关于混合动力电动汽车的论文

摘要:社会对环境和节能的关注有力地推动了混合动力汽车的发展。本文首先总结了日本和美国混合动力汽车的发展现状，介绍了其在日本和美国的发展情况，然后选取了主要的商用和概念混合动力汽车，即本田Insight、丰田普锐斯、福特Prodigy、戴姆勒克莱斯勒ESX3和通用Precept，并着重比较了它们的技术参数。最后，展望了混合动力电动汽车的商业化前景和发展趋势。

关键词:混合动力汽车比较

1简介

混合动力汽车通过控制系统将内燃机、电动机和具有一定容量的蓄电池结合在一起。电动机可以补充车辆起步和加速时所需的扭矩，还可以储存和吸收内燃机的剩余动力和车辆的制动能量，从而大大降低油耗和污染物排放。混合动力汽车虽然没有实现零排放，但其动力性、经济性、排放等综合指标能够满足当前严苛的要求，能够缓解汽车需求与环境污染、石油短缺之间的矛盾。所以从20世纪90年代开始，全世界掀起了一股研究混合动力的风暴。日本丰田率先将混合动力汽车商业化，1997推出普锐斯。在随后的时间里，很多日本汽车公司实现了各种混合动力汽车的商业化。在美国，克林顿政府上台后不久，为了开发新一代汽车，于9月29日启动了新一代汽车伙伴计划PNGV，目标是开发低油耗的混合动力汽车。但该计划最终被废止，未能实现2005年左右推出商用混合动力车的预定目标。

2日本混合动力电动汽车的发展

2.1政府发展规划

日本汽车保有量居世界第二。由于人口密集，国土狭小，其65，438+000%的石油依靠进口。因此，日本非常重视EV\HEV的研发。早在1992，日本政府就宣布允许20万辆电动车投放市场，但并没有实现。2001年7月，日本启动了“低污染汽车开发普及行动”，将EV\HEV列为重点低污染汽车之一，并制定专门政策促进EV\HEV的推广应用。2002年提出从2005年开始大幅限制尾气排放，制定了“新长期排放限值”的标准，准备作为2005年以后销售新车的排放法规。2002年2月26日，日本中央环境审议会(环境大臣的咨询机构)大气环境领域的一个特别委员会提出了要纳入本法规的尾气排放标准的咨询建议。该提案的内容包括与现行标准相比，颗粒物(PM)最大减少85%，氮氧化物(氮氧化合物)最大减少50%。该法规的实施将进一步推动EV\HEV的发展。按照目前的发展速度，预计2010年将达到265438+万辆。

2.2主要汽车公司所做的工作

1)丰田

丰田是世界上第一家正式量产混合动力车的制造商。从1997开始，普锐斯在日本销售，从2000年开始，在北美、欧洲和世界各地公开销售。目前，普锐斯已经在国内上市。2001，丰田在日本推出了Estima混动面包车、弱混动皇冠豪华车、Dyna混动轻卡。丰田已经商品化了5款车型，表1是丰田销售的主力混动车型。

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2005年10月30日，165438+丰田官方宣布丰田混合动力车累计销量突破50万辆，到今年10月底，全球销量已经逼近513000辆。表2显示了丰田混合动力车的累计销量:

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为了在实现低排放的前提下提高车辆的动力性能，2003年，丰田在第二代普锐斯上引入了新一代混合动力协同驱动。2005年，他将这一系统的应用范围扩展到对动力性能要求更高的SUV车型——雷克萨斯RX400h(日本称之为Harrier Hybrid)和汉兰达Hybrid(日本称之为Kluger Hybrid)。

2)本田

混合动力汽车方面，本田目前销售两个品牌，一个是1999推出的INSIGHT，一个是2001推出的思域。本田在混合动力汽车的开发中也在通过研究新型发动机和镍氢电池来追求动力效率；通过开发新的轻量化铝车身和树脂油箱，车辆可以达到每升汽油35公里的世界最高水平，车辆尾气排放可以达到世界上最严格的标准。

3美国混合动力电动汽车的发展

3.1政府发展规划

1973石油输出国组织对西方国家的石油禁运给美国政府敲响了警钟。1976卡特总统签署了《EV/HEV研究、开发和示范法案》，授权美国能源部实施和管理EV/HEV研究计划，但直到上世纪90年代初，美国才真正开始电动汽车的研究。1990 10月，布什总统签署了《清洁空气法案》，严格规定了汽车排放的标准。同月，加州政府还制定了一项新规定，要求汽车制造商在加州销售的汽车中，必须有2%是零排放汽车。当时只有纯电动汽车才能达到零排放汽车的要求。

1991 1年6月，美国先进电池协会成立，成员包括美国三大汽车制造商(福特、通用和克莱斯勒)、美国电力研究所和美国能源部，正式开始了政府和企业联合开发电动汽车的新时代。1992年，马萨诸塞州和纽约州正式采用加州的零排放车辆法规。同年，布什总统正式签署了能源政策法案，EV/HEV的研发成为这一法案的重要组成部分。根据这一法案，联邦政府向国防部划拨了第一笔资金，用于从事EV/HEV的研发和演示。1993年，美国克林顿政府推出了新一代汽车伙伴计划，即PNGV，要求联邦政府部门从1993到1995大量采购包括EV/HEV在内的替代燃料汽车。PNGV制定了10年的发展规划，目标是80mpg(约3L/100km)的低油耗汽车。

2002年10月9日，在10计划结束之前，美国能源部长斯宾塞·亚伯拉罕在各大汽车公司负责人参加的会议上宣布，根据布什总统的国家能源计划，美国决定设立一个新的汽车研究项目，名为FreedomCAR，长期目标是高效率、低价格和无污染。研究先进高效的燃料电池技术，使用氢燃料作为动力，没有任何污染。改革项目继续开展电动汽车专项研究，但重点是发展氢燃料电池电动汽车。

3.2 PNGV概念车

根据PNGV的时间表，1999之前为集中和浓缩技术阶段，1999 ~ 2001为生产概念车阶段，2001 ~ 2005为生产样车阶段。根据上述发展时间表，经过各参与单位六年的努力，PNGV的中期目标已经实现。福特和通用汽车在2000年的底特律国际汽车展上展出了他们的柴油混合动力概念车。同年2月22日，戴姆勒克莱斯勒在华盛顿国家博物馆发布了其PNGV混合动力概念车。PNGV计划在2002年终止，因为80MPG的目标很高，开发的新车在成本上没有取得好的效果，无法满足用户的价格要求，也就是短时间内不具备市场价值。更重要的是，PNGV仍然局限于使用石油作为基本能源。因此，需要新的项目在这方面取得新的突破，重点是新一代汽车能源，而不局限于现有的技术和目前的燃料资源。然而，PNGV在EV/HEV技术开发方面扮演了全球领导者的角色。从其建立和实施来看，新一代汽车已经成为跨国汽车公司和工业国家战略发展的重要组成部分。在本文接下来的部分，将会把这三款HEV与普锐斯和Insight进行详细的对比分析。

4美国和日本主要混合动力电动汽车比较

4.1基本参数对比

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图1是日美五款HEV的外形图，分别是:①Insight；日本本田引进；(2)普锐斯；日本丰田引进；③福特神童；；④戴姆勒克莱斯勒ESX 3；⑤普世戒律。① ②是商业化的HEV，尤其是普锐斯。目前全球总销量已经超过30万。③ ④ ⑤是PNGV计划的HEV概念车，本文前一部分已经介绍过。这五类车分别代表了日本和美国HEV的最高发展技术，比较起来最具代表性。表3列出了这五种HEV的基本参数:

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注:换算成CAFE工况下的燃油经济性，是45% HWY工况和55%城市工况之和，而Precept的燃油经济性最好，达到80MPG(约3L/100km)。

4.2燃油经济性的对比分析

电机能量利用率=纯电驱动消耗的电能/电机和内燃机消耗的能量* * *与工作能量相同，电机能量利用率也可以理解为纯电比。图2显示了它们的电机能量利用率。对比图3可以发现，HEV的燃油经济性和纯电比没有直接关系。本田Insight、戴姆勒-克莱斯勒ESX3和福特Prodigy被称为轻型混合动力汽车(MHEV)，因为它们的纯电动比率低于23%。丰田普锐斯和通用普锐斯超过39%，因此被称为重型混合动力汽车(FHEV)。

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图3比较了五种HEV的燃油经济性，使用单位质量每单位里程(UCE)消耗的能量，单位为kj/km/kg。另外，测试燃油经济性的时候，每辆车都是300斤的负荷。因此，通过这种方式测试的UCE更能反映混合动力汽车在大负荷下的经济性。

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图2和图3也大致反映了UCE和纯电动比例之间的关系。如果将这五款车分为汽油车和柴油车两大类，其燃油经济性与纯电动车比例成正比。

4.3与参考车辆的燃油经济性比较

将这五款HEV与同功率的传统内燃机车(CV)进行对比，分析各自的燃油经济性。选取以下几款车作为对比基准:丰田1.8升卡罗拉，本田CivicHX 1.6升，福特金牛座3.0升。表4显示，它们获得了更好的燃油经济性。与CV相比，HEV在以下三个方面提高了燃油经济性:

a)更高效的燃料能量转换(如动力系统的改进和改造，内燃机始终工作在中等负荷状态)；

b)降低汽车对能源的需求(如重量轻、各种阻力)；

c)采取制动储能的方法回收能量。

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表4中，与CV相比，HEV普锐斯和Insight的经济性不到65，438+000%，PNGV概念车的经济性超过65，438+000%，特别是Precept为204.9%。与普锐斯和Insight相比，PNGV概念车实现了更好的燃油经济性，因为PNGV概念车的目标是追求最高的燃油经济性，不考虑成本限制，采用了更多的新型复合材料，更大程度地减轻了车重，采用电喷柴油发动机提高燃油经济性。普锐斯和Insight是商用HEV，需要综合考虑燃油经济性和成本。所以单从经济性来说，PNGV的概念车更好。

5结束语

先进实用的混合动力技术具有明显的节能环保效果。采用混合动力汽车是现阶段解决环保和能源问题最实际的方案。但由于混合动力汽车是在牺牲部分环保效益的基础上才能满足目前环保的基本要求，所以在结构上，在只有一个系统的汽车上安装了电池/电机和内燃机两套系统，不仅增加了汽车本身的重量，也提高了对整体工艺和控制的要求。除了像纯电动汽车(BEV)一样受到目前电池技术的限制，混合动力的能源仍然是石油，这就决定了混合动力不是电动汽车发展的最终形式。美国取消PNGV计划和FreedomCAR计划的重点是发展燃料电池汽车，就说明了这一点。

然而，目前日本几大公司混合动力汽车的热销表明，混合动力汽车是传统汽车时代向氢燃料电池汽车时代过渡的汽车技术。虽然不是长久之计，但估计还有20年以上的漫长市场周期。它可以充分利用现有的内燃机车生产能力，促进传统汽车工业的改造和发展。

总之，混合动力汽车介于传统汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车之间，是一种承前启后、经济技术趋于成熟的电动汽车产品。

美国和日本混合动力汽车的比较

文摘:环境污染和节约能源越来越受到人们的关注。本文简要回顾了美国和日本混合动力电动汽车的发展现状。然后，我们选择了两款商用汽油混合动力汽车(丰田普锐斯和本田Insight)和三款PNGV柴油混合动力原型车(福特Prodigy、通用Precept和戴姆勒克莱斯勒ESX3)并比较了它们的特性。最后，我们讨论并预测了混合动力汽车在商业生产中的前景。

关键词:HEV电动车比较

[参考文献]

Antoni szumanowski原创，陈清泉和孙逢春编译，混合动力电动汽车基础，北京理工大学出版社，2001。

2陈，PNGV及其概念车，世界汽车，2000年第8期

3尹德双，陈彤，丰田普锐斯混合动力汽车技术特性分析，上海汽车，2004+02。

4陈清泉，电动车辆、机械制造和自动化的现状和趋势，2003年2月。

5冯安，阿南特·维亚斯，约翰·安德松和丹尼洛·桑蒂尼，混合动力电动汽车的评价，汽车工程师学会论文，2001。SP–1607

6安东尼·g·格拉博斯基、阿伦·k·加乌拉，福特PRODIGY混合动力电动汽车动力总成减重措施，汽车工程师学会论文，2001。SP–1598