混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2詳解-共59頁課件

1、項(xiàng)目二 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車學(xué)習(xí)目標(biāo) 熟悉混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本概念； 了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類，并明確混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 的優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)習(xí)任務(wù)描述通過本次學(xué)習(xí)，了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本概念，明確混合動(dòng)力電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別；了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的不同分類方式；明確混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在新能源汽車發(fā)展中的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4. 混合動(dòng)力

2、電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例引導(dǎo)問題1： 什么是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車？混合動(dòng)力汽車通常是指由不同動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的汽車，包括油電混合動(dòng)力汽車、氣電混合動(dòng)力汽車。目前天然氣汽車通常也是油氣混合動(dòng)力的一種。本文主要介紹油電混合動(dòng)力汽車?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車（Hybrid Electrical Vehicle，簡(jiǎn)稱HEV）是指同時(shí)裝備兩種動(dòng)力來源熱動(dòng)力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或者柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動(dòng)力源（電池與電動(dòng)機(jī)）的汽車。通過在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上使用電機(jī)，使得動(dòng)力系統(tǒng)可以按照整車的實(shí)際運(yùn)行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。引導(dǎo)問題1： 什么是混合動(dòng)力電動(dòng)汽

3、車？混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是介于內(nèi)燃機(jī)汽車和電動(dòng)汽車之間的一種車型，是內(nèi)燃機(jī)汽車向純電動(dòng)汽車過渡的車型?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車盡管不能實(shí)現(xiàn)零排放，但其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性以及排放等性能能夠在一定程度上緩解汽車發(fā)展與環(huán)境污染、能源危機(jī)的矛盾。與傳統(tǒng)汽車的最大區(qū)別在于其動(dòng)力系統(tǒng)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車通常至少擁有兩個(gè)動(dòng)力源和兩個(gè)能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車（視頻）引導(dǎo)問題1： 什么是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車？根據(jù)2019年頒布的QC/T 8372019混合動(dòng)力電動(dòng)汽車類型，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的有多種分類方式：根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量流和功率流的配置結(jié)構(gòu)關(guān)系，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。按照兩種不同能量的搭配比例不同，混

4、合動(dòng)力電動(dòng)汽車可分為微混合型、輕度混合型、中度混合型及重度混合型。按照外接充電能力，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車分為可外接充電型（插電式）、不可外接充電型。引導(dǎo)問題2： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有哪些分類？引導(dǎo)問題3： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)缺點(diǎn)各有哪些？?jī)?yōu)點(diǎn)分析：混合動(dòng)力技術(shù)被公認(rèn)為是目前最可行、最現(xiàn)實(shí)的節(jié)能技術(shù)，而混合動(dòng)力電動(dòng)汽車也是目前世界上唯一能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保型汽車，這是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的最大優(yōu)勢(shì)所在，具體地：1. 排放性能良好2. 動(dòng)力性能佳3. 耗油量低4. 對(duì)電池的性能要求相對(duì)較低引導(dǎo)問題3： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)缺點(diǎn)各有哪些？缺點(diǎn)分析：由于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車仍需要燃燒汽油，因此無法從根本上擺脫對(duì)石

5、油的依賴和徹底解決環(huán)保問題，也因此混合動(dòng)力電動(dòng)汽車沒有太大的市場(chǎng)號(hào)召力?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的生產(chǎn)成本比內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的成本更高?；旌蟿?dòng)力車需要配置普通汽車并不需要的昂貴配件，例如龐大笨重的電池組、電力發(fā)動(dòng)機(jī)以及精密的電子控制模板。另外受限于動(dòng)力電池與能量?jī)?chǔ)存等技術(shù)難題，以及充換電站等基礎(chǔ)配套設(shè)施目前未完善，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車要得到大規(guī)模發(fā)展尚需要一定的時(shí)間。學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、

6、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)三個(gè)動(dòng)力總成，以串聯(lián)方式組成其動(dòng)力單元系統(tǒng)。下圖為串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能原理圖。引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車功能部件分布引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式的工作模式通常有三種：純電動(dòng)模式、純發(fā)動(dòng)機(jī)模式、混合模式。純電動(dòng)模式即發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，車輛行駛完全依靠電池組供電驅(qū)動(dòng)；純發(fā)動(dòng)機(jī)模式則僅在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況下驅(qū)動(dòng)車輛，蓄電池電力充足時(shí)作為儲(chǔ)備，不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)為其充電；混合模式，即整車動(dòng)力是通過發(fā)動(dòng)機(jī)與電池組共同提供。引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運(yùn)行工況，主要用于客車。

7、下圖為中通串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)公交車。引導(dǎo)問題2： 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)圖并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低。本田的Accord和Civic采用的是并聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。 并聯(lián)型HEV的特點(diǎn)：汽車可由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)或者各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)是兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)行駛，又可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，在功率需求較大時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)全混合動(dòng)力行駛，在停車狀態(tài)下可進(jìn)行外接充電。但以何種方式將兩處動(dòng)力得到融合呢？并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以兩

8、動(dòng)力源的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率為對(duì)象進(jìn)行耦合。按耦合對(duì)象不同，可分為轉(zhuǎn)矩耦合、轉(zhuǎn)速耦合、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩耦合。從結(jié)構(gòu)上而言，則主要有兩軸式、單軸式結(jié)構(gòu)。引導(dǎo)問題2： 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)在這種結(jié)構(gòu)中，傳動(dòng)裝置通常設(shè)計(jì)在電動(dòng)機(jī)后端，電動(dòng)機(jī)通過離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，要實(shí)現(xiàn)同步調(diào)節(jié)，電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍必須一致，因此僅適用于小型電動(dòng)機(jī)。1.轉(zhuǎn)矩耦合兩軸式轉(zhuǎn)矩耦合結(jié)構(gòu)另一種轉(zhuǎn)矩耦合兩軸結(jié)構(gòu)形式為分離軸設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)分別為車輛提供動(dòng)力。其發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式與常規(guī)汽車一樣，僅是將電動(dòng)機(jī)作為另一動(dòng)力源對(duì)車輛輸出轉(zhuǎn)矩。此種結(jié)構(gòu)會(huì)減少車輛的乘座空間，且不能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)蓄電池充電。1.轉(zhuǎn)矩耦合分離軸結(jié)

9、構(gòu)轉(zhuǎn)矩耦合的單軸式并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，通常有兩種結(jié)構(gòu)形式，如右圖所示。兩種結(jié)構(gòu)形式最大的區(qū)別在于電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)裝置的位置關(guān)系，且此時(shí)采用的電動(dòng)機(jī)兼具發(fā)電機(jī)功能，且其轉(zhuǎn)子起著轉(zhuǎn)矩耦合的作用。1.轉(zhuǎn)矩耦合對(duì)于轉(zhuǎn)速耦合的并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車而言，其關(guān)鍵的兩種轉(zhuǎn)速耦合部件：一是行星齒輪機(jī)構(gòu)，二是具有浮動(dòng)定子的電動(dòng)機(jī)（也稱為傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)），2.轉(zhuǎn)速耦合兩種轉(zhuǎn)速耦合部件轉(zhuǎn)速耦合混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要優(yōu)點(diǎn)在于兩種動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)速是解耦的，因此二者的轉(zhuǎn)速是可以自由地進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.轉(zhuǎn)速耦合行星齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速耦合并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)2.轉(zhuǎn)速耦合傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速耦合的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合相結(jié)合，

10、形成復(fù)合型混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合狀態(tài)可交替運(yùn)行。3.轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合配置行星齒輪機(jī)構(gòu)的復(fù)合型混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系結(jié)構(gòu)3.轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合配置傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的復(fù)合型混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合本田IMA系統(tǒng)是非常典型的并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，至今已發(fā)展到第六代并應(yīng)用在本田最新的CR-Z、思域、飛度等車型上。IMA系統(tǒng)由4個(gè)主要部件構(gòu)成，其中包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、CVT變速箱以及IPU智能動(dòng)力單元組成。應(yīng)用IMA動(dòng)力系統(tǒng)的本田CR-Z混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速耦合復(fù)合型的動(dòng)力系統(tǒng)，它具有優(yōu)于串聯(lián)式和并聯(lián)式（單一轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速耦合）混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。引導(dǎo)問題3

11、： 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)圖混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)在于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)構(gòu)或通過齒輪系，或采用行星輪式的結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電動(dòng)機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。與并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。唯一的缺點(diǎn)就是價(jià)格高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)組成的，由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大動(dòng)力總成組成。引導(dǎo)問題3： 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)引導(dǎo)問題3： 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的

12、結(jié)構(gòu)實(shí)例學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例引導(dǎo)問題1： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理能量管理是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的核心，其功能在于，當(dāng)滿足汽車基本技術(shù)性能（動(dòng)力性、平順性等）、成本等要求的前提下，根據(jù)各部件特性及汽車的行駛工況，實(shí)現(xiàn)能量在能源轉(zhuǎn)換（發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能裝置、功率變換裝置、動(dòng)力傳遞裝置、發(fā)電機(jī)等）之間的最佳線路流動(dòng)，使整車的能源利用率達(dá)到最優(yōu)，提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的能量轉(zhuǎn)換裝置包括發(fā)電裝置（發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)）、動(dòng)力電池、功率變換裝置、動(dòng)力傳

13、遞裝置、充放電裝置等。能量傳統(tǒng)路線通常有四類：由發(fā)電裝置到車輪；由動(dòng)力電池到車輪；由發(fā)電裝置到能量?jī)?chǔ)存裝置，再到車輪；由車輪到能量?jī)?chǔ)存裝置（能量回收）。引導(dǎo)問題2： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的運(yùn)行模式從能源消耗與排放的角度，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車須滿足以下要求：車輛應(yīng)根據(jù)行駛工況對(duì)能量的需要，合理分配發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力電池的能量，達(dá)到最佳的燃料消耗與排放效果；在復(fù)雜行駛工況下，盡可能減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速的變化、關(guān)閉與起動(dòng)的次數(shù)，盡量避免發(fā)動(dòng)機(jī)在低于一定轉(zhuǎn)速和負(fù)荷時(shí)運(yùn)行；從動(dòng)力電池的使用壽命的角度，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車還須保證動(dòng)力電池的SOC與電壓在安全范圍內(nèi)。引導(dǎo)問題2： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的運(yùn)行模式根據(jù)動(dòng)力電池與發(fā)動(dòng)機(jī)

14、在運(yùn)行過程中能量供應(yīng)的主次，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要有兩種運(yùn)行模式：第一種主要利用動(dòng)力電池的電能驅(qū)動(dòng)車輛。僅當(dāng)電池SOC降低于最小限值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)才運(yùn)行，且保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最高效率區(qū)以輸出恒定功率的方式工作，當(dāng)動(dòng)力電池SOC升至最大限值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī) 。這種模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)的啟閉出現(xiàn)在車輛的行駛過程中，較為頻繁時(shí)，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效率。第二種模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)在行駛過程中起到主要作用，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作并盡可能供應(yīng)車輛行駛所需的電能，同時(shí)保持動(dòng)力電池SOC處于規(guī)定范圍內(nèi)。動(dòng)力電池起負(fù)荷調(diào)節(jié)的作用，僅在制動(dòng)能量回收、起動(dòng)、加速條件下發(fā)揮作用。這種模式下，電池的充放電量較小，能量損失最小。但發(fā)動(dòng)機(jī)不能在最佳轉(zhuǎn)速

15、和負(fù)荷下工作，排放差，效率也較低。引導(dǎo)問題3： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量控制策略根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車特點(diǎn)，其能量管理的側(cè)重有所不同：1 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理控制策略發(fā)動(dòng)機(jī)要經(jīng)由電動(dòng)機(jī)才能將動(dòng)力傳遞給車輪，整車的控制策略目標(biāo)是使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率區(qū)和排放區(qū)工作，主要采用靜態(tài)邏輯門限控制策略，較為典型的有恒溫模式（發(fā)動(dòng)機(jī)開關(guān)控制策略）、峰值電源最大荷電狀態(tài)的控制策略2 并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理控制策略實(shí)際是在一定約束條件下的燃油與排放的最優(yōu)控制疸。引導(dǎo)問題3： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量控制策略3 混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理控制策略低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用串聯(lián)式混合動(dòng)力電

16、動(dòng)汽車能量控制策略；高速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量控制策略。由于混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量控制綜合了串聯(lián)式與并聯(lián)式的特點(diǎn)，因此這也成為了目前應(yīng)用成功的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車采用較多結(jié)構(gòu)類型。此法能較好地實(shí)現(xiàn)汽車各項(xiàng)性能指標(biāo)，使發(fā)動(dòng)機(jī)不受汽車行駛狀況的影響，保持在最高效率狀態(tài)下工作或自動(dòng)關(guān)閉，從而有效降低排放。但是這些能量控制策略技術(shù)復(fù)雜，配套的硬件設(shè)計(jì)與制造成本也較高。學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例引導(dǎo)問題1： 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？

17、混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是集整車技術(shù)、電力拖動(dòng)、新能源及新材料等高新技術(shù)于一體的高新集成產(chǎn)物。為實(shí)現(xiàn)其高效能、低排放目標(biāo)，行業(yè)內(nèi)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展集中于發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池與能量管理、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制、整車技術(shù)等方面。本田混合動(dòng)力電動(dòng)汽車系統(tǒng)演示（視頻）引導(dǎo)問題2： 發(fā)動(dòng)機(jī)由于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)需要頻繁起動(dòng)或關(guān)閉，為滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，混合動(dòng)力車用發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)從傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)追求的高功率轉(zhuǎn)向了高效率，將功率的調(diào)峰任務(wù)交由驅(qū)動(dòng)電機(jī)完成。從發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史來看，自四沖程內(nèi)燃機(jī)誕生至今，如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是發(fā)動(dòng)機(jī)工程師們一直努力研究的課題。目前采用內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)基本上都對(duì)其發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)

18、計(jì)或重大改進(jìn)。例如豐田的Prius的1.5L汽油機(jī)采用高效率、高膨脹比阿特金森工作循環(huán)、緊湊型傾斜式擠氣燃燒室以及鋁合金缸體，并結(jié)合了可變氣門正時(shí)技術(shù)另外，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車還可以選用燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)等其他熱機(jī)，利用它們各自的優(yōu)勢(shì)，可以構(gòu)成不同特點(diǎn)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。引導(dǎo)問題2： 發(fā)動(dòng)機(jī)引導(dǎo)問題2： 發(fā)動(dòng)機(jī)Prius1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)豐田CAMRY混合動(dòng)力版動(dòng)力電池必須同時(shí)具有高能量密度、高功率密度的特點(diǎn)，以便車輛在加速或爬坡時(shí)能提供較大的峰值功率。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力電池的具體要求如下：1.大功率充放電的能力。2.充放電效率。3.混合動(dòng)力系統(tǒng)的電池應(yīng)當(dāng)在快速充放電和充放電過程變工況

19、的條件下保持性能的相對(duì)穩(wěn)定。此外，作為車用動(dòng)力電池，還有一些基本要求電壓、質(zhì)量比能量和體積比能量、免維護(hù)性以及成本。引導(dǎo)問題3： 動(dòng)力電池與能量管理目前，鎳氫電池和鋰離子電池己經(jīng)可以達(dá)到混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的使用要求，但仍有價(jià)格高或壽命不長(zhǎng)等缺陷。Prius即采用鎳氫電池，國(guó)內(nèi)比亞迪采用其自主研發(fā)的鋰離子電池，因采用的材料含F(xiàn)e，其命名為鐵電池。引導(dǎo)問題3： 動(dòng)力電池與能量管理豐田公司在最新款插電式Prius首次采用了鋰離子電池作為其蓄電池，為整車提供動(dòng)力。除了動(dòng)力電池外，各大汽車公司亦開發(fā)了其它類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車儲(chǔ)能技術(shù)：1. 飛輪電池。飛輪電池有比能量高、比功率大、充電快、壽命長(zhǎng)、無污染等

20、優(yōu)點(diǎn)，但目前技術(shù)難度和成本都較高。引導(dǎo)問題3： 動(dòng)力電池與能量管理飛輪電池的結(jié)構(gòu)除了動(dòng)力電池外，各大汽車公司亦開發(fā)了其它類型的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車儲(chǔ)能技術(shù)：1. 飛輪電池。飛輪電池有比能量高、比功率大、充電快、壽命長(zhǎng)、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但目前技術(shù)難度和成本都較高。 2. 超級(jí)電容。超級(jí)電容雖然能量密度較低，但卻擁有很高的功率密度，能在瞬時(shí)提供很大的電流和功率，同時(shí)壽命長(zhǎng)、效率高、充電快，是混合動(dòng)力系統(tǒng)中很有前途的一種瞬時(shí)供能裝置。引導(dǎo)問題3： 動(dòng)力電池與能量管理飛輪電池的儲(chǔ)能原理引導(dǎo)問題3： 動(dòng)力電池與能量管理電池能量管理是整車能量管理系統(tǒng)的一部分。整車能量管理策略的實(shí)施要依賴電池管理系統(tǒng)對(duì)電池狀態(tài)的

21、判別和對(duì)電池性能的維護(hù)。電池管理系統(tǒng)的主要功能有防止電池過充電或過放電判定荷電狀態(tài) 選擇適當(dāng)?shù)某潆娀蚍烹娔Ｊ綄?duì)電池進(jìn)行均衡充電控制并且平衡電池組的工作溫度。從發(fā)展看，能量?jī)?chǔ)存裝置的研究應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：一是研究電池內(nèi)部的連接、檢測(cè)、監(jiān)控。二是電池設(shè)計(jì)和制造方面的改進(jìn)，降低制造成本，改善電池的性能和提高壽命。三是電池的熱能管理及剩余電量管理。此外，電池的剩余電量直接影響混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性和排放，因此需要有效的測(cè)試方法和控制裝置。引導(dǎo)問題4： 電機(jī)及其控制技術(shù)電機(jī)是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)能的直接來源，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車要求其電機(jī)具備性能穩(wěn)定、質(zhì)量輕、尺寸小、轉(zhuǎn)速范圍寬、效率高、電磁輻射量

22、小、成本低等特點(diǎn)。從整車性能的角度，要求電機(jī)峰值功率要具備起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)能力、電驅(qū)動(dòng)能力、整車加速能力、制動(dòng)能量回收能力。目前，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具使用的電機(jī)主要有直流永磁電機(jī)、永磁無刷同步電機(jī)、交流異步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等，引導(dǎo)問題4： 電機(jī)及其控制技術(shù)豐田Prius電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)實(shí)物豐田Prius采用的是同步交流永磁電動(dòng)機(jī)作為電動(dòng)機(jī)，采用同步交流發(fā)電機(jī)作為電池充電，引導(dǎo)問題4： 電機(jī)及其控制技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電機(jī)特性比較學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例引導(dǎo)問題1

23、：豐田Prius介紹（視頻：試駕普銳斯）豐田Prius是日本汽車制造商豐田旗下的一款全混合動(dòng)力電動(dòng)中型車。Prius的燃料消耗率為綜合值 ，居世界最高水平。在采用混合動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以世界最高水平的空氣動(dòng)力特性和輕型化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了低油耗目標(biāo)。美國(guó)環(huán)保署（EPA）的數(shù)據(jù)顯示，豐田Prius是目前美國(guó)市場(chǎng)燃油效率最高的汽車。EPA和加州空氣資源委員會(huì)（CARB）在煙霧和有毒廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上都將豐田Prius評(píng)為美國(guó)市場(chǎng)最清潔的汽車。引導(dǎo)問題2：豐田Prius的結(jié)構(gòu)原理Prius整車動(dòng)力部件布置圖引導(dǎo)問題2：豐田Prius的結(jié)構(gòu)原理Prius動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖THS分為發(fā)動(dòng)機(jī)、帶轉(zhuǎn)換器的變頻器、帶馬達(dá)的壓縮機(jī)、動(dòng)力管理控制單元總成、動(dòng)力電池總成、傳動(dòng)橋、電機(jī)、發(fā)電機(jī)等功能總成。左圖為Prius動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。結(jié)構(gòu)上，在電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間采用AC500V 高壓電路傳輸，可以極大地降低動(dòng)力傳輸中電能損耗，高效地傳輸動(dòng)力。采用大功率電機(jī)輸出，提高電機(jī)的利用率。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率低時(shí)，此系統(tǒng)可以將發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，車輛依靠電機(jī)動(dòng)力行駛。極大地增加了減速和制動(dòng)過程中的能量回收，提高能量的利用率。引導(dǎo)問題2：豐田Prius的結(jié)構(gòu)原理Prius帶轉(zhuǎn)換器的變頻器總成功能組成變頻器（Variable-fr