2010—2011汽车工程学院内燃机导论论文PAGE\*MERGEFORMAT-6-新能源汽车三种技术路径——HEV、PHEV、EV汽车工程学院热能与动力工程(汽车发动机)42091214姜霖【摘要】HEV——混合动力装置，指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式，动力性好，排放量低，电能的来源都是发动机；PHEV——插电式混合动力汽车，主要使用电能运行，发动机只是作为辅助运行系统，具有能够更充分地利用电能而减少传统石化燃料消耗的技术优势；EV——纯电动汽车是完全由可充电电池提供动力源的汽车。主题词：HEVPHEVEV能耗1前言近年来，世界汽车保有量急速增长，传统的内燃机汽车不仅对人类的环境带来严重危害，并且造成了巨大的能源消耗。环境保护的迫切性和石油储量日见短缺的压力，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、新能源和新动力的探索，以节能环保低碳为主要目的电动汽车成为最主要的选择之一。HEV是指采用了两种动力装置(内燃机和电动机)，通过储能装置(蓄电池等)和控制系统对能量的调节，能实现最佳的能量分配，达到整车的低排放、低油耗和高性能的汽车。它融合了燃油汽车和电动汽车的优点，是最具有市场价值的低排放和低油耗汽车。PHEV是指可以利用外接电网为汽车蓄电池充电的混合动力汽车，其车辆系统的功能结构介于HEV和EV之间，兼备燃料发动机和可充放的电力储能装置，同时还与EV一样，直接连接到电网上给电池充电。PHEV比普通的HEV有更大的电池容量，可以在纯电动状态下行驶更长时间，同时采用更小排量发动机，显著降低油耗，降低汽车排放。EV只由电池提供动力源，具有无污染、低噪声、结构简单、使用维修方便、能量转换效率高以及节省石油资源等优点，但电动汽车现状是其技术瓶颈难以突破，难以普及。2HEV混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能，混合动力系统正逐渐向集成化混合动力总成系统发展。混合动力汽车的驱动系通常由不多于两个的动力系组成，为了回收在传统内燃机车辆中以热形式小号的部分制动能量的目的，通常的混合动力驱动系含有一个双向的能源及其能量变换器。如图一展示了混合动力驱动系的概念以及可能发生的各种动力流通路。根据不同的负载需要，混合动力的工作模式可分为一下9种：动力系Ⅰ单独向负载提供动力、动力系Ⅱ单独向负载提供动力、动力系Ⅰ和Ⅱ同时向负载提供动力、动力系Ⅱ由负载获得功率(制动再生能量)、动力系Ⅱ从动力系Ⅰ中获得能量、动力系Ⅱ从动力系Ⅰ和负载中同时获得能量、动力系Ⅰ同时向负载和动力系Ⅱ提供动力、动力系Ⅰ向动力系Ⅱ提供动力、动力系Ⅰ向负载提供动力同时负载向动力系Ⅱ提供功率。混合动力电动汽车中，各种电驱动系的运行模式形成了优于单动力系车辆的更多灵活性。由于特有的结构和控制系统，对每一特定运行工况都有专用模式，所以能够优化车辆的全面性能、效率和排放。此外，混合动力电动汽车根据动力传输路线可分为以下4种形式：串联式、并联式、混联式和复合式，其结构如图2所示。混合动力系统实现节油主要通过以下途径：发动机起动/停机、发动机工作点优化、制动能量回收、发动机Downsize。混合动力系统现在已经装备于多种车型上，混合动力汽车也已经在多个城市行驶，由下表的循环工况可以看出，城市工况中车辆一般处于缓加速和缓减速的工作状态，而混合动力汽车利用电机进行制动配合即可基本满足该循环工况下制定性能要求。中国典型城市公交循环统计结果3PHEV传统HEV驱动能量的最终来源实际上还是只有燃料发动机一个，除了制动能量回收之外，电池为驱动车辆所提供的能量归根结底都来自于发动机的动力输出，而只是利用电池充放电对发动机工作状态进行优化以实现动力系统的较高效率以及较低的尾气排放。所以传统HEV的驱动主要还是依靠燃料发动机，即使系统配备良好，所能实现的节油效果也是有限的。一般以为，相对于使用实话燃料的发动机，电能更为高效、清洁，从这个前提是出发，HEV应该尽量多消耗电能，少使用石化燃料，因此PHEV的概念被提出，PHEV不仅可以降低人类对石油资源的依赖,而且能够有效减少温室效应气体的排放。PHEV已经作为PNGV中实现车辆节能减排的重要技术途径之一，各国汽车界均将PHEV作为重要的发展方向，大力投入技术开发。PHEV在车辆技术特点上介于EV和传统HEV之间，具备电机和发动机两个驱动力，可以利用外部电网对车辆动力蓄电池进行充电。同时，PHEV在功能上具有以下特性：a.PHEV通常具备相当的纯电动持续行驶能力，所使用电池容量比传统HEV大。根据所要求的纯电动续驶能力大小的不同，电池容量差异也比较悬殊。美国能源部2006年的研究表明，纯电动续驶能力达到20Km的PHEV(简称PHEV20)可以减少50%的燃