【導(dǎo)讀】驅(qū)動(dòng)，故可劃入純電動(dòng)類汽車。而目前電動(dòng)汽車的主要技術(shù)瓶頸在于動(dòng)力電池，低。能量密度和高昂的成本導(dǎo)致了設(shè)計(jì)者在續(xù)駛里程和成本之間難以取舍。整車的成本能夠下降20%，故增程式電動(dòng)車可以作為電動(dòng)汽車的一種過(guò)渡車型。本文主要分析了增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和能量管理策略。的設(shè)計(jì)和發(fā)展有一定指導(dǎo)意義。

　　

【正文】 動(dòng)力源，蓄 電池組為輔助能量源，而增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力源正好與之相反的，但增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力蓄電池組可以像 Plugin 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力蓄電池組從外部電網(wǎng)獲取電能。 從結(jié)構(gòu)形式上看。增程式純電驅(qū)動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與 Plugin 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本上是相似的，但增程式純電驅(qū)動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式較為靈活，增程器單元可以設(shè)計(jì)成拖車式、車載式和插拔式，用戶可根據(jù)實(shí)際駕駛距離選擇是否安裝使用；而 Plugin 混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)中的內(nèi)燃機(jī)部分始終作為附加質(zhì)量存在。 第四章 與其它新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)比較 第 8 頁(yè) 共 30頁(yè) 從結(jié)構(gòu)復(fù) 雜程度上看。增程式純電驅(qū)動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，而 Plugin混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，它既需要考慮原有混合動(dòng)力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，同時(shí)還需要考慮充電系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)的協(xié)調(diào)匹配。 與燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)比較 燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)的概述 燃料電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由燃料電池系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)系等組成，燃料電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)按“多電源”的配置不同，可以分為 4 類。 純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng) 純?nèi)剂想姵仳?qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)中只有燃料電池一個(gè)動(dòng)力源，汽車 的所有功率負(fù)荷都由燃料電池承擔(dān)。純?nèi)剂想姵仉妱?dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)如圖 47 所示 圖 47 純?nèi)剂想姵仉妱?dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng) 燃料電池系統(tǒng)將氫氣與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生的電能通過(guò)總線傳給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能再傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。這種動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)控制和整體布置容易；系統(tǒng)部件少，有利于整車的輕量化；整車的能量傳遞效率高，從而提高了整車的燃料經(jīng)濟(jì)性。但燃料電池功率大、成本高；對(duì)燃料電池系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能和可靠性提出了很高的要求；不能進(jìn)行制動(dòng)能量的回收。 燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū) 動(dòng)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng) 燃料電池 +輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 48 所示。該結(jié)構(gòu)為一典型的串聯(lián)式的混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)。在該動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池和蓄電池一起為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)提供能量，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)。在汽車制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變成發(fā)電機(jī)，蓄電池將儲(chǔ)存回饋的能量。在燃料電池和蓄電池聯(lián)合供能時(shí)，燃料電池的能量輸出變化較為平緩，隨時(shí)間變化波動(dòng)較小，而能量需求變化的高頻部分由蓄電池分擔(dān)。 第四章 與其它新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)比較 第 9 頁(yè) 共 30頁(yè) 圖 48 燃料電池 +輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)由于增加了比功率價(jià)格相對(duì)低廉的多的電池組，系統(tǒng)對(duì)燃料電池的概率要求較燃料電池結(jié)構(gòu)形式有很大的降低，從而大大地降低了整車的成本；燃料電池可以在比較好的設(shè)定工作條件下工作，工作時(shí)燃料電池的效率較高；系統(tǒng)對(duì)燃料電池的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能要求較低；汽車的冷起動(dòng)性能較好，制動(dòng)能量回饋的采用可以回收汽車制動(dòng)時(shí)的部分動(dòng)能，該措施可能會(huì)增加整車的能量效率。但這種結(jié)構(gòu)形式由于蓄電池的使用使得整車的質(zhì)量增加，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性受到影響，這一點(diǎn)在能量復(fù)合型混合動(dòng)力汽車上表現(xiàn)更為明顯；蓄電池充放電過(guò)程會(huì)有能量損耗；系統(tǒng)變得復(fù)雜，系統(tǒng) 控制和整車布置難度增加。 燃料電池與超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng) 這種結(jié)構(gòu)形式與燃料電池 +蓄電池結(jié)構(gòu)相似，只是把蓄電池?fù)Q成了超級(jí)電容。相對(duì)于蓄電池，超級(jí)電容充放電的效率高，能量損失小，比蓄電池功率密度大，在回收制動(dòng)能量方面比蓄電池有優(yōu)勢(shì)，循環(huán)壽命長(zhǎng)，但是超級(jí)電容的能量密度較小。隨著超級(jí)電容技術(shù)的不斷進(jìn)步，這種結(jié)構(gòu)將成為重要的研究課及發(fā)展方向。 燃料電池與輔助蓄電池和超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng) 燃料電池與蓄電池和超級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)如圖 49 所示，該結(jié)構(gòu)也為串聯(lián)式混合動(dòng)力結(jié)構(gòu)。在該動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池、蓄電池和超級(jí)電容一起為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供能量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能傳給傳動(dòng)系，從而驅(qū)動(dòng)汽車前進(jìn)；在汽車制動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)變成發(fā)電機(jī)，蓄電池和超級(jí)電容將儲(chǔ)存回饋的能量。在采用燃料電池、蓄電池和超級(jí)電容聯(lián)合供能時(shí)，燃料電池的能量輸出較為平緩，隨時(shí)間變化波動(dòng)較小，而能量需求變化的低頻部分由蓄電池承擔(dān)，能量需求變化的高頻部分由超級(jí)電容承擔(dān)。在這種結(jié)構(gòu)中，各動(dòng)力源的分工更加明細(xì)，因此它們的優(yōu)勢(shì)也得到了更好的發(fā)揮 。 第四章 與其它新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)比較 第 10 頁(yè) 共 30頁(yè) 圖 49燃料電池 +蓄電池 +超 級(jí)電容聯(lián)合驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 與燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)比較 增程式純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)與燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)相比： 從動(dòng)力系統(tǒng)的制造成本看。燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)制造成本相對(duì)增程式純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)較高，主要是因?yàn)槟壳暗娜剂想姵爻杀咎?，例如：大?guī)模制氫技術(shù)、加氫基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)等。 從動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式來(lái)看。增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式和燃料電池汽車的動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式基本上是相似的。 從動(dòng)力系統(tǒng)組成來(lái)看。增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由增程器，發(fā)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，功率轉(zhuǎn)換器、動(dòng)力蓄電池組、控制器、充電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)等組成，而燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)主要由燃料電池系統(tǒng)（燃料電池系統(tǒng) +超級(jí)電容、燃料電池系統(tǒng) +輔助蓄電池、燃料電池系統(tǒng) +輔助蓄電池 +超級(jí)電容）、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)等組成。 從能量管理策略上看。增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)和燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)都可以實(shí)現(xiàn)制度能量回饋，但增程式電動(dòng)汽車的能量管理策略形式比較多，而燃料電池汽車的能量管理策略形式比較單一。 第五章 總結(jié) 第 11 頁(yè) 共 30頁(yè) 第五章 總結(jié) 本文主要分析了增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和能量管理策略，并闡 述了增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車、傳統(tǒng)純電動(dòng)汽車、傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車、Plugin 混合動(dòng)力汽車、及燃料電池汽車等動(dòng)力系統(tǒng)的不同之處以及動(dòng)力系統(tǒng)的復(fù)雜程度等方面。 第一章主要闡述了增程式電動(dòng)汽車的研究背景以及當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。并簡(jiǎn)單介紹了下什么是增程式電動(dòng)汽車。對(duì)于電池技術(shù)的發(fā)展還不是那么成熟，增程式電動(dòng)汽車作為一種過(guò)渡型汽車，有著很好的發(fā)展前景，我國(guó)業(yè)內(nèi)專家也非常支持發(fā)展增程式電動(dòng)汽車。 第二章主要闡述了增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和幾種增程式電動(dòng)汽車的能量管理策略。 第三章主要闡述了傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的組成；與增程式電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)的比較。從而得出增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、燃油經(jīng)濟(jì)性，排放性能等方面都有著明顯的優(yōu)勢(shì)。 第四章主要簡(jiǎn)單的闡述了傳統(tǒng)純電動(dòng)汽車，傳統(tǒng)混合動(dòng)力汽車、 Plugin 混合動(dòng)力汽車、燃料電池動(dòng)力汽車等新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；與增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)的比較。從而得出增程式電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與其他新能源汽車動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的不同之處以及復(fù)雜程度。 參考文獻(xiàn) 第 12 頁(yè) 共 30頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1] David J Gelman,Thomas L heat engines for range extender hybrid 930041 [2]Van Blarigan P ,Paradiso N,Goldsborough charge pression Ignition with a free piston:A new approach to Ideal Otto Cycle [3] Tate E D,MichaelO Harpster,Peter J electrification of the automobiler 。From convention Hybrid,to Puugin Hybrid,to ExtendedRange Electric Vehicles SAE 2021010458 [4] 嚴(yán)兆大 . 內(nèi)燃機(jī)測(cè)試技術(shù) (修訂版 )[M]. 浙江 : 浙江大學(xué)出版社 , 1993． 145～ 149 [5] 熊明杰 .純電動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)選擇與匹配 汽車工程師 [6] 陸政德 .環(huán)保型（蓄電池 +超級(jí)電容器）純電動(dòng)車動(dòng)力系統(tǒng) 汽車與配件 [7] 劉文華 .混合動(dòng)力汽車動(dòng)力系統(tǒng)選型分析 汽車工程師 [8] 陳沛 Plugin 燃料電池車用電池系統(tǒng)開發(fā) 上海汽車 [9] 宋珂 .增程式純電驅(qū)動(dòng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)研究 汽車技術(shù) [10] 陳家 瑞 .汽車構(gòu)造（上） [M]. 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 , [11] 張桂連 .基于行駛工況的混合動(dòng)力汽車參數(shù)匹配、控制策略研究及仿真平臺(tái)搭建 [D]。華南理工大學(xué) 。2021 年 [12] 徐小東 ,張炳力 .混合動(dòng)力技術(shù)與未來(lái)汽車的發(fā) 展 [J]。安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 )。2021 年 03 期 [13] 崔勝民 . 新能源汽車技術(shù) . 北京 :北京大學(xué)出版社 . 導(dǎo)師簡(jiǎn)介 何超，男， 1980 年 6 月生，工學(xué)博士，副教授，碩士生導(dǎo)師。主要從事汽車與發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染及控制、替代燃料燃燒與排放等方面的研究工作。講授《汽車排放及污染》、《汽車電子控制系統(tǒng)及檢修》、《工程熱力學(xué)》等本科生課程以及《微控制器原 導(dǎo)師簡(jiǎn)介 第 13 頁(yè) 共 30頁(yè) 理及應(yīng)用》、《汽車電子學(xué)》等研究生課程。 近年來(lái)，主持科研項(xiàng)目 5 項(xiàng)，包括國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目、中國(guó)博士后科學(xué)基金面 上項(xiàng)目、云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目等。參與科研項(xiàng)目 10 余項(xiàng)，包括國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目，國(guó)務(wù)院普查辦公室立項(xiàng)、國(guó)家環(huán)保部組織的第一次全國(guó)污染源普查課題中的“全國(guó)機(jī)動(dòng)車污染源排放系數(shù)測(cè)算”項(xiàng)目，北京市重大公益類項(xiàng)目等。近年來(lái)，在《 Atmospheric Environment》、《 International Journal of Energy Research》、《 fuel》、《內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào)》，《環(huán)境科學(xué)》，《內(nèi)燃機(jī)工程》等刊物公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文 30 余篇，其中 SCI 檢索 4 篇， EI 檢索 8 篇。出版論著《進(jìn)口汽車故障 維修例解》一本，由北京理工大學(xué)出版社出版。 致謝 本 學(xué)士學(xué)位 論文是在我的指導(dǎo)老師 何超 老師的親切關(guān)懷與細(xì)心指導(dǎo)下完成的。從課題的選擇到論文的最終完成， 何超 老師始終都給予了細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持，并且 很有 耐心指導(dǎo) 我的 論文。值得一提的是， 何超 老師 知識(shí)淵博， 宅心仁厚，閑靜少言，不慕榮利，對(duì)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)，在他的身上，我們可以感受到一個(gè)學(xué)者的嚴(yán)謹(jǐn)和務(wù)實(shí)， 致謝 第 14 頁(yè) 共 30頁(yè) 這些都讓我們獲益菲淺，并且將終生受用無(wú)窮。畢竟 “ 經(jīng)師易得，人師難求 ” ，希望借此機(jī)會(huì)向 何超 老師表示最衷心的感謝！ 最后要感謝的是 我的父母，他們不僅培養(yǎng)了我對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)文化的濃厚的興趣，讓我在漫長(zhǎng)的人生旅途中使心靈有了虔敬的歸依，而且也為我能夠順利的完成畢業(yè)論文提供了巨大的支持與幫助。在未來(lái)的日子里，我會(huì)更加努力的學(xué)習(xí)和工作，不辜負(fù)父母對(duì)我的殷殷期望！我一定會(huì)好好孝敬和報(bào)答他們 。 在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助， 謝謝你們。