世界上第一辆以汽油为燃料的汽车由德国人卡尔·本茨(Karl Benz)于1885年研制成功。自诞生100多年来,内燃机汽车的发展速度不断加快,是现代工业技术最重大的成就之一。迅速发展的汽车工业不仅在满足人们日常生活的许多需求上作出了重大贡献,同时还与其他服务于它的工业一起,构成了世界经济的支柱,给人类带来了巨大的经济效益。汽车普及程度及技术水平已经成为衡量一个国家或地区经济发展程度的标志。但随之而来的是能源危机和严重的环境污染,各国制定的汽车排放法规越来越严格,使得开发新型低油耗、低排放汽车成为世界汽车工业发展的紧迫任务[1]。
电动汽车因其在环保节能方面所具有的不可比拟的优势,迅速成为各国政府和汽车行业的研发热点。电动汽车主要包括纯电动汽车(Electric Vehicle,EV)、燃料电池汽车(Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV)和混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)。由于电池技术的限制,融合了传统内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力汽车,因其低油耗、低排放、高性能、续驶里程长等方面的综合优势,成为全球范围内新型汽车的开发热点,是解决当前能源和环境问题切实可行的过渡方案[2]。
国际能源组织(International Energy Agency,IEA)曾对混合动力汽车作出定义,即能量与功率传送路线具有如下特点的汽车称为混合动力汽车[3]:
1)传送到车轮推进车辆运动的能量,至少来自两种不同的能量转换装置(例如内燃机、燃气涡轮、斯特林发动机、电动机、液压马达、燃料电池);
2)这些转换装置至少要从两种不同的能量存储装置(例如燃油箱、蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等)吸取能量;
3)从储能装置流向车轮的这些通道,至少有一条是可逆的(既可放出能量,也可吸收能量),并且至少还有一条是不可逆的;(www.xing528.com)
4)如果可逆的储能装置供应的是电能,则称为混合动力电动车。
依据IEA的定义,通过不同的组合方式,可以得到各式各样的混合动力汽车,但目前市场上所推出的混合动力汽车基本是以发动机作为不可逆储能装置,以蓄电池作为可逆储能装置的混合动力电动汽车。本研究所涉及的混合动力汽车均是指“油-电”混合动力电动汽车。
混合动力汽车采用发动机、蓄电池和电动机作为混合动力源,通过先进的控制策略,混合动力源得到有机的结合,使发动机尽可能工作在高效低排放区域。在汽车制动时,通过电机工作象限的调整回收部分整车制动能量,从而改善汽车在各种行驶工况下的燃油经济性、尾气排放以及其他使用性能。混合动力汽车克服了传统内燃机汽车和纯电动汽车的缺点,具有高性能、低能耗和低污染物排放的特点,在技术经济环境等方面有明显的优势。
我国高度重视混合动力技术的发展。“十五”期间,国家设立了“电动汽车重大科技专项”,确定了“三纵三横”的研发布局;“十一五”期间,设立“十一五”863节能与新能源汽车重大项目,重点对混合动力产业化技术进行支持;科技部发布的《电动汽车科技发展“十二五”专项规划(摘要)》中更提出:“为满足更为严格的节能减排法规目标要求,应尽快推进混合动力技术的应用。”
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