毕业论文浅析混合动力汽车系统的结构与原理

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1、题目：浅析混合动力汽车系统的结构与原理学院：工学院:专业：汽车服务工程学号：:提交日期：2013年5月24日原创性声明本 人 郑 重 声 明 ：本 人 所 呈 交 的 论 文 是 在 指 导 教 师 的 指 导 下 独 立 进 行 研 究 所 取 得 的 成 果 。学 位 论 文 中 凡 是 引 用 他 人 已 经 发 表 或 未 经 发 表 的 成 果 、数 据 、观 点 等 均 已 明 确 注 明 出 处 。除 文 中 已 经 注 明 引 用 的 内 容 外 ，不 包 含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：郭永强20 1 3 年 5 月

2、 24 日论文指导教师签名：逯玉林摘要全球能源及环境问题日益突出，一方面传统的燃油发动机车辆所排放的废气对空气 造成严重污染；另一方面石油资源作为不可再生能源日益紧缺。地球上的石油资源总有 一天会枯竭，若没有新能源或代替能源，到那时汽车将寸步难行，为此替代燃油发动机 汽车已经成为现代汽车研发方向的重点，例如氢能源汽车、燃料电池汽车等。但以目前 的条件和实用性来看，适应社会发展需求的只有混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle, 简称HEV)。混合动力汽车(也称复合动力汽车，Hybrid Power Automobile)是指车上 装有两个以上动力源：蓄电池、燃料电池、太阳能

3、电池、内燃机的发电机组。当前复合 动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。混合动力汽车的诞生给人类 带来了很多好处，不仅减少了石油消耗，而且环境问题也得以改善，由于混合动力汽车 在节能和降低排放污染方面的明显优势，因而受到很大的重视，研制开发和产业化的进 程相当快。本文重点阐述了混合动力汽车的结构性能特点、工作原理，并分析介绍了混 合动力汽车的控制策略、其优缺点、技术难题。关键词：混合动力汽车，结构，原理，控制策略ABSTRACTThe global energy and environmental issues have become increasingly prominent

4、, waste gas emitted from a traditional fuel engine vehicle of the serious pollution of the air; on the other hand, oil as a non-renewable energy shortage. The oil resources on earth will be exhausted one day, if there is no new energy and alternative energy, then the car will cant do anything, this

5、alternative fuel engine automobile has become the focus of modern automobile development direction, such as hydrogen energy, fuel cell vehicles. But in the present conditions and practical, to meet the needs of social development only hybrid electric vehicle (Hybrid Electric Vehicle, referred to as

6、HEV). Hybrid electric vehicle (also known as hybrid car, Hybrid Power Automobile) refers to the vehicles equipped with more than two sources of power: power unit battery, fuel cell, solar battery, internal combustion engine. The composite power automobile generally refers to diesel generator, plus b

7、attery cars. The birth of hybrid cars have brought many benefits to human beings, not only to reduce the oil consumption, and environmental issues will also be improved, because hybrid vehicles to reduce pollution emissions has obvious advantage in energy saving and, thus greatly attention, research

8、 and development and industrialization process quite quickly. This paper describes the working principle, structure and performance characteristics of the hybrid electric vehicle, and analyses the control strategy of hybrid electric vehicle, the advantages and disadvantages, technical problemsKeywor

9、ds :Hybrid electric vehicle, structure, principle, control strategy目录1绪论12混合动力汽车的简介与分类22.1混合动力汽车的简介2.2混合动力汽车系统的分类23混合动力汽车的结构与原理73.1混合动力汽车的节能机理73.2串联式混合动力汽车（SHEV）73.3并联式混合动力汽车（PHEV）83.4混联式混合动力汽车（PSHE）104混合动力汽车的策略114.1混合动力系统的控制策略114.2混合动力能量管理策略115混合动力汽车优缺点分析及技术难点135.1串联式混合动力汽车的优却点分析135.2并联式混合动力汽车的优缺点分

10、析135.3混联式混合动力汽车的优缺点分析135.4混合动力汽车的关键技术14结语16参考文南犬171 绪论随着全球能源短缺，环境问题的日益突显，开发利用新能源无疑是长久发展的出路 之一。为此世界各国和各大汽车公司纷纷研究与开发新型高效能汽车，例如氢能源汽车、 电动汽车、太阳能汽车等。这些新型汽车的开发能有效减少有害气体的排放，改善生活 环境，还可以减少人类对石油资源的依赖。虽然这些新型汽车有很多优势，但还有许多 不完善之处，例如：制造、运输等比较困难、成本高、投资大。然而，混合动力汽车作 为节能化、环保化的新型动力系统的现代化汽车，早已是现代汽车发展道路上的重要话 题。混合动力汽车同时装备两

11、种动力来源热动力源（由传统的内燃机产生）与电动 力源（电池与电动机）的汽车1。 通过在混合动力汽车上加装使用电动机，使得动力系 统可以按照整车的实际运行工况进行灵活调控，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，减少有害气体的排放。其优点在于车辆启动、停止时只靠发电机 带动，达不到一定速度发动机则不工作，因此便能使发动机一直保持在最佳工作状态， 即动力性好、排放低。采用混合动力系统可以按平均需用的功率来确定内燃机的最大功 率，使发动机处在油耗低、污染少的最优工况下工作。汽车起步强劲、加速有力，还能 实现较高水平的燃油经济性。比较而言，在这传统的内燃机与新型能源汽车的过渡期间， 混

12、合动力汽车更适合社会发展和人类生活的需求。2 混合动力汽车的简介与分类2.1 混合动力汽车的简介混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehecle,简称HEV）是指配置两种或两种以上不同 类型的动力源，联合驱动车辆行驶，车辆的行驶动力依据车辆行驶工况由单个动力源单 独或多个动力源共同提供，其中至少有一种能提供电能的汽车2。通常所说的混合动力汽车一般指的是油电混合动力电动汽车，即以燃油和电能作为 车辆行驶的能量来源，是由电机作为发动机的辅助动力来驱动车辆行驶的汽车。油电混 合动力系统中发动机和电机作为能量转换器使机械能与其他能量之间进行转换，能量储 存系统为油箱和动力电池。混合动力

13、汽车的特点是能提高燃油经济性和降低排放，主要原因如下：（1）由于电动机的协助工作，因而选用较小功率的发动机即可。（2）在车辆行驶时由于有辅助动力系统提供所需功率，所以可以控制发动机在高 效率、低污染的区域内运行。当发动机功率不足时，电池可以补充能量；当发动机功率 过剩时可通过发电机给电池充电。（3）由于系统具有能量回收功能，所以电机、电源系统可以方便地回收汽车制动、 下坡时的能量。（4）在车辆频繁起停的行驶条件下，由电池单独驱动车辆，发动机可以不参与能 量的提供从而消除怠速能耗，并实现零排放。2.2 混合动力汽车的分类混合动力系统有多种分类方式。依据混合方式的不同，混合动力汽车系统可以分为 串

14、联、并联和混联三种类型；依据混合程度不同，混合动力系统还可以分为弱混合动力、 轻度混合动力、中度混合动力、重度混合动力、插电混合动力五类；本文对上述两种分 类进行简要分析讨论。按混合方式分类 根据混合动力驱动的混合方式，混合动力汽车主要分为串联、并联和混联三类。1.串联式混合动力汽车（Series Hybrid Electric Vehicle, SHEV）串联式混合动力系统由发动机、发电机、电机控制器、电动机和动力电池组成。发 电机在发动机带动下转动产生电能，电能经过电机控制器的调节提供给驱动电机，驱动 电机驱动车辆行驶，整个过程中进行了机械能与电能的多次转换。动力电池在系统的控 制下根据不

15、同工况的要求释放和储存电能，以保证车辆不同的功率需求。在串联式混合 动力系统中，由于动力电池和发电机是通过控制器串联在回路中的，动力的流动方向为串联，所以称为串联式混合动力系统，结构如图2-1所示:车轮变速箱主诚速器发动机发电机图2-1串联型Plug-in HEV动力系统简图根据串联式混合动力系统的结构特点，该系统可以实现以下几种工作模式：（1）纯电驱动模式：发动机关闭，由驱动电机驱动车辆行驶。（2）纯发动机驱动模式：发动机只提供电动机驱动车辆所需的能量，该模式主要 用于车辆中速和高速行驶工况。（3）混合驱动模式：驱动功率由发动机-发电机组和蓄电池共同提供，该模式主要 用于车辆加速和爬坡工况。（4）发动机驱动和电池充电模式：发动机工作带动发电机发电，产生的电能由电 机控制器分配能量，一部分输送给电动机用于驱动车辆，另一部分向动力电池充电，该 模式主要用于车辆低负荷行驶且电池SOC较低的工况。（5）回馈制动模式：该模式下发动机不工作，电动机以发电形式工作，把来自车 轮的动能转化为电能，通过电机控制器给动力电池充电，该模式主要用于车辆制动和下 坡工况。（6）电池充电模式：电动机不工作，通过发电机实现机械能与电能之间的转换， 把来自发动机的机械能全部以电能的形式通过电机控制器给动力电池充电，该模式主要 用于车辆静止且电池SOC较低的工况。