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毕业论文
浅析混联式混合动力电动汽车控制策略
摘 要
文章以汽车对社会环境、能源利用等相关问题影响为前提，首先通过对混联式混合动力电动汽车的研究与国内外发展现状的简单阐述，然后介绍了混联式混合动力电动汽车结构原理与控制策略，指出控制策略的技术研究是混联式混合动力电动汽车技术开发的核心之一，也是目前混联式混合动力电动汽车设计与研究的关键所在，最后得出混联式混合动力电动汽车在汽车市场巨大发展前景以及它在市场上的广泛应用。
[关键词] 混联式；混合动力；电动汽车；控制策略
目 录
目 录................................................................................................................................................. 2 1 绪论 ............................................................................................................................................. 3
1.1本课题的研究意义 ............................................................................................................ 3 1.2国内外研究现状 ................................................................................................................ 4
1.2.1 我国混合动力电动汽车研究概况 ....................................................................... 5 1.2.2 国外混合动力电动汽车研究概况 ....................................................................... 6
2 混联式混合动力电动汽车的概述 ............................................................................................... 8
2.1 混联式混合动力动力电动汽车概念 ............................................................................... 8 2.2 混联式混合动力电动汽车的特点 ................................................................................... 8 2.3 混联式混合动力系统的节能潜力 ................................................................................... 9 2.4 混联式混合动力电动汽车的排放问题 ........................................................................... 9 2.5 混联式混合动力电动汽车分类 ..................................................................................... 10 3 混联式混合动力电动汽车结构与工作原理 ............................................................................. 11
3.1 串联式混合动力电动汽车结构及工作原理 ................................................................. 11 3.2 并联式混合动力电动汽车结构及工作原理 ................................................................. 11 3.3 混联式混合动力电动汽车结构及工作原理 ................................................................. 12 4 混联式混合动力电动汽车控制策略概述 ................................................................................. 14
4.1 混联式混合动力电动汽车的控制策略 ......................................................................... 14 4.2 混联式混合动力电动汽车的工作模式及控制系统 ..................................................... 15 5 混联式混合动力电动汽车的主要部件及其应用 ..................................................................... 16
5.1 控制方式 ......................................................................................................................... 16 5.2 电动机 ............................................................................................................................. 16
5.2.1 混联式混合动力电动汽车之电动机的发展概况 ............................................. 16 5.2.2 混联式混合动力电动汽车对电动机的基本要求 ............................................. 17 5.2.3 混联式混合动力电动汽车所用电动机的选择策略 ......................................... 18
5.2.4 双凸极永磁电动机的简介 ................................................................................. 18
5.3 混联式混合动力电动汽车车用镍氢动力电池 ............................................................. 19
5.3.1混联式混合动力电动汽车对动力电池的要求 .................................................. 19 5.3.2车用动力电池的主要指标 .................................................................................. 19 5.3.3镍氢动力电池的特点 .......................................................................................... 20 5.4国外主要的镍氢动力电池生产企业及国内现状 .......................................................... 21
5.4.1国外主要镍氢动力电池生产企业 ...................................................................... 21 5.4.2国内镍氢动力电池研发现状 .............................................................................. 22
结 语............................................................................................................................................... 23 参考文献 ......................................................................................................................................... 24 致 谢............................................................................................................................................... 25
1 绪论
1.1本课题的研究意义
随着全球经济以及汽车工业的发展，汽车保有量也在逐年急剧增加，但汽车数量的增加却是城市大气污染的主要来源，因此世界各国纷纷制定一系列十分严格的排放法规，强制要求生产低油耗小排放的汽车。但是，尽管目前内燃机电控技术和三元催化等排气净化技术广泛应用，能够大幅度的降低汽车的排放以及耗油量，可是能源紧张和排放带来的环境污染问题还是没有从根本上得到解决。为此，全球的汽车制造商都寻找新的解决办法，把主要精力放在研究开发新型节能于污染的绿色汽车。
氢燃料电池动力汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,简称FCEV),燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换电能的装置，其最大特点是反应过程不涉及燃烧和热机做功。氢燃料电池动力系统不仅高效、低噪音，而且无污 染、无二氧化碳排放，是一种新型的环保动力源，另外，由于氢在地球中的蕴藏十分丰富，氢气来源极其广泛，可以说是取之不尽，用之不竭的能源。提取氢的方法非常方便，一是可通过石油、天然气、甲醇、甲烷等进行；二是可通过电解水制氢、生物制氢等方法获取氢气。但是其缺点主要是成本高昂，可靠性和运行寿命较低，以及氢燃料基础设施缺乏等因素，所以无法在短期内取代传统动力汽车。
在这种情况下，混合动力电动汽车异军突起，是目前新型清洁动力汽车中最具 有产业化和市场化前景的车辆。混合动力电动汽车将两种或更多能量转换技术和一种或更多的能量存储技术集合为一体，使得混合动力电动汽车能够明显减少汽车排放和降低油耗，难能可贵的是可以达到与传统汽车同样的行驶里程，另外混合动力电动汽车燃料补充便利，节能、环保也是混合动力电动汽车的主要特点，表1.1是四种车型的比较。
类型 燃油消耗 续驶里程 传统 汽车 EV FCV HEV 0 40-60 30-50 100 0 40-60 <5 300-1000 100 >5 0 300-400 130-160 100 100 100 排放 电池寿命 加油站 改造 100 成本
表1.1 四种车型的比较
注：表中数据表示比例关系
从表1.1可以看出，EV和FCV都具有零排放的优点，但是燃料电池的比能以及技术发展仍然是制约其市场化的一大瓶颈，所以不能满足市场要求；HEV的燃油消耗和排放都比传统汽车低，而且HEV对电池的要求不高，并能满足日益严格的汽车尾气排放标准，当前，HEV已经是汽车技术领域的一个重要的发展方向。
但是，世界范围内更加严格的尾气排放标准的出台使得现有的混合动力电动汽车不能适应新形势的需要，其中大部分都存在着退市的危险，目前我国大部分汽车厂商对这种情况的处理方法基本上都停留在改进现有发动机的基础上，很少把发动机、排气系统和控制策略等因素进行综合考虑，已达到符合国III标准的目的，所以系统的研究新型混合动力电动汽车就显得尤为重要。
1.2国内外研究现状
混合动力电动汽车的研究始于上世界90年代。其中，较早地提出采用大速比变化范围的混合动力电动汽车传动系统设计的研究论文始见于1994年在英国召开的 nternational Gearing Conference。近几年，随着混合动力电动汽车(HEV)技术发展，使得混合动力电动汽车有效地克服了传统汽车与纯电动汽车(EV)的缺点并兼顾了两者的优点，在世界范围内已成为新型车辆开发的热点，并且在降低汽车有害排放和燃油消耗方面的潜力已经得到广泛认可。
自从1973年爆发了全球性石油危机之后，各国都开始重视节约能源的重要意义，制定混合动力电动汽车燃油经济性法规和加强替代燃料发动机的研究。其中，混合动力电动汽车就是最杰出的代表成果之一。混合动力电动汽车采用了发动机驱动系统和电机系统通过机械传动装置耦合在一起来驱动车辆行驶，使得车辆降低燃料消耗量，同时通过整车控制策略控制发动机、电池和电机在不同工况条件下，处于不同的工作模式，从而尽可能多的工作在各自的高效率区域，甚至还可以控制发动机的起停来取消发动机怠速运转，达到明显节能的目的。
据统计，在占80% 以上的道路条件下，一辆普通汽车仅利用了动力潜能的40%，在走走停停的繁华市区甚至还会降到25%。而混合动力电动汽车既可以发挥内燃机持续工作时间长, 动力性能好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声、能够回收动力的优点，取长补短，使汽车的热效率可提高40%以上，尾气排放可减少30%以上。
另一方面，混合动力电动汽车在降低汽车有害排放方面的贡献是显而易见