毕业设计（论文）混合动力电动汽车动力源控制策略.doc

毕业设计（论文）题 目： 混合动力电动汽车动力源控制策略 系 部： 工学部 专 业： 汽车维修工程教育 年 级： 2007级 学生姓名： 指导教师： 日 期： 2011年5月1日 教 务 处 制混合动力电动汽车动力源控制策略混合动力电动汽车动力源控制策略摘要 进入21世纪以来，能源枯竭与环境恶化问题成为国际社会关注的焦点，为实现交通领域的健康可持续发展，世界各国进一步加快推动节能与新能源汽车的发展，预计未来3-5年内，全球节能与新能源汽车将进入一个快速产业化发展的阶段。由于混合动力汽车同时装有内燃机和电动机两套系统，在发动机启动、加速和上坡等工况需要大功率输出时，两套系统将同时向驱动轮输入动力；制动时则通过制动能量回收系统将以热能形式损失的能量部分逆向回收存入蓄电池中；平稳行驶时，由发动机输出动力驱动汽车行驶或由蓄电池输出驱动力驱动汽车行驶，此时发动机停止运转不消耗任何能量。混合动力电动汽车所装配的小型内燃机能够以较高的效率工作，以及对能量控制系统的优化，能量利用率能够由原来的60%70%提高到了95%以上，由此混合动力车相对传统汽车其燃油经济性已显著提高，而且发动机噪音和尾气污染已降至最低。由于制动能量回收是其减少燃油消耗和尾气排放的一个重要原因，因此混和动力汽车在低速拥堵的城市道路上行驶时，其燃油经济性、排放性都能达到一个较高的标准。关键词：混合动力电动汽车，动力源，控制策略，制动能量回收Hybrid electric vehicle power source control strategyAbstractEntering the 21st century, energy dried up and environmental degradation problems become the focus of attention of the international community, in order to realize the sustainable development of transportation field, world health promoting energy conservation and further accelerate the development of new energy vehicles, expected future 3 to 5 years, the global energy saving and new energy vehicles will enter a rapid industrialization development stage. Because of hybrid cars and equipped with internal combustion engines and motor two sets of systems, in engine start, acceleration and uphill when such conditions need high-power output, two sets of systems will simultaneously to the drive wheels input power; Braking, through the braking energy recovery system with heat loss will form part of the reverse recovery battery energy deposit; Smooth road, by the engine driving power output driver or by driving vehicle battery output driver, when the engine stop working without consuming any energy. Hybrid electric vehicle assembly with small internal combustion engines can work, and high efficiency of energy control system optimization, energy utilization ratio can by original 60-70% above 95%, thus raised the hybrid relative to traditional automobile fuel economy has improved significantly, and engine noise and exhaust pollution has been reduced to a minimum. Braking energy recovery is due to the reduce fuel consumption and emissions one important reason, therefore mixed autos in low-speed congested urban roads, its fuel efficiency and emissions sex can achieve a higher standard. Key Words :Hybrid electric vehicle,Power,control strategy, Braking energy recovery system.前言随着世界汽车保有量的急剧增长，传统的内燃机汽车对人类环境带来的危害越来越严重，环境保护呼声的高涨和石油储量日益短缺的压力，迫使人们重新考虑未来汽车的动力问题。经过对各种新燃料，新能源的新动力的探索，电动汽车成为最主要的选择之一。电动汽车包括纯电动汽车（EV，Electrical Vehicle)、混合电动汽车（HEV，Hybrid Electrical Vehicle)和燃料电池汽车（FCV，Fuel Cell Vehicle)三种形式，它是理想的零排放或较低排放车辆。纯电动汽车在发展中受到了技术上的制约，有限的行驶里程和较长的充电时间使得它们的普及非常困难，产业化前景并不看好。燃料电池汽车具有极高的效率、低排放、低噪音，其甲醇燃料有广泛的来源，并具有可再生等重大优势，已成为世界各大汽车集团新世纪激烈竞争的焦点，被喻为21世纪改变人类生活的十大高科技之首，但产业化仍需要较长的时间。混合动力电动汽车是将新技术和老技术结合的最可行的产物，它同时具有纯电动汽车和传统内燃机汽车的优点，既具有纯电动汽车的高效率和低排放的性能，还具有传统内燃机汽车的行驶里程长和快速补充燃料的性能。混合电动汽车成为当前解决节能、环保问题切实可行的过度方案。双能源动力总成控制系统的研发及产业化，是生产混合动力电动汽车的关键技术。就单元技术而言，双能源动力总成控制系统的研究与开发成果，将提升内燃机及其控制技术，电机及其驱动控制技术。双能源动力总成控制系统的优化研究将大大提高电动汽车的燃油经济性、排放性和动力性，同时促进电动汽车更快进入市场。本文在编写过程中，借鉴和参考了大量国内外有关书籍，在此对这些图书的作者致以诚挚的谢意！同时，在此论文的书写过程中得到了指导老师和同学们的大力的帮助，在此也表示衷心的感谢。由于本人水平有限，论文中错误和缺点之处在所难免，如有不妥之处，敬请广大读者批评指出。 第一章 概述能源是人类生存与经济发展的物质基础，然而随着世界经济持续、高速地发展，能源短缺、环境污染、生态恶化等问题逐渐加深，能源供需矛盾日益突出。当前世界能源消耗以化石资源为主，按目前的消耗量，石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机日趋严重。世界上许多国家在提高能源使用效率，开发可再生能源上进行了积极的探索和实践。人类曾因无节制使用化石燃料，至今环境污染已经到了地球难以承受的程度。工业革命以来，煤炭、石油、天然气、水电、核能与可再生能源等相继大规模地进入了人类活动领域。能源结构的演变推动并反映了世界经济发展和社会进步，同时也极大地影响了全球气候。发达国家能源消费增速低于发展中国家。过去30多年的时间里，北美、中南美洲、欧洲、中东、非洲及亚太六大地区的能源消费总量均有所增加，但是经济、科技与社会比较发达的北美洲和欧洲两大地区的增长速度非常缓慢，其消费量占世界总消费量的比例也逐年下降。究其原因，一方面，发达国家的经济发展已进入到后工业化阶段，经济向低能耗、高产出的产业结构发展，高能耗的制造业逐步转向发展中国家；另一方面，发达国家高度重视节能与提高能源使用效率。 各国能源政策趋向灵活。2008年世界金融危机以来，世界经济低位徘徊，石油出口国为增加财政收入，振兴经济，灵活运用政策杠杆，随机调节关税，对石油等资源的控制有所松动，对石油资源的战略性勘探开发投资明显加速。能源消费国则在加快新能源政策出台频率的同时，通过立法等鼓励节能产品的发展，促进新能源开发的政策更加明晰且具可操作性。国际能源合作更加受到各国政府的重视。 尽管可再生能源在能源生产总量中的比重还比较低，但增长势头异常迅猛。为积极应对能源、环境和气候挑战，世界主要国家特别是发达国家都不同程度地加快了替代能源和可再生能源的发展步伐。20世纪70年代以来，德国、意大利、日本等重视环境的欧盟国家和化石能源资源极端贫乏的国家，其可再生能源比重有所上升。进入21世纪以来，随着全球化石燃料价格的飞涨和全球气候政策的推动，可再生能源无论是在美国、欧盟、日本等发达国家或地区，还是在中国、印度、巴西等发展中大国，都受到了前所未有的重视。内燃机车辆，尤其是汽车，其发展是现代工业最重大的成就之一。汽车为现代社会的发展，在满足人们每天生活流动性的许多需求上已经作出了重大贡献。迅速发展的汽车工业不同于其它工业，它促使了人类由早期社会到高度发展的工业社会的进步。汽车工业和服务于它的工业一起，构成了世界经济的支柱，并提供了雇佣劳动群体最大的份额。然而，全世界大量汽车的使用，已经产生并正在继续引发严重的环境与人类生存问题。大气污染、全球变暖以及地球石油资源的迅速衰竭，已成为当前人类首要关注的世界性问题。近十年来，在与交通运输相关的研究开发领域中，人们致力于发展高效、清洁和安全的运输工具。电动汽车（EV）、混合动力电动汽车（HEV）和燃料电池汽车（FCV）已被代表性地提议为今后用以代替传统汽车地运输工具。1.1 汽车尾气排放对环境的危害 目前，绝大部分车辆依靠碳氢化合物（HC）燃料的燃烧，以获得其驱动力所必须的能量。燃烧是燃料与空气之间的化学反应，燃料燃烧释放出热能和产生燃烧生成物。热能经内燃机转换为机械效率，而燃烧生成物则排入大气中。HC是由碳原子和氢原子组成的高分子有机化合物。在理想情况下，HC的燃烧仅生成CO2、H2O，并不会危害环境。 事实上，在发动机内HC的燃烧绝非是理想化的，即除生成CO2、H2O之外，燃烧生成物还含有一定量的氮氧化合物（NOx）、一氧化碳（CO）和未完全燃烧的碳氢化合物（HC）及固体悬浮颗粒（PM），所有这些生成物对环境及人类健康都具有一定危害性。（1）、NOx:主要是指一氧化氮、二氧化氮。理论上，氮是一种惰性气体，但发动机高温、高压的工作环境对其形成提供了有利条件。一旦NO排放到大气中，它与O2反应生成NO2。由于太阳的紫外线辐射作用，随后NO2被分解为NO，并生成攻击活细胞膜的、具有高的活性的氧原子。NO2在一定程度上形成烟雾，其带褐色的色泽使烟雾可见。同样，NO2与大气中的H2O反应，生成HNO3。并进一步被稀释，形成“酸雨”。（2）、CO：因缺氧而形成的HC的不完全燃烧，而生成CO。CO与血液中的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。一氧化碳经呼吸道进入血液循环，与血红蛋白亲合后生成碳氧血红蛋白，从而削弱血液向各组织输送氧的功能，危害中枢神经系统，造成人的感觉、反应、理解、记忆力等机能障碍，重者危害血液循环系统，导致生命危险。所以，即使是微量吸入一氧化碳，也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。 （3）、HC:目前还不清楚它对人体健康的直接危害。但当氮氧化物和碳氢化合物在太阳紫外线的作用下，会产生一种具有刺激性的浅蓝色烟雾，其中包含有臭氧、醛类、硝酸脂类等多种复杂化合物。这种光化学烟雾对人体最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道黏膜，引起眼睛红肿和喉炎。（4）、PM:固体悬浮颗粒的成分很复杂，并具有较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等。固体悬浮颗粒随呼吸进入人体肺部，以碰撞、扩散、沉积等方式滞留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系统疾病。当悬浮颗粒积累到临界浓度时，便会激发形成恶性肿瘤。此外，悬浮颗粒物还能直接接触皮肤和眼睛，阻塞皮肤的毛囊和汗腺，引起皮肤炎和眼结膜炎，甚至造成角膜损伤。 尾气在直接危害人体健康的同时，还会对人类生活的环境产生深远影响。尾气中的二氧化硫具有强烈的刺激气味，达到一定浓度时容易导致“酸雨”的发生，造成土壤和水源酸化，影响农作物和森林的生长。近100年来，气候变暖已成为人类的一大祸患。冰川融化、水位上涨、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象等都对人类的生存带来了严峻的挑战。而二氧化碳则是地球变暖的罪魁祸首。1.2 CO2与温室效应宇宙中任何物体都辐射电磁波。物体温度越高，辐射的波长越短。太阳表面温度约6000K，它发射的电磁波长很短，称为太阳短波辐射（其中包括从紫到红的可见光）。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时，也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁波长因为温度较低而较长，称为地面长波辐射。短波辐射和长波辐射在经过地球大气时的遭遇是不同的：大气对太阳短波辐射几乎是透明的，却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时，它自己也向外辐射波长更长的长波辐射（因为大气的温度比地面更低）。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受逆辐射后就会升温，或者说大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理1。 地球大气的这种保温作用，很类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃（因此温室效应也称暖房效应或花房效应）。因为玻璃也具有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。 1.2.1温室效应源自温室气体 大气中每种气体并不是都能强烈吸收地面长波辐射。地球大气中起温室作用的气体称为温室气体，主要有二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、臭氧（O3）、一氧化二氮(N2O)、氟利昂（CCl2F2）以及水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有的长波辐射，其中只有一个很窄的区段吸收很少，因此称为"窗区"。地球主要正是通过这个窗区把从太阳获得的热量中的70又以长波辐射形式返还宇宙空间，从而维持地面温度不变，温室效应主要是因为人类活动增加了温室气体的数量和品种，使这个70的数值下降，留下的余热使地球变暖的。 不过，CO2等温室气体虽然吸收地面长波辐射的能力很强，但它们在大气中的数量却极少。如果把压力为一个大气压、温度为0的大气状态称为标准状态，那么把地球整个大气层压缩到这个标准状态，它的厚度是8000m。目前大气中CO2的含量是355ppm，即百万分之355，把它换算成标准状态，将是2.8m。在8000m的大气中就占这2.8m这一点点。CH4含量是1.7ppm，相应是1.4cm。O3浓度是400ppb（ppb为ppm的千分之一），换算后只有3mm。N2O是310ppb，2.5mm。CCI2F2有许多种，但大气中含量最多的F12也只有400ppt（ppt又为ppb的千分之一），换算到标准状态只有31。由此可见大气中温室气体之少。也正因为如此，所以人为释放如不加限制，便很容易引起全球迅速变暖。 1.3未来汽车工业发展方向 汽车是人类文明的象征与产物，与人类社会的文明进程息息相关，毫无疑问，汽车的发展脱离不了可持续发展的轨道。因此，能源、环保与安全是未来汽车技术可持续发展的三大主题。 如果说上个世纪末人们关注的是汽车节能、排放和安全技术，那么本世纪初，人们已经更多的将目光转向汽车新能源和环保技术。因为如果仍然采用传统的内燃机技术发展汽车工业，将会给燃油的需求和环境保护造成巨大压力。研制开发更节能、更环保、使用替代能源的新型汽车，成为各大汽车公司的当务之急，电动汽车就是其中的一种类型。 1.3.1电动汽车概述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。目前电动汽车主要有3种驱动类型：以高效能蓄电池驱动的纯电动汽车（Pure Electric Vehicle，简称PEV）、以燃料电池为动力源的燃料电池汽车（Fue Cell Electric Vehicle，词称FCEV）和以燃油发动机为驱动的混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle，简称HEV）。（1）、纯电动汽车 使用纯电动汽车可实现无污染，并可利用煤炭、水力等其它非石油资源，因此纯电动汽车成了解决污染和排放问题的最佳途径。纯电动汽车可以无污染地运行，其传动系效率明显比传统的燃油汽车高，并且可回收大部分损失在制动中的动能。电机所固有的转速转矩特性使得电机能在其转速转矩范围内的任何区域工作，且具有低速恒转矩，高速恒功率的特点。但是，由于纯电动汽车的关键技术电池技术未能达到预期的目标，成为制约纯电动汽车市场化推广的技术瓶颈，使得纯电动汽车的性能价格比远远不能达到推广应用的标准。 （2）、燃料电池汽车 燃料电池（Fuel Cell，简称FC）是一种把燃料氧化的化学能直接转换为电能的“发电装置”。燃料电池是新一代燃料电池电动汽车的基本能源，具有以下优点：1）、热效率高，内燃机汽车热效率约为燃油电池汽车的三分之一；2）、零污染或超低污染；以氢气为燃料，废物只是水，无污染；3）、在宽广的范围内保持高效率，过载能力强；4）、配置灵活，机动性大；5）、充分利用现有服务设施。 但燃料电动汽车存在以下几条缺点：1）、燃料种类单一，辅助设备重，占用体积大；2）、要求高质量的密封，系统耐震能力需进一步提高；3）、比功率还有待于进一步提高；4）、造价太高；5）、需要配备辅助电池系统。因此，燃料电池汽车在短期内尚难于实现产业化目标。 （3）、混合动力电动汽车 由于高效能蓄电池、燃料电池及其系统的发展滞后，影响EV及FCEV的商业化进程。从1995年起，世界各大汽车生产厂商已把研究的重点转向了可实施性较强的混合动力电动汽车。 1）、混合动力电动汽车简介 根据国际电工委员会电动汽车技术委员会（IEC）的建议，对混合动力汽车的定义为：有多于一种的能量转换器能提供驱动动力的混合型电动汽车。简而言之，混合型电动汽车即使用蓄电池和辅助能量单元（Auxiliary Power Unit，简称APU）的电动汽车。 HEV根据一定的控制策略匹配使用内燃动力和电力进行驱动，从而既能保持电动汽车超低排放的优点，又能发挥传统内燃机汽车高比能量的长处，因此在电池技术瓶颈未被突破的情况下，成为了21世纪初世界各国汽车界的重要研究课题。在日本和美国等发达国家，政府部门、各大汽车公司和相关零部件厂商都投入巨资进行混合动力汽车的研制开发，通过使用先进的开发手段，采用不同的布置形式、控制策略，己在较短的开发周期内将HEV产品化。由于HEV在提高燃油的经济性、小容量蓄电池及小型的随车变电系统方面获得其商业价值，很快得到能源和环保市场，特别是商业市场的响应并迅速发展起来，并初具市场规模。目前，混合动力汽车产品在美国和日本已经批量上市。有关专家一致认为，今后十年混合动力汽车技术将取得重大进展，产品将大批量上市，在世界新生产的汽车中将有 40的是混合动力电动汽车，甚至有人认为 HEV有可能成为 21世纪汽车工业的主导产品。 2）、混合动力电动汽车优点 相对于传统内燃机汽车和纯电动汽车，混合动力汽车有诸多显著的优点。它继承了纯电动汽车作为“绿色汽车”节能和低排放的优点，又发扬了石油燃料高的比能量和比功率的长处，显著改善了传统内燃机汽车的排放和燃油经济性，弥补了纯电动汽车一次充电续驶里程短的不足，显著改善了整车燃油经济性能和排放性能，达到两种车辆优点的统一。而且在节能性、动力性、成本等方面提供了更广泛的发展和协调空间，在其环保性能上满足超低污染车的要求，有着广阔的市场前景，在由内燃机汽车向电动汽车的转变过程中扮演着承上启下、继往开来的角色。 与纯电动汽车相比，混合动力电动汽车整车多能源控制系统根据汽车的不同行驶工况，控制发电机或电动机的工作象限，可以保证储能装置中的能量始终维持在一定的水平，无需停车充电或频繁更换电池。值得一提的是，通过对电机的精确控制。混合动力汽车可吸收汽车的相当一部分制动及滑行时的能量，以电能的形式重新存储在储能装置中，实现了能源的直接再生，提高了能源的利用率。 HEV能够充分利用内燃机汽车的生产技术和生产工艺，现有的汽车制造厂只需添加一些工装设备，就完全可以用于生产HEV。HEV不需要另外建立燃料的储存、运输、添加等装置，可充分利用现成的加油站。HEV也不需要另外建立保养、维修等后勤服务体系。 理论研究以及丰田Prius、本田Insight等混合动力轿车的运行证明，混合动力汽车与传统内燃机汽车相比，能够将汽车的热效率可提高10以上，燃油消耗降低3040以上，尾气排放量降低5060以上2。 作为纯电动汽车与传统内燃机汽车的混血儿混合动力汽车目前已成为清洁汽车中最具有产业化和市场化前景的车型之一。混合动力电动车必将是21世纪初汽车产业界的一场革命，只有混合动力电动汽车才能满足新世纪之初对汽车的环保与节能要求。 3）、国内外混合动力汽车研发概况国外从20世纪70年代就开始进行混合动力汽车的研究与开发，但由于混合动力汽车结构复杂，技术含量高，实现较为困难，故直到90年代，各国才相继推出混合气动力概念车或样车。日本 日本混合动力轿车的研究开发早在20世纪90年代初期就己经进行。与美国不同的是，日本众多的混合动力轿车研发项目几乎完全由本国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动力轿车市场份额。 丰田是混合动力汽车领域的领军企业，现有三款混合动力车型量产。他们分别是Prius轿车、电动4轮驱动Estima小型车和在全世界首次使用了42V电源系统的弱度混合动力系统（MILD HYBRID）Crown轿车。丰田汽车公司宣布将为其美国市场2005年车型系列再增加三款混合动力车型，即Highlander运动型旅行车及Sienna小型车的混合动力版和凌志RX400H运动型旅行车。目前，丰田公司的混合动力车型还有串联中巴车Coaster、4WD厢式车HV-M4、厢式面包车THCC、概念跑车“CSS”等，丰田新混合动力轿车“HV1”和新一代概念跑车“FineS”。丰田汽车公司最值得举世瞩目的是5座装备有丰田混合动力系统（Tovota Hybrid System，简称THS）的Prius混合动力电动汽车。 Prius在1997年12月推向市场，一面世就受到市场的广泛好评。 Prius混合动力电动汽车在成本方面取得了令人振奋的进展。Prius混联式混合动力电动汽车开拓了混合动力电动汽车技术与应用领域的新天地，创造性地首次采用了两套动力系统混联的方式，采用高度精密的机械装置实现了动力系统的连接和能源的传递，使用镍氢电池。在日本1015工况下燃油经济性达到了3571/100km，CO、NOx和HC的排放水平仅相当于日本现行法规限值的1/10，CO的排量相当于普通汽车的1/2，最高车速为140km/h。Prius被评为1997年世界100项重大科技成果之一。第一代Prius行驶距离是28km/L,CO2排放量比普通轿车减少50，CO、HC和N0x的排量仅为普通轿车的10。经过几年的不断改良，第二代Prius行驶里程已经提高到295km/L，废气排放量也得到了进一步减少。商业上，Prius也取得了巨大的成功，据2004年9月的报导其全球累计销量已达258815辆，成为全球首部实现量产、也是销量最大的混合动力汽车，被认为是最成功的混合动力电动汽车之一。 除丰田外，本田是世界上仅有的第二家在美市场销售混合动力车的外国制造商。JVX混合动力概念跑车是本田公司较早时的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较佳的效果，百公里油耗仅2.85L，名列2002年度美国环保署公布的最省油轿车名单榜首。2002年本田还推出了混合动力最新车型思域即Civic Hybrid，它名列2003年度美国混合动力车销量第一，略高于丰田的Prius。本田公司近日宣布，配备一台V6引擎混合动力系统的新款雅阁将在2010年12月初上市。全新的雅阀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 Managment）通过气缸钝化技术使得这台V6引擎的燃油经济性堪与4缸的本田思域相媲美。 美国1993年9月，美国总统克林顿与美国通用、福特和克莱斯勒三大汽车公司总裁共同提出了美国“新一代汽车合作伙伴计划”（简称PNGV计划），旨在开发新一代高效节能汽车。PNGV提出新开发的概念车样车的所达到的标准为：在10年的时间内达到乘坐56人，整车质量898kg，燃料消耗量3L/100km，096.56km/h加速度时间12S，行驶里程612km的目标。混合动力电动汽车计划是1997年底美国重新确定的PNGV计划4个重点领域之一。经过多年的研究、开发和试验等，在20世纪末21世纪初，三大汽车公司纷纷推出了自己的HEV概念车或样车，基本上都是采用发动机为主，电动机为辅的配置方式，来达到上述标准的要求，但由于成本问题而都未大批量生产。 从整体上分析，美国汽车业似乎将工作重心放在氢燃料汽车上，其混合动力汽车的研究相对日本而言落后了许多，面对日本HEV在美国市场的占领，他们感受到了日本人的竞争压力。 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，2000年通用公司又推出第三代EVIPrecept雪弗兰TRIAX做成一个平台可以方便的装配成纯电动、混合动力或传统的内燃机轿车。2004年，通用为“雪弗兰Stlverado”及“GMCSierra”型货车提供混合动力选择。 福特于1999年推出P2000家用型5座并联式混合动力汽车，百公里油耗为38升；在2000年投放市场的是Pfodigy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的混合动力汽车，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SUV车Escape在2004年下半年开始面向零售的生产。 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。 中国 当人们把解决汽车能源与环境问题的希望寄托在混合动力上后，各种混合动力汽车如雨后春笋般纷纷面世。 为维护我国能源安全，改善大气环境，提高我国汽车工业的竞争力，我国在“八五”和“九五”期间都有计划地开展了电动汽车的关键技术攻关和整车研制，在此基础上也进行了混合动力汽车的若干技术领域的开发。 针对我国汽车工业发展体系、技术现状以及社会需求，2001年科技部制定了大力发展新一代汽车、实现产业化、抢占电动汽车制高点、促进我国汽车工业实现跨越式发展的战略性举措，并投资88亿元设立我国有史以来最大的汽车科技专项“十五”863电动汽车重大专项，选择新一代电动汽车技术作为我国汽车科技创新的主攻方向，组织企业、高等院校和科研机构三大汽车集团、112家科研单位以官、产、学、研四位一体的方式，联合攻关。 计划在“十五”期间，以电动汽车的产业化技术平台为工作重点，力争在电动汽车关键单元技术、系统集成技术及整车技术上取得重大突破，以促进符合现代企业制度和市场经济发展要求的研发体系和机制的形成。 “十五”国家863计划电动汽车重大专项明确提出“三纵三横”的研发布局“三纵”是指纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车的整车；“三横”是指电池、电机和控制系统的关键零部件。并且对各具体项目采取了不同的研发导向、时间安排、投资策略和推广及产业化措施，体现有所为、有所不为的原则。以促进燃料电池汽车、混合动力汽车和纯电动汽车3种整车的研发和产业化。 重点进行混合动力电动汽车技术包括整车开发及其整车匹配标定技术，内燃机、传动装置及其控制系统技术，以及电池系统、电机驱动系统和整车多能源动力总成控制系统等各种电动汽车都具有的共性技术的研究开发，最终实现混合动力电动汽车产品通过国家汽车产品型式认证，实现批量生产和产业化的目标。2001年底863计划电动汽车重大专项的招标结果是混合动力客车由一汽、东风控股的东风电动汽车公司牵头，利用各自的现有底盘技术开发；混合动力轿车由东风电动汽车公司负责开发。 在国家、地方与企业的积极参与下，我国在混和动力汽车研究和发展方面投入了大量的人力和物力，也取得了不小的成绩。目前，国内企业以一汽集团、二汽集团为代表，国内科研院所以清华大学、北京理工大学为代表，已经成功推出多款混合动力客车、混合动力轿车样车，在并联混合动力系统和ISG技术方面取得了较大的进步。 到目前为止，从研究车型上来看，国内对混合动力客车的研究较为深入，己进入小批量生产阶段，在部分路段实现了试运行。但对混合动力轿车的研究不够深入；从技术水平上来看，国内目前还处于探索的中初级阶段，技术的集成度；还比较低，缺乏高度自动化、智能化的控制系统和能源管理系统，两种动力源只是简单结合，统一协调能力还不够强，完全具备自主知识产权的整车产品还不成熟。这些与国外的先进技术不平相比还有较大距离。 在所有节能、环保型汽车中，混合动力汽车被公认为最可行、最现实的节能技术。在石油安全危机、国际油价高位运行的今天，研究混合动力汽车更具有重要的现实意义。第二章 混合动力电动汽车车载蓄电池简介 2.1 镍金属电池镍氢蓄电池是九十年代涌现出的电池家族中新秀，发展迅猛。目前在电动汽车上使用的镍金属电池主要有镍氢电池和镍镉电池两种。工作原理: Ni2MH 电池正极活性物质采用氢氧化镍, 负极活性物质为贮氢合金, 电解液为氢氧化钾溶液, 电池中的主要反应为:正极Ni(OH)2 + OH= Ni（OH）2 + H2O + e-负极M + H2O + e- = MHab + OH总反应式Ni(OH)2 + M = NiOH + MHab 式中:M 为贮氢合金;MHab为贮有氢的贮氢合金。电池充电时, 正极的氢进入负极贮氢合金中, 放电时过程正好相反。在此过程中, 正、负极的活性物质都伴随着结构、成分、体积的变化, 电解液也发生变化。主要优缺点:相对于其他电池,Ni2MH电池的优异特性表现在以下几点, (1)、 高比能量(衡量电动车一次充电行驶里程) 已与锂离子电池水平相当；(2)、 高比功率(赋予电动车良好的启动、加速、爬坡性能) 其性能已高于锂离子电池； (3)、 长寿命特性(赋予电池良好的经济性) 平均寿命300 600 次； (4)、 安全性能高, 无污染物, 被誉为“绿色电源”。但是目前阻碍其应用的一个重要问题是初始成本的太高,而且还有记忆效应和充电发热等问题,充电发热会引发安全问题,因此相应的要求发展可靠的能量管理系统。发展现状: 日本从事电动汽车用Ni2MH电池开发的代表性厂家为松下公司和丰田公司. 美国的Ovonic 公司和美国USABC(美国先进电池联合体)也正在积极开发研制Ni2MH电池。发展前景: Ni2MH电池优越的性能极具吸引力,除了技术不太成熟外,比其它电池更具发展潜力,所以很多厂家正在研发Ni2MH电池,它是电动汽车发展中期目标的主要能源之一，具有很大的发展前景。 2.2 锂离子蓄电池发展历史: 锂离子电池出现在90 年代初期, 是由日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池,由于它的独特性能, 在短短十几年的时间里, 锂离子电池技术得到了空前的发展。许多国家和一些厂家对锂离子电池在电动车、航天和储能方面都表现出浓厚的兴趣和关注。工作原理: 锂离子电池使用锂碳化合物作负极,锂化过渡金属氧化物作正极, 液体有机溶液或固体聚合物作为电解液。在充放电过程中, 锂离子在电池正极和负极之间往返流动。电化学反应方程式为:LixC + Li-xMyOz C + LiMyOzLixC 为锂碳化合物; Li-xMyOz 为锂化过渡金属氧化物。放电时, 锂离子由电池负极通过电解液流向正极并被吸收。充电时, 过程正好相反。主要优缺点: 锂离子电池基本上解决了蓄电池的两个技术难题, 即安全性差和充放电寿命短的问题。同时锂离子电池具有高的电池单体电压、高的比能量和能量密度, 可以说是当前比能量最高的电池, 工作稳定。它的性能指标都可以满足U SABC 制定的电动车中期目标。缺点是自放电率高, 初始成本较高, 生产技术上还有待于进一步发展。发展前景: 良好的性能指标注定锂离子电池会有广阔的发展前景, 发展潜力巨大, 预计到2010 年前后, 将成为锂离子电池的时代。 2.3高温钠电池高温钠电池主要包括钠氯化镍电池(NaNiC12)和钠硫蓄电池两种。钠氯化镍电池是1978年发明的，其正极是固态NiC12 ，负极为液态Na，电解质为固态-Al2O2 陶瓷，充放电时钠离子通过陶瓷电解质在正负电极之间漂移。钠氯化镍电池是一种新型高能电池，它具有比能量高(超过100 Wh