混合动力汽车技术现状.ppt

1 混合动力汽车技术现状,基于节能和环保问题的汽车动力系统发展方向：,据国内外专家、学者和企业界的研究结论，从节能和环保两个方面综合考虑，汽车动力系统将从今天的燃油的内燃机（汽油机、柴油机、代用燃料发动机）过渡到内燃机与电动机的混合动力系统，再过渡到使用蓄电池的纯电动汽车和燃料电池电动汽车。,电动汽车的优点：,1）“零排放”：电动汽车在运行中无废气排放，即使将发电厂的排放进行等效换算，也是超低排放。此外，电厂可以远离市区建设，对城市污染较小。2）解除汽车对石油资源的依赖：电是二次能源，可以从多种途径获得，例如，煤、水、风、太阳能、潮汐、生物质、核能等，其中许多为可再生能源。3）系统效率高：燃油汽车的能量循环：从原油精炼加油站燃油汽车。电动汽车的能量循环：从原油粗炼发电厂充电站电动汽车。据日本学者的研究结果，后者比前者能量效率高1217。此外，电动汽车可以利用晚间电网的低谷电充电，以提高电网总的能量效率。4）电动汽车的噪声低、振动小。,基于以上原因，从上世纪80年代，国内外掀起了电动汽车的研发热潮，法国、日本、美国、德国等都经过试验和示范运行，开发出具有商品化水平的纯电动汽车，如法国PSA公司的标志P106和雪铁龙AX电动轿车，日本丰田汽车公司的RAV-4EV电动轿车，美国通用汽车公司的EV1电动轿车等。,我国也将电动汽车的研究开发列入“八五”、“九五”国家科技攻关项目，并于1996年6月建成广东汕头国家电动汽车试验示范基地。“十五”期间，国家科技部将电动汽车项目列入国家“863”重大专项。成了资助电池、电机及其控制系统、整车控制系统以外，重点资助北京市（北京理工大学牵头）进行纯电动大客车的研发和示范运行。2005年6月21日由国家发改委正式批准，14辆铅酸电池纯电动公交大客车在北京公交121路线投入商业化运行。另一个课题资助天津清源动力公司（中国汽车技术研究中心）进行纯电动轿车的研究开发和示范运行。其中有5辆纯电动轿车于2005年初首次出口到美国。,目前电动汽车推广应用中的困难,1)电池的性能低、价格贵、寿命短；使得电动汽车一次充电行驶里程短（铅酸电池 在100 km左右，Ni-MH电池在150 km左右），尚不能满足人们对汽车机动性的要求；电池的价格昂贵，一套整车使用的Ni-MH电池或锂离子电池的价格比汽车（不含电池）还高，且23年必须全部更换，使用费用大。目前尚未研制出性能价格比能与内燃机相比的电池。2)电动汽车的充电时间长，充满一次需要48小时。充电设施投资大、建设周期长。3)当前世界石油供应相对充分，石油资源枯竭的问题尚不明显。而各级政府对电动汽车应该采用的优惠政策，如峰谷电价差别、排放补贴等并未实施。,目前电动汽车推广应用中的困难,因此，从全世界范围看，由于受电池技术和价格的制约，纯电动车目前只能在特殊地区如大城市市区、商贸、旅游、体育、娱乐中心、居民小区等作为短途公共交通车，以及特殊地点、特殊用途如机场、码头、车站、仓库、商场等作为特殊运输工具而使用。,混合动力电动汽车,混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，简称HEV）是将电力驱动与辅助动力（APU）结合起来，充分发挥二者各自的优势及二者相结合产生的优势的车辆。辅助动力可以采用燃烧某种燃料的原动机，如内燃机、燃气轮机等或其它动力发电机组,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，HEV的定义为:由两种或两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源，其中至少有一种能提供电能的车辆。而一般人们常说的HEV是指既有内燃机又有电动机驱动的车辆。,混合动力电动汽车,电动汽车有三种类型：由电池驱动的纯电动汽车、由内燃机为主动力，蓄电池为辅助动力的油电混合动力电动车以及燃料电池电动车。,混合动力电动汽车,油电混合动力电动车在技术上已经成熟，是近期内可以产业化的车辆。混合动力电动车的优点是能充分利用现在的燃油车的生产线。缺点是仅有“有限度的”价格下降空间。混合动力能否在市场上受欢迎，将取决于市场的油价和政府是否给予政策性鼓励。,混合动力电动汽车,电油混合动力车“油电”和“电油”，这“两字”的颠倒，却代表着技术路线的巨大差别。油电混合动力电动车的基本思想，是以内燃机做为基本的动力，而以电弥补内燃机在耗油和污染方面缺点。电油混合动力电动车的基本思想，是以电作为基本的动力，而以油弥补蓄电池在储能，亦即在如何维持较长持续里程方面的缺点。,混合动力电动汽车,电油混合动力车是向纯电动车的过渡车型。电油混合动力车只需9-10kwh的锂离子电池，只是纯电动车的1/6，整车成本大大降低。随着锂离子电池性价比进一步提高，电池数量逐步增加，直到实现全电动。,现在在电油混合动力电动车方面所提出的新思想是：在60公里运行距离内，将全使用蓄电池作为动力，以解决居民们上下班所需用到的能源，在我国绝大多数大、中城市行驶可不用一滴汽油；而且，用晚上的低谷电充电，省掉了修建抽水蓄能电站的投资；仅在居民作长距离旅行在高速公路上以较高速度行驶时，才改用“油”，以弥补蓄电池储能的不足！,混合动力电动汽车的优势：,与纯电动汽车比较：(1).由于电池的容量大大减小，而使整车自重减小、成本降低。(2).汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平。不必要重新建设庞大的充电设施和取消每天的充电维护工作；(3).保证驾车和乘坐的舒适性（保证空调、暖风、动力转向等的使用）。,混合动力电动汽车的优势：,与传统内燃机汽车比较：(1).可使原动机在最佳的工况区域稳定运行，从而降低发动机的排放污染、噪声和油耗。(2).在人口密集的商业区、居民区或其它对环保要求特别严格的地区，可关闭发动机，采用纯电动方式驱动车辆，实现“零排放”。(3).通过电动机回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低汽车的能量消耗和排放污染。,电动汽车，燃料电池汽车，混合动力汽车和内燃机汽车的比较,项目 电动汽车燃料电池汽车混合动力汽车内燃机汽车尾气排放 无 无 少量 多 能量来源-较窄-窄 能量转换率 高 高 适中 低 高效工况区范围 宽 宽 适中 窄 能量回收(再生制动)有 有 有 无 行驶里程 短 适中 较长 长,日本美国混合动力汽车的现状,混合动力电动汽车的商业化已经在日本和美国逐渐推广。丰田汽车公司的Prius混合动力轿车已经在日本和美国销售了39万辆以上。混合动力公交大客车在美国纽约、西雅图和加州等地也已经销售和示范运行数百辆。巴西在里约热内卢用混合动力方式改造了几条公交路线，采用柴油机和铅酸电池串连式混合动力结构，取得了节油和降低排放的良好效果。,日本混合电动汽车,日本混合电动汽车的研究开发早在20世纪90年代初期就己经进行。与美国不同的是，日本众多的混合电动汽车研发项目几乎完全由日本汽车公司自行承担进行，而且多为单车项目直接面向市场。因此，日本各大汽车公司目前拥有全球几乎全部的混合电动汽车市场份额。,丰田Prius混合动力汽车,丰田汽车公司是目前走在HEV研究最前沿的汽车公司，也是世界上最早开始进行HEV研究的汽车公司之一。现有三款混合电动车型批量投产。他们分别是Pries轿车、电动4轮驱动Estima小型车和在全世界首次使用了42V电源系统的软混合动力系统(MILD HYBRID)Crown轿车。Pries轿车是丰田汽车公司在世界上第一个推出的HEV。Pries与丰田“Corolla大小相仿，采用汽油发动机和电动马达混联装置，发动机是1.5L汽油发动机，电池组为250个串联的镍氢电池，电池组总质量仅为75kg，Pries每升汽油的行驶距离达到29.5km，C02排放量为普通汽车的50%，而CO,HC和NOX的排放量仅为普通汽车的10%。丰田Pries己经成功销售到了北美和欧洲一些国家，成为各国所提倡的环保车辆的首选。,丰田Prius混合动力汽车,丰田Prius混合动力汽车,丰田Prius混合动力汽车,普锐斯是丰田1997年开始批量生产的一款混合动力轿车，至今在全球范围内已累计销售逾36万辆。去年9月15日，丰田与一汽签署混合动力合作协议，就在中国市场发展与普及性能、质量皆佳的混合动力汽车开展合作。,丰田Prius混合动力汽车,与同等排量的普通汽车相比，混合动力车在市区行驶的节油率达到了37.3%47.5%，在市郊行驶的节油率也达到19.8%36.0%，一般情况下，百公里油耗只有4升左右，大大少于目前普通汽车的油耗。,丰田Prius混合动力汽车,在2003年纽约国际车展上，日木丰田公司展出了采用第二代丰田混合动力系统(Toyota Hybrid System,THS II)的混合动力轿车Prius2004,THS II采用了5OOV的高压动力电，驱动电动机的最大功率可达5OKW。,本田混合电动汽车,本田是世界上第二家在美国市场销售混合电动汽车的外国制造商。J-VX混合动力概念跑车是本田公司早期的HEV款式。本田公司1999年开始投放日本和美国市场的双门双座Insight混合动力系统，被称为“集成电机辅助系统(Integrated Motor Assist IMA。这套系统结构紧凑、成本低、重量小，再加上精心设计的“极端稀薄燃烧”发动机，全铝设计的轻车身结构，风阻系数极低的车身造型共同作用，使Insight在排放、动力性和经济性上都取得了较佳的效果，百公里油耗仅2.85升，名列2002年度美国环保署公布的最省油轿车名单榜首。,本田混合电动汽车,本田混合电动汽车,2002年本田还推出了混合动力最新车型思域即Civic Hybrid，名列2003年度美国混合电动车销量第一，略高于丰田的Prius。本田公司近日宣布，配备一台V6发动机混合动力系统的新款雅阁将在今年12月初上市。全新的雅阁混合动力车利用本田第三代先进的混合系统“IMA，结合新研制的气缸间歇系统VCM(Variable Cylinder Management)，通过气缸钝化技术使得这台V6发动机的燃油经济性堪与4缸的本田思域相媲美。,日产公司混合动力汽车,日产公司早在1995年5月就开发出了可以使续驶里程增加一倍的串联式混合动力微型轿车。同年9月日产公司又开发出燃油经济性提高一倍并且可以批量生产的并联方式混合电动汽车。2001年日产汽车公司又推出了混合电动轿车TINO 日本三菱公司开发自发电串联式混合动力轻型卡车Canter。铃木公司、大发公司等也开发出了自己的HEV概念车。除混合电动轿车外，日野的11.5米混合电动大客车和11.7米混合电动公交大客车也相继投放市场。据悉，日本综合能源调查会在清洁能源汽车普及计划中设定的目标是:到2010年，生产HEV 180万辆、EV20万辆、高性能EV24万辆、天然气CNG汽车100万辆，其中HEV占到了56%。,日本代表性混合动力汽车参数,日本混合动力汽车使用的变速传动系统,美国混合动力汽车技术现状,在美国，自1990年以来，由于环境问题以及美国加州“零排放车辆法”的推行，各大汽车厂商更加注重对电动汽车的开发，1993年9月，美国能源部和三大汽车公司牵头成立了“新一代汽车伙伴关系(PNGV)”，美国政府通过PNGV与汽车界达成了多种合作研究、开发协议，并协调政府有关部门，国家实验室和三大汽车公司的人力、物力资源，开展高效节能汽车包括HEV的研究。,美国混合动力汽车技术现状,通用汽车公司于2004年在美国部分州推出了“Silverado”和“GMC Sierra 等简易型混合动力汽车，并将在2006年推出“Saturn VUE Green Line。同时，已还与戴姆勒一克莱斯勒公司合作，计划于2007年研发出双模式完全混合动力技术系统。福特汽车公司1998年开发出了福特P2000型5座并联式混合动力电动汽车。2003年，福特汽车公司又推出了名的混合动力汽车为“freestly,通用汽车公司混合动力汽车,通用汽车公司在1998年1月底的底特律北美国际汽车展上，推出了EV1型4座混合动力电动汽车，串联式和双桥并联式的混合动力车Precept(图1.2)，2000年通用公司又推出第三代EVI-Precept，雪弗兰TRIAX做成一个平台可以方便地装配成纯电动、混合动力或传统的内燃机轿车。2004年，通用为“雪弗兰Silverado”及GMC Sierra型货车提供了混合动力选择。,通用Precept混合电动汽车,福特公司混合动力汽车,福特于1999年推出P2000家用型5座并联式混合电动汽车，百公里油耗为3.8升;在2000年投放市场的是Prodigy概念车，其百公里油耗接近3L:在2003年北美车展上，福特推出了名为freestly的混合电动汽车，成为汽车业首款混合动力多功能车;福特公司的混合动力型SW车Escape(下图)在2004年下半年开始面向零售的生产。,福特Escape混合动力汽车,克莱斯勒汽车公司混合动力汽车,1998年，克莱斯勒汽车公司宣布开发出道奇无畏ESX2并联式混合动力汽车，1999年推出混合动力概念车为Dodge ESX3,Durango 2004“道奇Ram HEV”开始上市销售。此外，由美国航天局，俄亥俄州政府等9家单位合作开发的串联式电动一喷气涡轮混合动力大客车也投放了市场;美国洛杉矶水利局也开发了LA301并联混合动力轿车90S;2003年，作为通用公司合作伙伴，Hydrogenics公司在位于密歇根沃伦的通用技术中心和美国陆军部展示了一款配有燃料电池辅助能量系统的军用柴油混合动力皮卡车。,欧洲混合动力汽车技术现状,在欧洲，大众汽车公司推出Chico牌混合动力电动微型汽车，该轿车在城市行驶，平均能量消耗每100km为3.2L。法国雷诺公司研制的VERT和HYMME两款混合动力电动汽车已在法国接受了10000km的运行试验。瑞典沃尔沃公司也开发出基于沃尔沃FL6卡车改装的混合动力电动汽车，最高时速可达90km。,德国大众混合动力汽车,德国大众公司生产的并联式混合动力电动车第三代Audi Du。已小批量生产，Du。是20世纪90年代末最先登台亮相的一款混合动力电动汽车，于1997年在第57届法兰克福国际车展上出现。正是由于它与丰田公司的混合电动汽车Prius的出现，引发了混合电动汽车研发的新高潮。1998年德国萨克森灵公司开发了萨克森灵微型厢式车。1999年德国宝马开发了318ISAD轻型混合动力车。在2004年美国底特律车展上，戴姆勒克莱斯勒旗下的奔驰公司，展出了计划于2005年批量生产的混合车概念款“Vision Grand Sports Tourer。德国还开发出了混合动力大客车，并在斯图加特和威塞尔之间运行。德国的BOSCH等世界著名的零部件公司也积极与大汽车公司联合开发混合动力电动汽车技术。同时，政府通过立法，将不允许油耗超过5升的轿车上路，以此来促进混合动力汽车的发展。,法国混合动力汽车,法国总理让一皮艾尔.哈法汗表示:“到2010年，法国将成为无污染交通工具领域的世界级领导人”。这给法国在无污染交通工具领域称雄的野心确定了具体的时间表。所以它的两大汽车企业PSA标致一雪铁龙和雷诺(Renault，根据各自不同情况，开展对电动汽车的研制。,法国混合动力汽车,雷诺由于与日本日产(Nissan)的联合，而日本在混合动力电动汽车的研究生产方面处于世界领先地位，因此其重点主要放在了对混合电动汽车的开发上。法国雷诺公司研制的VERT和HYMIVIE两款混合动力电动汽车已在法国接受了10000km的运行试验，并于1998年研制出了电动汽油两用车，取名为NEXT，样车已向公众展出，雷诺公司的混合动力车“KANGOO，业己上市。而PSA标致一雪铁龙的研发重点则放在了纯电动汽车的发展上，但也先后推出了几款混合电动汽车，如雪铁龙的“Berlingo Dynavolt，标致的“贝灵格”、XSARA 2003年推出并联式混合动力车Xsara Dynative。这些汽车企业在自己研制的同时，也全面展开与其他高等院校、研究机构和配件企业，例如电池制造企业，电机制造企业和电信企业(电子控制)等的联合。,瑞典的沃尔沃混合动力汽车,瑞典的沃尔沃公司也开发出了基于Volvo FL6卡车改装的串联混合动力电动汽车，最高时速可达90km。1992年就推出镍福电池混合动力轿车ECC，瑞典的Saturn公司也开发了Saturn HEV轻型车。意大利的菲亚特推出了Multipla lbriba混合轻型轿车。,韩国混合动力汽车现状,韩国起亚公司研制出了KEV4混合电动汽车、现代公司推出的FGV轻2.1串联型混合电动汽车驱动系统,我国HEV的研究,在我国HEV的研究起步较晚，但是近年来得到了政府、企业、高校和科研院所的高度重视。2001年，为维护我国能源安全，改善大气环境，提高我国汽车土业竟争力，力争实现我国汽车土业的跨越式发展，科技部在“十五”国家科技计划中设立电动汽车重大专项，从发展我国汽车产业的战略高度，选择新一代电动汽车技术作为创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构联合攻关。,我国HEV的研究,在进行技术和市场分析的基础上，电动汽车专项确定了以燃料电池汽车、混合动力电动汽车、纯电动汽车三种车型为“三纵”，以多能源动力总成、电动汽车驱动电动机、电动汽车动力电池三种共性技术为“三横”的“三纵三横”的研发布局。同时，根据电动汽车研发和产业化规律，电动汽车研发以整车牵头，关键零部件紧密配合，政策、法规、技术标准同步研究，基础设施协调发展，专项实施采用全过程监理。,我国HEV的研究,