。如文献11中就是采用粒子群算法进行参数的优化。理论上粒子群算法也可以应用于多目标优化问题，但是其不像遗传算法那样已经相对比较成熟，仍停留于研究的初步阶段。
吉林工业大学自然科学学报 NATURAL SCIENCE JOURNAL OF JILIN UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 2000 Vol.30 No.1 P.72-75 并联混合动力汽车传动系参数匹配 王庆年 何洪文 李幼德 初亮 摘 要：研究了并联混合动力汽车动力传动系中发动机功率、电动机功率 以及主减速器速比的选择依据，给出了计算实例，通过模拟计算验证了选择依据的合理性。 关键词：并联混合动力汽车；动力传动系；参数选择；匹配 中图分类号：U273 文献标识码：A 文章编号：1002-378X(2000)01-0072-04 Study on Parameter Matching for Parallel Hybrid Electric Vehicle Powertrain WANG Qing-nian, HE Hong-wen， LI You-de, CHU Liang (College of Automobile Engineering,Jilin University of Technolo gy,Changchun 130025, China) Abstract：Based on theoretical analysis,a parameter selection met hod on engine power, motor power and the final drive radio of a parallel Hybrid E lectric Vehicle is presented in this paper and a practical example is also given .Finally,through simulation results the feasibility of this method has been vali dated. Key words：parallel hybrid electric vehicle;power train;parameter selection;matching 1 发动机功率的选择 混合动力汽车动力传动装置参数(包括发动机功率、电动机功 率、传动系速比等)，对车辆的动力性、燃油经济性和排放性能有显著影响。混合动力汽车 动力传动系主要有并联式和串联式两种典型结构。本文主要针对并联混合动力汽车传动系 (如图1所示)进行参数选择和匹配分析。
机械传动汽车动力传动系统参数的优化通常包括发动机性能指标的优选，机械变速器传动比的优化和驱动桥速比的优化，以下分别阐述。 7.1汽车发动机性能指标的优选方法 在汽车设计中，发动机的初选通常有两种方法：一种是从保持预期的最高车速初步选择发动机应有功率来选择的，发动机功率应大体上等于且不小于以最高车速行驶时行驶阻力功率之和；一种是根据现有的汽车统计数据初步估计汽车比功率来确定发动机应有的功率。 在初步选定发动机功率之后，还需要进一步分析计算汽车动力性和燃料经济性，最终确定发动机性能指标（如发动机最大转矩，最大转矩点转速等）。通常在给定汽车底盘参数、整车性能要求（如最大爬坡度imax，最高车速Vmax，正常行驶车速下百公里油耗Q，原地起步加速时间t等），以及车辆经常运行工况条件下，就可以选择发动机的最大转矩Temax，及其转矩nM，最大功率Pemax及其转速nP，发动机最低油耗率gemin和发动机排量Vh。 在优选发动机时常常遇到两种情况：一种情况是有几个类型的发动机可供选择，在整车底盘参数和车辆经常行驶工况条件确定时，这属于车辆动力传动系合理匹配问题，可用汽车动力传动系统最优匹配评价指标来处理。 第二种情况是根据整车性能要求和汽车经常行驶工况条件来对发动机性能提出要求，作为发动机选型或设计的依据，而这时发动机性能是未知的。 对于计划研制或未知性能特性指标的发动机性能可看作为发动机设计参数和运行参数的函数，此时，外特性和单位小时燃油消耗率可利用表示发动机的简化模型。 优选汽车发动机参数的方法: （1）目标函数F（x） 目标函数为汽车行驶的能量效率最高。 （2）设计变量X X [Tem,Pemax,np,nM,Vh] （3）约束条件 1）发动机性能指标的要求 发动机转矩适应性要求： 1.1≤Tem/TP≤1.3 转矩适应性系数也可参考同级发动机试验值选取。发动机转速适应性要求： 1.4≤np/nM≤ 2.0 如果nM取值过高，使np/nM<1.4，则可能使直接档稳定车速偏高，汽车低速行驶稳定性变差，换档次数增多。 2）汽车动力性要求 最大爬坡度要求：
基于串联式混合动力的控制策略研究 摘要： 混合动力汽车的控制策略及结构决定了整车的行驶性能。根据蓄电池组的荷电状态变化情况,对混合动力汽车的结构型式进行了分类,并对并联型和串联型混合动力汽车控制策略研究现状及其发展趋势进行了分析,指出混合动力汽车的控制策略不十分完善,需要进一步优化。控制策略不仅仅要实现整车最佳的燃油经济性,同时还要兼顾发动机排放、蓄电池寿命、驾驶性能、各部件可靠性及整车成本等多方面要求,并针对混合动力汽车各部件的特性和汽车的运行工况,使发动机、电机、蓄电池和传动系统实现最佳匹配,兼顾了上述各方面要求的优化控制策略的研究是今后的一个研究重点。还指出,采用小功率电机、小排量发动机配以自动无级变速器的并联型混合动力汽车,是获得较高的燃油经济性、较小的排放、平稳的驾驶性能、较低的制造成本及质量的一种比较理想的系统型式。 关键词:混合动力汽车;结构;控制策略
第一章绪论 1.1 引言 随着科技的飞速发展，混合动力汽车已经在汽车市场占据了一席之地，而且在提倡低碳环保的今天，也越来越被广大的消费者所推崇，如同现今大部分的汽车一样，混合动力汽车也经历了漫长的演变过程，尤其是在科技迅猛发展今天，人类对原油的需求与日俱增，油价也在不停地调高，低碳环保和绿色出行已经成为当今这个时代必须的，也是不得不面对的一个事实，近几十年内，随着全球气候的逐步恶化，城市空气污染和石油资源的消耗过度，环保与节能已经成为这个世界所面对的重中之重，世界各国在这期间也在不断的改进自己国家的汽车技术来适应消耗量如此之大的产业结构，全球汽车的工业的飞速发展，使得汽车的产量，销售量和保有量在逐年的增长，因此，为保证汽车工业能够维持长期的稳定的发展，现在的人们必须寻求代用燃料或者减少燃油的消耗量，从这个方面出发，世界各国的汽车制造商都在大力的开发节能汽车或者新能源汽车。现在，发展节能型，环保型汽车已经成为世界汽车工业技术创新的风向标和汽车产业可持续发展的必然选择，研发和推出一系列有商业应用价值的环保，节能HEV会在以后相当长的时间内成为世界汽车工业的趋势和主流方向。 根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的提案，混合动力汽车是指有两种或两种以上的储能器，能源和转换器作驱动能源，并且其中至少有一种能够提供电能的车辆被称作混合动力汽车。根据这个通用规定，混合动力汽车有多种形式：汽油机和蓄电池混合，柴油机和蓄电池混合，蓄电池和燃料电池混合，蓄电池和超大容量电容器混合，蓄电池和飞轮混合，蓄电池和蓄电池混合等等，但是该定义未被所有人所接受一般意义上的混合动力汽车就是指既有内燃机又有电动机驱动的车辆，本文中所指的混合动力汽车就是指一般意义上的混合动力汽车，这种系统较好的利用了蓄电池比功率大和燃油比能量高的特点，并采用这种系统可以较好的利用现在已有的各类汽车基础设施，入燃油供给系统，生产车辆平台，易于实现产业化。
汽车传动系统结构及参数优化发展 摘要：本文主要讲述汽车传动系组成及功用，故障检测以及传动系优化设计研究。系统的讲述了传动系的组成及离合器、变速器、万向节传动装置、驱动桥常见故障检测。同时综述我国汽车研究者在汽车传动系参数优化设计研究方面的进展，分析灿在的问题，并对今后的研究和发展提出建议。 关键词：传动系、故障检测、参数优化、发展 中图分类号：U472.42 文献标识码：A Auto transmission system structure and parameters optimization Abstract：This article mainly tells the car drive train composition and the function, fault detection and drivetrain optimization design research. System about the transmission of composition and the clutch, transmission, universal transmission device, drive axle common fault detection. Review at the same time our country automobile researchers in automotive transmission system parameter optimization design research progress, shimmering in the analysis of problems, and puts forward Suggestions for future research and development. Keywords: drive train, fault detection, parameter optimization ,development 1汽车传动系的组成和功用 称为汽车的传动系。它应保证汽车具有在各种行驶条件下所必需的牵引力、车速，以及保证牵引力与车速之间协调变化等功能，使汽车具有良好的动力性和燃油经济性；还应保证汽车能倒车，以及左、右驱动轮能适应差速要求，并使动力传递能根据需要而平稳地结合或彻底、迅速地分离。传动系包括离合器、变速器、传动轴、主减速器、差速器及半轴等部分。汽车发动机与驱动轮之间的动力传递装置称为汽车的传动系。 汽车传动系的组成和布置形式是随发动机的类型、安装位置，以及汽车用途的不同而变化的。 传动系的布置型式机械式传动系常见布置型式主要与发动机的位置及汽车的驱动型式有关。有六种可分为：前置后驱、后置后驱、前置前驱、野汽车的传动系、中置后驱、四轮驱动 发动机的动力经离合器、变速器、万向节、传动轴、主减速器、差速器、半轴传给后面的驱动轮。并与发动机配合，保证汽车在不同条件下能正常行驶。为了适应汽车行驶的不同要求，传动系应具有减速增扭、变速、使汽车倒退、中断动力传递、使两侧驱动轮差速旋转等具体作用。 各部功用 离合器：1、离合器可使汽车发动机与传动系逐渐结合，保证汽车平稳起步。2，离合器可暂时切断发动机与传动系的联系，便于发动机的起动和变速器的换挡，以保证传动系换挡时工作平顺。3，离合器还能限制所传递的转矩，防止传动系过载。 变速器：1,变速变矩。2，实现汽车倒驶。3，必要时中断动力传输。4，实现动力输出。万向传动装置: 在汽车上任何一对轴间夹角和相对位置经常发生变化的转轴之间传递动力。