混合动力汽车技术分析毕业论文23157.docx

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1、毕业设计（论文）中文摘要随着石油供供应的日日趋紧缺缺和环境境污染的的日益加加剧，电电动车这这种以电电能为动动力的交交通工具具凭借其其节能、环环保的优优点日渐渐成为业业界关注注的焦点点。20世纪80年代以以来, 许多发发达国家家纷纷投投入巨资资研发电电动汽车车，我国国的“8633 计划”也已明明确将电电动汽车车作为重重点攻关关项目。节能成为新新世纪全全球的主主题，日日益短缺缺的能源源要求出出现新的的动力技技术。本本文详细细的阐述述了汽车车混合动动力技术术原理及及应用现现状，并并且分析析了汽车车混合动动力核心心技术，综综合分析析了混合合动力汽汽车需要要解决的的关键技技术问题题和面临临的挑战战与机遇

2、遇。关键词：环环境；能能源；混合动动力Titlee： Thee deevellopmmentt off hyybriid eelecctriic vvehiiclee teechnnoloogy Abstrractt：With thee inncreeasiing oill suupplly sshorrtagge aand groowinng eenviironnmenntall poolluutioon, eleectrric vehhiclles succh aas eelecctriicitty-ppoweeredd veehiccless, wwithh itts eenerrgy

3、savvingg annd eenviironnmenntall prroteectiion advvanttagees oof bbecoominng tthe foccus of thee inndusstryy. SSincce tthe 80ss off thhe 220thh ceentuury, maany devveloopedd coounttriees hhavee innvesstedd heeaviily in eleectrric vehhiclle rreseearcch aand devveloopmeent, Chhinaas 8663 PProggramm hh

4、as a ccleaar ffocuus oon eelecctriic vvehiiclees aas aa keey pprojjectt. Energgy ssaviing hass beecomme ssubjjectt maatteer oof tthe worrld ,thhe llackk off thhe eenerrgy demmandds aa neew ddrivvingg teechnnoloogy .Inn thhis papper ,thhe hhybrrid eleectrric vehhiclle ttechhnollogyy haas bbeenn exxpo

5、uundeed iin ddetaail , aand anaalyzz auutommobiile dynnamiicalled auttomoobille dynnamiicall kerrnell tecchnoologgy, collliggatee collliggatee thhe ttechhnollogyy off auutommobiile dynnamiicalled andd chhalllengge.Keywoordss ： ennvirronmmentt; eenerrgy; hyybriid 目录1 引言12混合动力力汽车的的类型和和特点32.1串联联式混合合动力汽

6、汽车32.2并联联式混合合动力汽汽车42.3混联联式混合合动力汽汽车43混合动力力汽车的的核心技技术研究究与发展展73.1混合合动力汽汽车用电电池73.1.11混合动动力汽车车对电池池的特殊殊要求73.1.22 混合合动力汽汽车电池池的发展展73.1.33 混合合动力汽汽车电池池的管理理83.2混合合动力汽汽车电机机驱动系系统83.3混合合动力汽汽车中电电力电子子技术的的应用94混合动力力汽车需需要解决决的关键键技术124.1混合合动力单单元技术术124.2能量量存储技技术124.3汽车车集成电电力电子子模块技技术13结论155致谢166参考文献171引言通常所说的的混合动动力一般般是指油油电

7、混合合动力，即即燃料（汽汽油，柴柴油）和和电能的的混合。混混合动力力汽车是是有电动动马达作作为发动动机的辅辅助动力力驱动汽汽车。混混合动力力汽车的的燃油经经济性能能高，而而且行驶驶性能优优越，混混合动力力汽车的的发动机机要使用用燃油，而而且在起起步、加加速时，由由于有电电动马达达的辅助助，所以以可以降降低油耗耗，简单单地说，就就是与同同样大小小的汽车车相比，燃燃油费用用更小， 而且，辅辅助发动动机的电电动马达达可以在在启动的的瞬间产产生强大大的动力力，因此此，车主主可以享享受更强强劲的起起步、加加速。同同时，还还能实现现较高水水平的燃燃油经济济性。混合动力电电动汽车车（HEV）将内内燃机、电电

8、动机与与一定容容量的蓄蓄电池通通过控制制系统相相组合，电电动机可可补充提提供车辆辆起步、加加速时所所需转矩矩，又可可以存储储吸收内内燃机富富余功率率和车辆辆制动能能量，从从而可大大幅度降降低油耗耗，减少少污染物物排放。混混合动力力汽车虽虽然没有有实现零零排放，但但其动力力性、经经济性和和排放等等综合指指标能满满足当前前苛刻要要求，可可缓解汽汽车需求求与环境境污染及及石油短短缺的矛矛盾。所所以自从从90年代以以来，全全球刮起起了研究究混合动动力的风风暴。日日本丰田田率先将将混合动动力车商商品化，于1997年推出Prius，随后的时间里，多家日本汽车公司实现了多款混合动力的商品化。在美国，克林顿政

9、府上台不久，为了开发新一代汽车，由美国政府促进，于1993年9月29日发起了新一代汽车伙伴计划即PNGV，目标是开发低油耗的混合动力汽车。然而该计划最终被废止，没有达到预订的2005年左右推出商品化的混合动力汽车的目标。随着机动车车保有量量的持续续增长，我我国机动动车污染染物排放放总量持持续攀升升。20003年全国国机动车车碳氢化化合物、一一氧化碳碳和氮氧氧化物排排放量是是19995年相应应污染物物排放总总量的2.551、2.005和3.001倍。事事实上，汽汽车所产产生的空空气污染染量比任任何其他他单一的的人类活活动产生生的空气气污染量量都多。全全球因燃燃烧矿物物燃料而而产生的的一氧化化碳、

10、碳碳氢化合合物和氮氮氧化物物的排放放量，几几乎50%来自于于汽油机机和柴油油机。最近几年，我我国对环环境保护护的投入入不断加加大。通通过政府府的努力力，我国国城市空空气质量量总体上上也有所所好转。随着石油供应的日趋紧缺和环境污染的日益加剧,电能为动力,节能、环保为特色的电动汽车逐渐成为业界关注的焦点。近10多年来,世界各大汽车产业集团陆续投入巨额资金研发电动汽车技术,目前均已从实验室开发试验阶段过渡到商品性试生产阶段,并进一步转向产业化批量生产阶段。但是,由于现阶段电动汽车关键部件之一的电池存在能量密度低,寿命短,价格高等问题,使电动汽车的性价比无法与传统的内燃机汽车相抗衡。在这种环境下,融合

11、内燃机汽车和电动汽车各自优点的混合动力电动汽车(HEV)异军突起,在世界范围内成为新型汽车发的热点。虽然电动汽汽车具有有很多优优点，但但是它不不能取代代传统的的燃气动动力模式式，而混混合动力力汽车是是目前新新型清洁洁动力汽汽车中最最具有产产业化和和市场化化前景的的车型，其其发展方方向是真真正零排排放、无无污染，不不消耗燃燃油的燃燃料电池池车辆。现现在混合合动力汽汽车在欧欧美国家家及日本本已形成成产业化化，而国国内还处处于起步步阶段，没没有形成成产业化化。2混合动力力汽车的的类型和和特点先进的驱动动技术是是混合动动力汽车车取得成成功并实实现其优优越性的的关键。混混合动力力汽车是是将电力力驱动和和

12、辅助动动力单元元（Auxxiliiaryy Poowerr Unnit,缩写为APU）合用到到一辆汽汽车上。这这个辅助助动力单单元通常常采用一一台发动动机或动动力发动动机组。一一方面，发发动机始始终在最最佳工作作点上驱驱动发动动机或直直接驱动动汽车，排排放少、效效率高；另一方方面，蓄蓄电池又又可得到到发电机机的不断断补充充充电，从从而，在在减少蓄蓄电池容容量和体体积的同同时提高高了汽车车最高速速度，加加大了续续驶里程程，延长长了蓄电电池的使使用寿命命。根据据动力系系统的连连接方式式，目前前开发研研制的混混合动力力汽车基基本上可可分为三三类，即即串联式式、并联联式和混混联式。2.1串联联式混合合

13、动力汽汽车这种汽车系系统更接接近于电电动汽车车，它由由燃油发发动机、发发电机、电电池和电电动机等等动力装装置以串串联方式式连接组组成（如如图2-1所示）。在这这种系统统中，一一台小型型的燃油油发动机机直接驱驱动发电电机发电电，电能能被储存存于蓄电电池或传传给电动动机以驱驱动车轮轮。负荷荷小时由由电池驱驱动电动动机带动动车轮转转动；负负荷大时时则由发发动机带带动发电电机发电电驱动电电动机；车辆制制动或减减速时，电电动机把把驱动轮轮的动能能转化为为电能，并并通过功功率变速速器给蓄蓄电池充充电。图2-1串串联式HEVV串联式HEEV动力传传动系的的组成，燃燃油发动动机、发发电机、电电动机、功功率变速

14、速器以及及蓄电池池。这种种类型车车能以超超低排放放模式工工作。由由于串联联式HEV动力传传动系中中的发电电机与汽汽车驱动动轮之间间无机械械连接具具有独立立于汽车车行驶工工况对发发动机进进行控制制的优点点，适用用于市内内常见的的频繁起起步、加加速和低低速运行行工况，可可使发动动机稳定定于高效效区或低低排放区区附近工工作。但但串联式式HEV动力传传动系的的综合效效率较低低，这是是因为发发动机输输出的机机械能由由发电机机转化为为电能，再再由电动动机将电电能转化化为机械械能用以以驱动汽汽车，途途经二次次能量转转换，中中间必然然会伴随随着能量量的损失失。 2.2并联联式混合合动力汽汽车汽车并联式式HEV

15、动力传传动系的的组成，包包括发动动机、耦耦合器、变变速器、电电动机、功功率变速速器以及及蓄电池池（如图图2-2）。这种种系统更更接近于于传统意意义上的的燃油汽汽车，该该系统的的发动机机和电动动机是并并列连接接到驱动动桥上的的。汽车车行驶时时，发动动机与电电动机可可以分别别独立或或共同向向汽车驱驱动轮提提供动力力。并联联式混合合动力汽汽车主要要由燃油油发动机机提供动动力，动动力性较较好。其其驱动系系统控制制较复杂杂，电池池总容量量仅是串串联式的的三分之之一，能能量传递递损失小小。但由由于发动动机与汽汽车驱动动轮间有有直接的的机械连连接，发发动机运运行工况况不可避避免地要要受到汽汽车具体体行驶工工

16、况的影影响，很很难在最最佳工作作区工作作，燃油油经济性性和排放放性能均均较串联联式差。图2-2并并联式HHEV综上所述，并并联式HEV布置方方案由于于在传动动系组成成及控制制方面更更接近于于传统汽汽车传动动系，并并且所需需的电机机功率较较小，电电池组数数量小，整整车的价价位也较较低。更更可贵的的是，并并联式HEV可采用用传统车车用发动动机，从从而可把把传统车车用发动动机的最最新研究究成果应应用到混混合动力力汽车上上，节省省了研发发资金，目目前这种种结构的的传动系系应用比比较广泛泛。2.3混联联式混合合动力汽汽车典型的混联联式HEV动力传传动系是是由电动动机、发发电机、电电动机、离离合器以以及蓄

17、电电池组成成，具备备了串、并并联结构构各自的的特点（如如图2-3）。这种种系统包包括两条条能量传传递路线线：一是是机械能能传递路路线，发发动机输输出的机机械能可可通过机机械装置置直接驱驱动车轮轮；二是是电能传传递路线线，发动动机输出出的机械械能通过过发电机机转化成成电能由由电动机机驱动车车轮。同同时，电电池连接接到发电电机和电电动机之之间，可可接受充充电或提提供辅助助动力。图2-3混混联式HEVV混联式HEEV布置方方案综合合了串、并并联两种种布置方方案的优优缺点，是是一种相相对比较较完善的的动力系系统，其其电池的的体积较较小、重重量较轻轻、成本本较低；发动机机总是在在最高效效率下工工作，具具

18、有很好好的燃油油经济性性和较低低的排放放，加速速性和平平稳性也也很好。因因此，可可以说在在许多方方面，混混联式混混合动力力车综合合了串联联式和并并联式混混合动力力汽车的的优点。混混联式HEV控制系系统和机机械结构构最为复复杂，技技术难度度最大，增增加了开开发和生生产成本本，不过过，随着着控制技技术和制制造技术术的发展展，现代代混合动动力汽车车更倾向向于选择择这种结结构。在以上三种种方式中中，串联联式混合合动力汽汽车的污污染最小小，但是是能量在在传递过过程中损损失较大大，且对对电池的的要求较较高。并并联式混混合动力力汽车动动力系统统的集成成度相对对较低，主主要依赖赖于发动动机提供供动力，发发动机

19、的的运转受受工况的的影响，因因而燃料料的经济济性较差差、排放放污染情情况相对对较差、噪噪声较大大，这不不符合混混合动力力车高效效率、低低能耗、低低污染的的基本目目标，但但由于其其具有较较好的动动力性，曾曾一度得得到各大大汽车公公司的青青睐。混混联式混混合动力力汽车同同样具有有良好的的动力性性而且污污染与油油耗大大大降低，因因此，世世界各大大汽车公公司纷纷纷开始把把注意力力投向混混联式混混合动力力汽车的的研究与与开发。这这三种方方式具体体的分类类比较，见见表2-4表2-4 串联、并并联、混混联三种种方式的的比较项目方式控制系统电池能量传递效效率燃油发动机机工作效效率环境污染其他串联式控制系统结结

20、构比较较简单，只只要根据据蓄电池池充电状状态决定定其运行行或停止止对电池要求求较高，容容量大，增增加了电电池和汽汽车重量量以及制制造成本本动力传递过过程中，存存在能量量转换的的损失，降降低了能能量利用用率发动机的工工作不受受汽车行行驶工况况的影响响，总在在最佳工工况下工工作，具具有较好好的燃油油经济性性污染最小每一动力装装置的功功率均等等于汽车车要求的的总功率率，设备备规模较较庞大，增增加了车车辆的成成本及机机构布置置的难度度并联式动力控制系系统及机机械切换换系统相相对较复复杂总容量比串串联式小小（约为为三分之之一），对对蓄电池池的峰值值功率要要求较低低动力直接传传到车轮轮上，中中间环节节少，

21、比比串联式式有更高高的能量量效率主要动力还还是来源源于燃油油发动机机，但燃燃油发动动机工作作范围大大，效率率较低污染和噪声声较大结构简单，可可把传统统车用发发动机的的最新研研究成果果应用到到混合动动力汽车车上，节节省了研研发资金金混联式机械传动系系统及控控制系统统最为复复杂对电池的依依赖小，甚甚至可以以不需要要外置充充电系统统较高发动机的工工作不受受汽车行行驶工况况的影响响，总是是在最高高效率状状态下运运转，具具有很好好的燃油油经济性性比并联小发动机和电电动机均均可较小小。动力力系统可可根据不不同工况况选用不不同的动动力驱动动方式，充充分利用用两套动动力装置置的优点点3混合动力力汽车的的核心技

22、技术的应应用汽车的混合合动力技技术发展展与机械械、电气气、内燃燃机、能能源、计计算机、汽汽车、信信息等技技术息息息相关。HEV作为多种高薪技术的集成,是典型的高薪技术产品,集智能化、数字化、轻量化和实用化于一体。其研制和开发的核心技术主要是电池、电动机、电动机控制、电力电子技术、能量管理技术以及车身和底盘设计等,其中前4项是混合动力汽车的发展瓶颈。3.1混合合动力汽汽车用电电池HEV的成成败关键键在于电电池,电池也也是一直直制约混混合动力力汽车发发展的关关键因素素。HEEV在匀匀速行驶驶时,由发动动机提供供能量,电池组组基本上上处于不不充不放放的状态态;汽车行行驶需要要大功率率时(如加速速、爬

23、坡坡、高速速等) ,电池池组放电电,释放能能量;汽车行行驶需要要小功率率时(如低速速、停车车等) ,电池池组充电电,积蓄能能量。3.1.11混合动动力汽车车对电池池的特殊殊要求与EV不同同, HHEV电电池连续续工作时时间短,对电池池容量要要求不高高,而对功功率要求求较高。另另外HEEV电池池SOCC工作范范围在550%左左右,波动一一般不超超过200%。这这是因为为HEVV要求电电池留有有足够的的余量,以保证证车辆制制动时可可以充分分吸收能能量,并不致致使电池池过充后后降低寿寿命,甚至破破坏电池池。HEEV和EV用电电池的主主要性能能指标有有质量比比能量、体体积比能能量、质质量比功功率、价价

24、格和循循环寿命命等。为为了确保保HEVV合理的的行驶性性能,对其能能源系统统有如下下要求:高比能能量(确保HEEV达到到合理的的行驶里里程) ;高比比功率(确保加加速和爬爬坡性能能) ;寿命长长、免维维护、充充电快、效效率高(提高车车辆的使使用效率率和接受受制动回回输功率率的能力力) ;尺寸小小;安全性性高。3.1.22 混合动动力汽车车电池的的发展至今为止,电动汽汽车用电电池经历历了三代代的发展展,已取得得了突破破的进展展。第一一代是铅铅酸电池池,主要是是阀控铅铅酸电池池(VRRLA) ,由由于其比比能量高高、价格格低和放放电倍率率高,成为目目前唯一一大批量量生产的的电动汽汽车用电电池。第第

25、二代是是碱性电电池,只要有有Ni2Cd, Nii2MH, Naa /SS,L i2ionn和Zn /Aiir等多多种电池池,其比能能量和比比功率都都比铅酸酸电池高高,大大提提高了电电动汽车车的电动动能力和和续驶里里程,但是价价格比铅铅酸电池池要高。第第三代是是以燃料料电池为为主的电电池,燃料电电池直接接将燃料料的化学学能转化化为电能能,具有能能量转换换效率高高、比能能量高、比比功率高高、控制制反应过过程可控控、能量量转化过过程可连连续的特特点,因此是是理想的的汽车用用电池,现正处处于研制制阶段,一些关关键技术术还有待待突破。从从目前车车用电池池的发展展来看,镍氢电电池可能能是HEEV动力力能源

26、的的首选电电池,它已经经规模化化生产,性能稳稳定,其质量量比、体体积比率率、电池池寿命和和重复充充放电次次数方面面已经达达到美国国先进电电池联合合会(UUSABBC)性性能指标标另外,一种叫叫质子交交换膜的的燃料电电池( PEMMFC)的能量量转换效效率是普普通内燃燃机热效效率的223倍;同时它它还具有有噪音低低、无污污染、寿寿命长、启启动迅速速、比功功率大和和输出功功率可随随时调整整等特性性,使得PEEMFCC非常适适合用作作交通工工具的动动力源,有关专专家预言言: 221世纪纪燃料电电池电动动汽车可可能成为为汽车的的主体。其其他尚在在试验阶阶段的电电池如飞飞轮电池池、太阳阳能电池池,有着寿

27、寿命长、环环保等优优点,在未来来的车用用电池中中也必将将占有一一席之地地。3.1.33 混合动力力汽车电电池的管管理 在电池管理理方面,目前着着力于多多个电池池串、并并联使用用,为管理理此更新新的电池池类型,需要采采用嵌入入式控制制器来监监视电池池组的工工作情况况。大型型HEVV电池组组可能包包含2000个甚甚至更多多的独立立电池,因此对对所有电电池进行行单独监监控是不不现实的的,而嵌入入式处理理器的可可根据电电池技术术的多重重特性、不不同电池池组之间间的电压压以及流流入或流流出电池池组的电电流来估估计电池池的电量量状态。当当铿电池池或镍氢氢(Nii2MH)电池的的电量耗耗尽到低低于闭值值时,

28、镍氢电电池和铿铿电池将将很快损损坏,不过嵌嵌入式处处理器可可测定电电量状态态,并在电电池组或或单个电电池的电电压低于于闭值前前关断系系统。但但也不可可对铿电电池和氢氢电池进进行过充充电,以尽量量延长电电池组的的使用寿寿命。3.2混合合动力汽汽车电机机驱动系系统电机驱动系系统是电电动汽车车的原动动机,是心脏脏,是HEVV的关键键核心技技术之一一。电机机驱动系系统是由由电动机机和驱动动控制器器两部分分组成。电电动机是是一种将将电能转转化为机机械能的的装置,为满足足整车动动力性能能的需要要,对电动动机的具具体要求求为: 1)瞬瞬时功率率大、功功率密度度高、过过载能力力强; 2)效效率高; 3)运行速

29、速度范围围要广,高、低低速综合合效率也也要高。电电动机在在低速区区具有恒恒转矩特特性,在高速速区具有有恒功率率特性,其转矩矩和功率率控制特特性如图图3-1所示示; 44)结构构简单牢牢固,耐冲击击、颠簸簸、运行行可靠,免维护护,低成本本等。驱驱动控制制器是将将电池的的电能转转换为适适于电动动机运行行的另外外一种电电能变换换控制装装置。通通过这种种变换和和控制使使电动机机处于上上述要求求的运行行最佳工工作状态态,以满足足HEVV实际行行驶工况况的需要要。驱动动控制系系统结构构简单,成本高，动态响响应好,系统可可靠性高高,成本低低等。图3-1电电动机转转矩和功功率控制制特性用于HEVV的电机机必须

30、要要具有良良好的可可控性和和容错能能力以及及具有低低噪声、高高效率的的特点,同时具具有对电电压波动动不敏感感等性能能。用于于HEVV的电机机类型有有交流感感应电机机、永磁磁同步电电机、开开关磁阻阻电机。其其中交流流感应电电机较具具有代表表性,但这种种电机很很难解决决其功率率和效率率之间的的矛盾,因此需需要能够够适用于于HEVV的具有有更高效效率和功功率密度度的永磁磁电机、开开关磁阻阻电机的的先进电电机来替替代目前前使用的的交流感感应电机机。同时时对电机机的控制制方法和和冷却系系统也应应有深入入的研究究。3.3混合合动力汽汽车中电电力电子子技术的的应用HEV常用用的电力力电子技技术装置置:丰田新

31、新一代混混合动力力系统PPriuus TTHSIII的电电力电子子技术在在HEVV中的应应用如图图3-2所示，该该整车电电器驱动动系统主主要采用用用AttkinnSonn循环的的高效发发动机、永永磁交流流同步电电动机、发发电机、动动力分配配装置、高高性能镍镍金属氢氢化物(Ni22MH)电池、控控制管理理单元以以及各相相关逆变变器和DDC2DC变换换器等部部件组成成。要求求HEVV用电力力电子技技术机装装置应具具有成本本低、体体积小、比比功率大大。易于于安装的的特点。此此外,以下的的技术细细节必须须得到重重点考虑虑:1) 电力力电子装装置密封封问题:各种车车用电力力电子装装置必须须要进行行有效的

32、的密封,以耐受受温度和和振动的的影响,并能防防止各种种汽车液液体的侵侵入。2) 电磁磁兼容/电磁干干扰( EMCC /EEM II)问题题: HHEV是是一个相相对狭小小的空间间,里面包包含有各各种控制制芯片和和弱电回回路,因此在在进行车车载电力力电子装装置设计计时,为了消消除将来来的事故故隐患,必须要要很好的的研究并并解决EEMC /EMM I问问题。3) 直流流母线电电压利用用问题: HEEV储能能系统的的电压是是可变的的,电压的的大小取取决于汽汽车实际际负载的的大小、运运行工况况(电动还还是发电电)以及电电机是否否弱磁运运行等等等,典型的的母线电电压波动动范围是是标称值值的- 30% +

33、 225%。因因此如何何在汽车车工况频频繁变化化的情况况下,充分利利用直流流母线电电压,成为了了控制策策略设计计者所需需要解决决的问题题。 图3-2 Priius THEE 整车电电气系统统结构4) 电力力电子装装置控制制问题:“高开关关频率”和“高采样样率”目前被被普遍应应用于HHEV的的电力电电子装置置和交流流传动系系统中,客观上上,“双高”需要高高精度的的编码器器和解算算器,因此这就就意味着着电机中中出现宽宽的温度度梯度和和饱和状状态时,如何降降低参数数敏感度度,以满足足控制要要求。5) 软开开关技术术在HEEV中的的应用:目前, HEVV普遍采采用PWWM控制制的电压压源型逆逆变器。长

34、长时间以以来,正弦波波逆变器器主要的的工作模模式是SSPWMM或SVPPWM,在这种种工作模模式下,逆变器器开关管管工作在在“硬开关”状态。它它存在开开、关损损耗大、过过高的的的dv /ddt和di /ddt带来传传导和辐辐射电磁磁干扰等等问题,这些问问题已经经引起人人们的充充分重视视,做了大大量的研研究,研究的的重心就就是如何何实现功功率开关关器件的的“软开关”。现阶阶段,研究较较为活跃跃的有电电感换向向SPWWM软开开关技术术、电感感换能式式三相软软开关技技术新型型半桥电电流源串串联谐振振软开关关技术等等等。6) HEEV用逆逆变器的的通态损损耗分析析:目前,逆变器器中的主主流器件件仍是I

35、IGBTT和快恢恢复二极极管,这些器器件在运运行时都都会产生生损耗,主要由由通态损损耗和开开关损耗耗组成。随随着器件件开关特特性的优优化,通态损损耗占变变换器损损耗的比比重越来来越大,特别是是软开关关技术的的应用使使得开关关损耗大大大减小小,通态损损耗从而而成为主主要的功功率损耗耗源。因因此,通态损损耗的精精确计算算是HEEV 用逆逆变器系系统热设设计的一一个重要要的环节节。4混合动力力汽车需需解决的的关键技技术 混合动力力汽车要要进入实实用化，需需要具备备高比能能量和高高比功率率的能量量存储装装置，低低成本、高高效率的的功率电电子设备备和燃料料经济性性好、排排放低的的高效发发动机。所所要解决

36、决的关键键技术问问题主要要有以下下几个方方面。4.1混合合动力单单元技术术 混合动力力汽车的的动力可可以同时时来自热热力发动动机和电电动机。在在混合动动力汽车车上，发发动机又又被称为为混合动动力单元元，与传传统汽车车发动机机相比，其其作用发发生了变变化。在在并联混混合动力力汽车上上，混合合动力单单元通过过传动轴轴驱动车车轮，同同时电动动机也承承担一部部分动力力的功能能，因而而使得混混合动力力单元能能够采用用尺寸更更小、效效率更高高的发动动机；在在串联混混合动力力汽车上上，混合合动力单单元驱动动一台发发电机产产生电能能，由于于汽车的的行驶与与发动机机没有直直接联系系，因此此混合动动力单元元也能够

37、够采用小小型高效效的发动动机，且且其运行行工况可可以固定定于较小小的高功功率和低低排放区区。混合动力汽汽车的主主要目标标就是降降低排放放，所以以，控制制混合动动力单元元的排放放将是今今后研究究的重点点。目前前对混合合动力单单元的研研究主要要集中在在三个方方面；一一是燃烧烧系统的的优化，通通过研究究燃料与与空气混混合物的的点燃和和燃烧的的过程，探探究HC、CO以及氮氮氧化物物和微粒粒的形成成机理，从从而改进进燃烧系系统；二二是尾气气处理技技术，主主要研究究高效的的尾气催催化系统统和过滤滤系统；三是代代用燃料料的研究究。从目前的研研究表明明，直喷喷式柴油油机将是是首选的的混合动动力单元元。柴油油发

38、动机机已日趋趋小型化化，同时时，采用用先进的的共轨式式喷油系系统，降降低了微微粒（PM）和氮氮氧化物物排放、改改善了热热效率和和低温排排放污染染等，在在性能上上已经有有了很大大的提高高。4.2能量量存储技技术目前运用于于混合动动力汽车车上的能能量储存存装置主主要还是是高能蓄蓄电池。除除此之外外，虽然然超级电电容器、飞飞轮电池池等新型型能量储储存装置置也在研研究开发发，但是是近期最最有希望望进入实实用化的的还是高高能蓄电电池。目前，镍氢氢电池和和锂离子子电池技技术较成成熟，已已达到混混合动力力汽车的的使用要要求。从从发展看看，能量量储存装装置的研研究应该该包括以以下内容容：一是是研究电电池内部部

39、的连接接、检测测、监控控以及便便于将整整个电池池子系统统安装在在汽车上上的支撑撑机构；二是电电池设计计和制造造方面的的改进，降降低制造造成本，改改善电池池的性能能和提高高使用寿寿命；三三是电池池的热能能管理及及剩余电电量管理理。由于于电池的的工作温温度不可可能覆盖盖汽车运运行的工工作温度度范围，为为了保证证电池系系统的统统一，减减少各电电池单元元之间的的不平衡衡，所以以需要一一个有效效的热能能管理系系统。此此外，电电池的剩剩余电量量直接影影响混合合动力汽汽车的经经济性的的排放，因因此需要要有效的的测试方方法和控控制装置置。在混合动力力汽车中中，能量量存储装装置的作作用已发发生了质质的变化化，有

40、时时也称之之为载荷荷调节装装置，这这就是它它的真正正作用所所在。在在混合动动力汽车车中，提提供整车车行驶所所需的动动力最终终依然来来源于使使用高能能量密度度化学燃燃料的发发动机或或燃料电电池，载载荷调节节装置引引进的目目的是通通过它的的调节作作用来达达到提高高燃油经经济性和和减少排排放的目目的。由由于混合合动力汽汽车的最最终能量量来源依依然是化化学燃料料，所以以它不再再像纯电电动汽车车那样假假如普及及就需要要建设大大规模的的配套基基础设施施，现有有的加油油站系统统无须作作任何的的改进即即可适应应。4.3汽车车集成电电力电子子模块技技术混合动力系系统的精精确运转转依赖于于优化控控制的实实现，控控

41、制系统统的开发发是混合合动力系系统的最最关键的的技术创创新。控控制系统统要能够够根据采采集到的的速度和和负荷等等数据，计计算出以以最高效效率为基基点的分分配到发发动机与与电动机机上的功功率值，即即实现发发动机与与电动机机的最优优耦合功功率分配配比。为为了满足足汽车高高速开关关控制的的要求，混混合动力力汽车还还需要设设有一些些分立装装置，例例如，专用的的集成电电路、模模拟和数数字集成成电路以以及其他他功率电电子装置置。混合合动力汽汽车对智智能化的的要求导导致其控控制的复复杂性，因因此要求求控制装装置采用用高速运运行的半半导体芯芯片，其其功率密密度高，散散热性能能也较好好。在混合动力力汽车进进入实

42、用用化的过过程中，一一个关键键性的部部件是汽汽车集成成电力模模块。它它采用现现代电子子集成技技术，将将复杂的的电力电电子系统统集成在在一个单单一封装装内，能能够供给给汽车大大约1000KW的功率率，其功功率范围围为101000KW。该模模块能够够实现对对整车的的控制，例例如，控控制电动动机功率率的输入入和输出出、发动动机的输输出功率率和能量量储存系系统的离离合，同同时还能能控制再再生制动动能量的的回收与与释放，确确定电池池的充电电状态、判判断是否否对电池池充电，以以及优化化控制发发动机的的起动以以减少排排放。混合动力汽汽车在现现有技术术的基础础上达到到了提高高燃油经经济性和和减少排排放的目目的

43、，因因而极具具发展前前景。在在美、日日和欧洲洲各国下下一代汽汽车开发发计划中中，混合合动力汽汽车处于于战略发发展的位位置。混混合动力力汽车使使人们看看到了在在短期内内大幅度度提高燃燃油经济济性和减减少排放放的可能能性。混合动力汽汽车正在在改变着着汽车产产品的结结构和构构成，逐逐渐走向向实用化化。据Autto MMfg Prooducctioon（汽汽车制造造与生产产）期刊刊报导，预预计20110年，世世界汽车车市场上上，混合合动力车车辆将达达100万辆；20115年将在在世界汽汽车市场场占15%；20220年将占25%，这是是相当大大的混合合动力汽汽车数量量的比例例。总之之，混合合动力汽汽车在

44、本本世纪相相当长一一段时间间内前景景广阔，并并受市场场欢迎。我我国汽车车工业应应该抓住住机遇，争争取早日日推出国国产混合合动力汽汽车新产产品。结论混合动力技技术的先先进性和和实现的的现实性性，节能能、环保保效果明明显，采采用混合合动力汽汽车是现现阶段解解决环保保和能源源问题最最为切实实可行的的方案。但但是，由由于混合合动力汽汽车是在在牺牲了了部分环环保利益益的基础础上，可可以满足足目前人人们对汽汽车环保保的基本本要求，在在结构上上两套系系统电池池/电机和和内燃机机同时安安装于本本来只装装一套系系统的汽汽车上，不不仅加大大了汽车车本身的的重量，也也提高了了对整体体工艺及及控制等等方面的的要求。除

45、除了和纯纯电动汽汽车（BEV）一样样受目前前蓄电池池技术的的限制之之外，混混合动力力的能量量来源仍仍然是石石油，这这决定了了混合动动力不是是电动汽汽车发展展的最终终形式。美美国PNGGV计划的的废止和和FreeedoomCAAR计划的的重点是是发展燃燃料电池池汽车正正说明了了这一点点。但是，目前前日本的的几大公公司的混混合动力力汽车的的热销说说明，混混合动力力汽车是是传统汽汽车时代代向氢燃燃料电池池汽车时时代的过过渡车型型技术，虽虽然不是是长远之之计，但但据估计计，仍有有20年以上上的较长长市场周周期。可可以充分分利用现现有内燃燃汽车生生产能力力，推动动传统汽汽车工业业的改造造发展。总之，混合

46、合动力汽汽车介于于传统汽汽车和纯纯电动汽汽车、燃燃料电池池汽车之之间，是是一种承承前启后后的，在在经济和和技术方方面都趋趋于成熟熟的电动动汽车产产品。参考文献1郎全全栋，汽汽车文化化.高等教教育出版版社.2龚金金科，汽汽车排放放及控制制技术.人民交交通出版版社.3黎苏苏，黎晓晓鹰，黎黎志勤编编著.汽车发发动机动动态过程程及其控控制.人民交交通出版版社.4蔡凤凤田.汽车排排放污染染物控制制实用技技术.北京：人民交交通出版版社.5朱崇崇基，周周有平，何何文华.汽车环环境保护护学.杭州：浙江大大学出版版社.6陈清清泉，孙孙逢春编编译.混合动动力车辆辆基础.北京理理工大学学出版社社.7中国国工业报报/2007年/3月/15 日.8蔡兴兴旺，汽汽车构造造与原理理.机械工工业出版版社.9赵学学斌 王凤军军，汽汽车电器器与电子子控制技技术.10轻轻型汽车车污染物物排放限限值及测测量方法法（）.GBB183352.120001.11姜姜涛.混合动动力汽车车要解决决的关键键技术.汽车维维修，20001（11）.12陈陈晓东，高高世杰.混合动动力汽车车发展所所面临的的挑战.汽车工工业研究究.13钱钱立军，赵赵韩，鲁鲁付俊.混合动动力汽车车传动结结构分析析.合肥工工业大学学学报，20003，26