文 献 综 述
1.课题的研究背景和意义
随着人类社会的不断进步及科学技术水平显著提高,全球化石能源的高度开发利用使化石能源的短缺问题急剧加快。近年来,全世界人均汽车保有量快速增长,汽车在给人类出行带来巨大便利的同时,其石油燃烧、整车噪声、尾气排放也给社会环境带来巨大污染。零排放、零污染的电动汽车( electric vehicle,EV)成为了当下的热门。但是因电动汽车的蓄电池能量密度较低,满电状态续航里程距离与传统内燃机汽车满油状态续航距离相比相差甚远。为了延长电动汽车的续航里程,将燃油发动机和电机组成的发电机组作为增程器( range extender,RE) ,与动力蓄电池一起构成动力源[1]。
增程式电动汽车(E-REV)解决了纯电动汽车的问题,蓄电池和发动机作为驱动装置的动力源,分割了用电与用油的时间。增程式纯电动汽车具有两种工作模式:纯电动模式和增程模式,电能是驱动增程式电动汽车的主动力能源,汽油则是辅助动力源,只有当蓄电池电能不足时,发动机才开始工作为驱动装置提供驱动力,驱动车辆继续行驶,增加汽车行驶里程。增程模式下,发动机在最佳工作曲线下带动发电机发电,根据蓄电池需求既可以连续充电,又可以带动电机驱动汽车行驶,尤其在长途行驶中优势更加明显。虽然这种车型配备有发动机,但是由于驱动汽车行驶的动力完全由驱动电机供给,发动机/发电机组的作用是对纯电动汽车的增程,这种结构形式的电动汽车可以看作是在车上进行部分充电,称为增程式电动汽车。
2.增程式电动汽车的国内外研究现状
2.1国外研究现状
近十几年来,经济全球化使各国家联系越来越密切,整个世界俨然成为一个整体,自然资源短缺与生态环境恶化成为全世界日益关注的问题。全世界对全球二氧化碳排放量的关注度一直居高不减,各国家开始采取积极措施以降低二氧化碳排放量,其中电动汽车不仅可以减少尾气排放带来的污染,同时,电动汽车的投入也可以降低燃油汽车的保有量。特别是近十年来, 有关新能源汽车的技术取得长足进展[2],日本、美国和欧洲各发达国家先后探索出适合各自国家的电动车技术发展策略。
2015年福特汽车公司推出了Ford Fusion插电式混合动力汽车,其动力方面搭载了2.0L自然吸气发动机和电动机组成的混合动力系统,该系统最大输出功率145kW。车辆配备了容量为7.6kWh锂电池组给电动机提供动力,纯电动模式下续航里程为35km。
2016年克莱斯勒发布了Pacifica插电式混合动力车型,其动力方面搭载了3.6LV6发动机与电动机组合的混动系统,其中发动机最大功率为185kW,用于辅助的电动机由容量为16kWh的电池组驱动,纯电动续航里程为48km。
2007年美国通用汽车公司在底特律举办的国际车展上推出了世界上首款增程式电动汽车—雪佛兰Volt[3]。2016年1月,通用汽车推出了基于Bolt概念打造的BoltEV纯电动车,动力系统搭载了一台单体电动马达和一套与LG合作研发的60kWh锂离子电池组,最大马力和扭矩达到了200hp和360Nm,最高时速达到146km/h,充满电情况下可行驶321公里。2016年底又推出了凯迪拉克CT6插电式混动车型。该车搭载了一台2.0T发动机和两台最大功率74kW的电动机组成的插电式混合动力系统,综合最大输出功率250kW,扭矩达586Nm,0-96km/h加速时间为5.2s,纯电动模式下可行驶48km。
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