基本信息
- 项目名称：
- 车用电辅助式混合动力驱动系统
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 传统的混合动力汽车结构复杂、成本高。本作品是在原有前置发动机驱动汽车上，加一套后置电机驱动系统，两套驱动装置单独工作。电驱动适用于低速、短距离和小加速的城市工况，实现汽车的低排放、低油耗和低噪声；发动机驱动适用于高速、长距离和大加速的行驶工况，使其处于较高效率区，提高行驶的燃油经济性。驱动系统动力切换基于驾驶员判断工况后操作动力转换开关以及控制系统对行驶参数的判断。本系统改装成本低、实用可靠。
- 详细介绍：
- 传统的混合动力汽车采用复杂的控制系统和机械结构，需要大功率电子器件，其成本较高。本作品是在原有的前置发动机驱动汽车上，加一套后置电机驱动系统，两套驱动装置之间没有动力连接、单独工作，并保持了原有的汽车性能不降低。在系统中用油门踏板及相应的控制单元代替传统的油门踏板，该油门踏板及控制器分别根据行驶条件确定的工况分别控制发动机和电动机。而工况的转换基于驾驶员人工判断操纵动力转换开关，以及相应的动力转换装置中的控制系统对行驶参数的判断，实现双保险。由于电驱动系统适合城市工况的低速、短距离、小加速度的行驶要求，可选用较小功率的电机和较小容量的电池，满足在城市工况运行下采用电机驱动以实现零排放、零耗油量、低噪声等优点；成本较低（3万左右），但实现了汽车在复杂城市工况下的经济性行驶需求，真正的实现了油耗的降低和排放减少，具有实用价值和市场前景。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 目的和基本思路 本产品主要基于城市工况下，传统汽车长期低速短距离行驶时发动机处于低效率、高油耗状态下运行。纯电动汽车由于续驶里程较短且充电较长而不便于推广。现有的串联混合动力和并联混合动力汽车匹配的大功率电机和功率器件、大容量动力电池其成本较高，机械结构复杂，控制难度大，且机电耦合不能达到理想的效果。为此我们设计一种改装方案，在原有的前置发动机驱动汽车加装一套后置电机驱动系统。该系统在原有总体结构的基础上直接驱动后轮，结构简单，成本低，3万左右。该系统不降低原有汽车性能，同时减少燃油消耗和降低排放，适应城市低速、短距离行驶工况的需求。 创新点 1 不用机电耦合装置实现发动机与电动机两种动力驱动 2 电控单元加驾驶员的主观判断构成控制策略 3 低成本实现城市工况节约燃油减少排放 技术关键 1 动力切换装置 该控制器相当于混合动力汽车多能源控制器，需保证工况切换时行驶参数的平稳交替，且考虑工作可靠性和电磁兼容性。 2 发动机启停控制 在变速器操纵杆置于空挡时，按下手动动力切换开关，发动机被停止供油，后轮以电机驱动模式工作。当手动动力切换开关恢复到发动机驱动模式时，发动机立刻被起动机启动，进入发动机驱动状态，等待驾驶员挂挡。 3 能量回馈时电池的保护 主要技术指标 1 电机功率：8kw 2 电机峰值效率：0.94 3 电池容量：16AH 4 电池电压：288V 5 续驶里程：30.2km 6 最大车速：不低于50km/h
科学性、先进性
- 1、冷启动、低速工况或短距离行驶时（如汽车挪位等），采用电机驱动，输出动力平稳，无需消耗燃油。 2、高速工况或长距离行驶时，采用发动机驱动，保证发动机在最佳的工作状态下工作，可很大程度上节省燃油。 3、当前驱汽车底盘较高时，电机通过主减速器与后驱动桥相连，便于安装和实现。当前驱汽车底盘较低时，采用轮毂式电机结构紧凑，改动较少。 4、采用油门踏板加动力转换装置来控制发动机和电机的工作.其作用相当于混合动力汽车的多能源控制器,但比其结构简单,可靠性高.
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 实物简化模型已完成，目前样机正在制作中。
技术转让方式
- 技术入股，合作生产。
作品可展示的形式
- 实物样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本系统是基于传统汽车基础上进行改装，其成本约3万元，与现有的混合动力相比，具有结构简单、易于实现、经济实用可靠、通用性强等特点。由于本系统是在原有的前置发动机驱动汽车上，加装一套后置电机驱动系统，两套驱动装置能互不干涉单独工作。故该系统不降低原有汽车的动力性，同时能减少燃油消耗和降低排放，能满足城市的低速、短距离复杂工况的要求，符合当前汽车工业节能减排的发展趋势。 市场优势： 1、成本低，可行性高 2、结构简单，易于实现 3、节能环保 4、应用广泛
同类课题研究水平概述
- 1997年底日本丰田公司推出世界上首辆商品化混合动力轿车。自第一辆丰田Prius上市到现在已经有13年，丰田混合动力汽车在全世界的销量也已经超过了200万辆。2010年丰田又推出第三代Prius，进一步提升了整车动力性能和燃油经济性。 国内研究现状分析，国内混合动力轿车的开发起步较晚，混合动力汽车研究始于2001年启动的“十五”863计划电动车重大专项，该专项包含混合动力轿车和客车研究的专项子课题。作为电动汽车三大关键技术：多能源动力总成控制系统、驱动电机和动力电池，在863计划资助和产、学、研各单位的努力下，自主攻关，取得了重大进展，实现了从无到有的突破，在系统实现、控制算法设计等方面都有了一定的积累。目前一汽、东风、奇瑞和长安等汽车制造厂家都在进行混合动力轿车的研发，相继推出HEV样车，其中有些已实现产品化。 一汽红旗牌混合动力轿车采用混联方案，通过三轮样车开发，整车技术指标达到开发要求。动力总成为双电机混联结构，采用电控发动机、AMT自动变速器、交流感应电机、镍氢动力电池组。该车0-100km/h的加速时间小于14s， ECE工况法测得燃油消耗为4.9L/100km。 东风电动车辆股份有限公司推出的混合动力轿车EQ7200HEV采用了以AMT为核心的机电耦合方式，开发经历了功能样车、性能样车和产品样车3个阶段。完成了13辆样车的开发，其中包括1辆功能样车、2辆部分性能样车、2辆全性能样车、5辆定型样车和3辆示范样车。性能样车城市工况油耗为7.2L/100km， 0-100km/h的加速时间小于14s。 长安推出了中度混合的混合动力轿车杰勋和志翔，都采用1.5L发动机、额定功率13kW的ISG电机和144V 6.5Ah的镍氢电池。目前已经有杰勋HEV在重庆、南昌、杭州、昆明等13个城市区域中已经广泛开展示范运行，涉及政府机关公务用车、出租车行业。其中重庆有300余辆，昆明50多辆，南昌近200辆，截止目前，已累计投放近500多辆，累计里程达719万公里。
