項目四-混合動力電動汽車課件

1、 項目四 混合動力電動汽車的認(rèn)知項目四 混合動力電動汽車學(xué)習(xí)目標(biāo) 熟悉混合動力電動汽車的基本概念； 了解混合動力電動汽車的分類，并明確混合動力電動汽車 的優(yōu)缺點。學(xué)習(xí)任務(wù)描述通過本次學(xué)習(xí)，了解混合動力電動汽車的基本概念，明確混合動力電動汽車與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別；了解混合動力電動汽車的不同分類方式；明確混合動力電動汽車在新能源汽車發(fā)展中的優(yōu)勢與劣勢。學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動力電動汽車的基礎(chǔ)知識2. 混合動力電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動力電動汽車能量管理4. 混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動力電動汽車的實例學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動力電動汽車的基礎(chǔ)知識2. 混合動力電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動

2、力電動汽車能量管理4. 混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動力電動汽車的實例引導(dǎo)問題1： 什么是混合動力電動汽車？混合動力汽車通常是指由不同動力源驅(qū)動的汽車，包括油電混合動力汽車、氣電混合動力汽車。目前天然氣汽車通常也是油氣混合動力的一種。本文主要介紹油電混合動力汽車?；旌蟿恿﹄妱悠嚕℉ybrid Electrical Vehicle，簡稱HEV）是指同時裝備兩種動力來源熱動力源（由傳統(tǒng)的汽油機或者柴油機產(chǎn)生）與電動力源（電池與電動機）的汽車。通過在混合動力電動汽車上使用電機，使得動力系統(tǒng)可以按照整車的實際運行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動機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

3、導(dǎo)問題1： 什么是混合動力電動汽車？混合動力電動汽車是介于內(nèi)燃機汽車和電動汽車之間的一種車型，是內(nèi)燃機汽車向純電動汽車過渡的車型?；旌蟿恿﹄妱悠嚤M管不能實現(xiàn)零排放，但其動力性、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、能源危機的矛盾。與傳統(tǒng)汽車的最大區(qū)別在于其動力系統(tǒng)，混合動力電動汽車通常至少擁有兩個動力源和兩個能量儲存系統(tǒng)。混合動力電動汽車（視頻）引導(dǎo)問題1： 什么是混合動力電動汽車？根據(jù)2010年頒布的QC/T 8372010混合動力電動汽車類型，混合動力電動汽車的有多種分類方式：根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)能量流和功率流的配置結(jié)構(gòu)關(guān)系，混合動力電動汽車可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。按

4、照兩種不同能量的搭配比例不同，混合動力電動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，混合動力電動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： 混合動力電動汽車有哪些分類？引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？可以將混合動力電動汽車分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三類， 三種驅(qū)動方式結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。. 根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)能量流和功率流的配置結(jié)構(gòu)關(guān)系分類引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？(1) 串聯(lián)式混合動力電動汽車指車輛的驅(qū)動力只來源于電動機。特點是發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，其電能通過傳輸線路及控制器直接輸送到電動機，由電動機產(chǎn)生驅(qū)動力矩驅(qū)動汽車。引

5、導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？(2) 并聯(lián)式混合動力電動汽車車輛的驅(qū)動力由電動機和發(fā)動機同時或單獨供給的混合動力汽車。特點是可以單獨使用發(fā)動機或電動機作為動力源，也可以同時使用電動機和發(fā)動機作為動力源驅(qū)動汽車行駛。引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？(3) 混聯(lián)式混合動力電動汽車發(fā)動機輸出的功率一部分通過機械傳動輸送給驅(qū)動橋，另一部分則驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)電機輸出的電能輸送給電動機或電池，電動機產(chǎn)生的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩通過動力合成裝置傳送給驅(qū)動橋。引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？. 根據(jù)車輛的主要動力源及能量補充方式分類電量維持型（或內(nèi)燃機主動型）混合動力電動汽車：內(nèi)燃機功率占整

6、個系統(tǒng)功率的百分比較大，電動機功率占整個系統(tǒng)功率的百分比較小，蓄電池組僅提供車輛行駛時的峰值功率。電量消耗型（或電力主動型）：蓄電池容量較大，電動機功率占整個系統(tǒng)功率的百分比較大，內(nèi)燃機功率占整個系統(tǒng)功率的百分比較小車輛的主要動力源及能量補充方式在前述第一種分類法中提到的串聯(lián)式混合動力電動汽車與并聯(lián)式混合動力電動汽車既可以是電量維持型也可以是電量消耗型。引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？()電量維持型(或內(nèi)燃機主動型)混合動力電動汽車 在電量維持型混合動力電動汽車中，內(nèi)燃機功率占整個系統(tǒng)功率的百分比較大，電動機功率占整個系統(tǒng)功率的百分比較小，蓄電池組僅提供車輛行駛時的峰值功率。其蓄電池

7、組容量一般較小，車輛行駛前后的蓄電池組荷電狀態(tài) 主要依靠內(nèi)燃機帶動發(fā)電機發(fā)電或能量回饋來維持，一般不需外界能量源給蓄電池組補充充電。引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？()電量維持型(或內(nèi)燃機主動型)混合動力電動汽車引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？ 在電量消耗型混合動力電動汽車中，蓄電池容量較大，電動機功率占整個系統(tǒng)功率的百分比較大，內(nèi)燃機功率占整個系統(tǒng)功率的百分比較小，不足以維持蓄電池組荷電狀態(tài) 。車輛行駛后的蓄電池組荷電狀態(tài) 低于初始值，需外界能量源給蓄電池組補充充電。()電量消耗型(或電力主動型)混合動力電動汽車引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？. 根據(jù)內(nèi)燃機和電

8、動機的功率大小及混合程度分類()微度混合動力電動汽車(Micro Hybrids)微度混合動力電動汽車的BSG系統(tǒng) 在微度混合動力電動汽車中，電動機僅作為內(nèi)燃機的起動機或發(fā)電機使用，不為汽車行駛提供持續(xù)的動力，通常是在傳統(tǒng)內(nèi)燃機的起動電動機(一般為 )上加裝傳動帶驅(qū)動起動電動機。引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？輔助電機被安裝在發(fā)動機和變速器之間，作為輔助動力源與主要動力相連，當(dāng)行駛中需要更大的驅(qū)動力時，被用作電動機，當(dāng)需要重新起動發(fā)動機時，被用作起動機，在減速制動，進(jìn)行能量回收時，被用作發(fā)電機。電池、電動機功率所占的比例增大內(nèi)燃機功率所占的比例相對減少與微度混合動力電動汽車相比，在驅(qū)

9、動車輛的兩種動力源中(2)輕度混合動力電動汽車(Mild Hybrids). 根據(jù)內(nèi)燃機和電動機的功率大小及混合程度分類引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？(2)輕度混合動力電動汽車(Mild Hybrids). 根據(jù)內(nèi)燃機和電動機的功率大小及混合程度分類輕度混合動力汽車透視圖引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？(2)輕度混合動力電動汽車(Mild Hybrids). 根據(jù)內(nèi)燃機和電動機的功率大小及混合程度分類引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？. 根據(jù)內(nèi)燃機和電動機的功率大小及混合程度分類(3)深度混合動力電動汽車 通常采用大容量電池，以供給高功率電動機以純電動模式運行，同

10、時還具有動力切換裝置，用于發(fā)動機、電動機各自動力的耦合和分離。在起步、倒車、起步-停車、低速行駛等情況下，車輛可以純電動模式行駛在急加速時，電動機和內(nèi)燃機一起驅(qū)動車輛，并具有制動能量回收的能力。深度混合動力電動汽車引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車有哪些分類？. 根據(jù)車輛所使用的動力電池、驅(qū)動電動機及發(fā)動機的不同分類所用動力電池的不同鉛酸電池混合動力鋰電池混合動力鎳氫電池混合動力飛輪電池混合動力超級電容混合動力所用驅(qū)動電動機類型的不同直流電動機混合動力交流異步電動機混合動力永磁電動機混合動力開關(guān)磁阻電動機混合動力所用發(fā)動機類型的不同汽油機混合動力柴油機混合動力渦輪機混合動力混合燃料混合動力引導(dǎo)問題

11、3： 混合動力電動汽車的優(yōu)缺點各有哪些？優(yōu)點分析：混合動力技術(shù)被公認(rèn)為是目前最可行、最現(xiàn)實的節(jié)能技術(shù)，而混合動力電動汽車也是目前世界上唯一能實現(xiàn)量產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保型汽車，這是混合動力電動汽車的最大優(yōu)勢所在，具體地：1. 排放性能良好2. 動力性能佳3. 耗油量低4. 對電池的性能要求相對較低引導(dǎo)問題3： 混合動力電動汽車的優(yōu)缺點各有哪些？缺點分析：由于混合動力電動汽車仍需要燃燒汽油，因此無法從根本上擺脫對石油的依賴和徹底解決環(huán)保問題，也因此混合動力電動汽車沒有太大的市場號召力?；旌蟿恿ο到y(tǒng)的生產(chǎn)成本比內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的成本更高?；旌蟿恿囆枰渲闷胀ㄆ嚥⒉恍枰陌嘿F配件，例如龐大笨重的電池組、電力

12、發(fā)動機以及精密的電子控制模板。另外受限于動力電池與能量儲存等技術(shù)難題，以及充換電站等基礎(chǔ)配套設(shè)施目前未完善，混合動力電動汽車要得到大規(guī)模發(fā)展尚需要一定的時間。學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動力電動汽車的基礎(chǔ)知識2. 混合動力電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動力電動汽車能量管理4. 混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動力電動汽車的實例引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動力電動汽車主要由發(fā)動機、發(fā)電機和電動機三個動力總成，以串聯(lián)方式組成其動力單元系統(tǒng)。下圖為串聯(lián)式混合動力電動汽車的功能原理圖。引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式的工作模式通常有三種：純電動模式、純發(fā)動機

13、模式、混合模式。純電動模式即發(fā)動機關(guān)閉，車輛行駛完全依靠電池組供電驅(qū)動；純發(fā)動機模式則僅在發(fā)動機運行情況下驅(qū)動車輛，蓄電池電力充足時作為儲備，不足時，發(fā)動機同時為其充電；混合模式，即整車動力是通過發(fā)動機與電池組共同提供。引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu) 起動/正常行駛/加速運行工況：發(fā)動機通過發(fā)電機和蓄電池一起輸出電能并傳遞給功率轉(zhuǎn)換器，然后驅(qū)動電動機，再通過機械傳動裝置驅(qū)動車輪。串聯(lián)式混合動力電動汽車的運行工況分析串聯(lián)式混合動力電動汽車功能部件分布引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動力電動汽車的運行工況分析串聯(lián)式混合動力電動汽車功能部件分布 低負(fù)荷工： 發(fā)

14、動機輸出的功率大于車輛所需的功率，多余的能量通過發(fā)電機給蓄電池充電，直到SOC達(dá)到預(yù)定的限值。引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動力電動汽車的運行工況分析串聯(lián)式混合動力電動汽車功能部件分布 減速/制動工況： 電動機把驅(qū)動輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，并通過功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。 引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動力電動汽車的運行工況分析串聯(lián)式混合動力電動汽車功能部件分布 停車充電工況停車時：發(fā)動機可通過發(fā)電機和功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充電。引導(dǎo)問題1： 串聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運行工況，主要用于客車。下圖為中通串聯(lián)式混

15、合動力電動公交車。引導(dǎo)問題2： 并聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)并聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)圖并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)有兩套驅(qū)動系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(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：汽車可由發(fā)動機和電動機共同驅(qū)動或者各自單獨驅(qū)動。發(fā)動機和電機是兩個相互獨立的系統(tǒng)，即可實現(xiàn)純電動行駛，又可實現(xiàn)內(nèi)燃機驅(qū)動行駛，在功率需求較大時還可以實現(xiàn)全混合動力行駛，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力得到融合呢？并聯(lián)式混合動力電動汽車可以兩動力源的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速

16、、功率為對象進(jìn)行耦合。按耦合對象不同，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)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)在這種結(jié)構(gòu)中，傳動裝置通常設(shè)計在電動機后端，電動機通過離合器與發(fā)動機相連，要實現(xiàn)同步調(diào)節(jié)，電動機與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速范圍必須一致，因此僅適用于小型電動機。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，電動機與發(fā)動機分別為車輛提供動力。其發(fā)動機傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式與常規(guī)汽車一樣，僅是將電動機作為另一動力源對車輛輸出轉(zhuǎn)矩。此種結(jié)構(gòu)會減少車輛的乘座空間，且不能實現(xiàn)發(fā)動機對蓄電池充電。1.轉(zhuǎn)矩耦合分離軸結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)矩耦合的單軸式

17、并聯(lián)混合動力電動汽車，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)別在于電動機與傳動裝置的位置關(guān)系，且此時采用的電動機兼具發(fā)電機功能，且其轉(zhuǎn)子起著轉(zhuǎn)矩耦合的作用。1.轉(zhuǎn)矩耦合對于轉(zhuǎn)速耦合的并聯(lián)式混合動力電動汽車而言，其關(guān)鍵的兩種轉(zhuǎn)速耦合部件：一是行星齒輪機構(gòu)，二是具有浮動定子的電動機（也稱為傳動電動機），2.轉(zhuǎn)速耦合兩種轉(zhuǎn)速耦合部件轉(zhuǎn)速耦合混合動力電動汽車的主要優(yōu)點在于兩種動力裝置的轉(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)速耦合行星齒輪機構(gòu)轉(zhuǎn)速耦合并聯(lián)式混合動力電動汽車結(jié)構(gòu)2.轉(zhuǎn)速耦合傳動電動機轉(zhuǎn)速耦合的混合動力電動汽車結(jié)構(gòu)將轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合相結(jié)合，形成復(fù)合型混合動力

18、驅(qū)動系統(tǒng)。這種驅(qū)動系統(tǒng)下轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合狀態(tài)可交替運行。3.轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合配置行星齒輪機構(gòu)的復(fù)合型混合動力驅(qū)動系結(jié)構(gòu)3.轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合配置傳動電動機的復(fù)合型混合動力驅(qū)動系統(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個主要部件構(gòu)成，其中包括：發(fā)動機、電機、CVT變速箱以及IPU智能動力單元組成。應(yīng)用IMA動力系統(tǒng)的本田CR-Z引導(dǎo)問題3： 混聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu) 混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)是串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖 所示，發(fā)動機發(fā)出的功率一部分通過機械傳動輸送給驅(qū)動

19、橋，另一部分則驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)電機發(fā)出的電能輸送給電動機或蓄電池，電動機產(chǎn)生的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩通過動力復(fù)合裝置傳送給驅(qū)動橋，混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的控制策略是:在汽車低速行駛時，驅(qū)動系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作，當(dāng)汽車高速穩(wěn)定行駛時，驅(qū)動系統(tǒng)則以并聯(lián)工作方式為主。混聯(lián)式混合動力電動汽車為轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速耦合復(fù)合型的動力系統(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）混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)點。引導(dǎo)問題3： 混聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)混聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)圖混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的特點在于內(nèi)燃機系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機械變速機構(gòu)，兩套機構(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)燃機與電

20、動機之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。與并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機的功率輸出和電機的運轉(zhuǎn)。唯一的缺點就是價格高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜?；炻?lián)式混合動力電動汽車綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式結(jié)構(gòu)特點組成的，由發(fā)動機、電動機或發(fā)動機和驅(qū)動電機三大動力總成組成。引導(dǎo)問題3： 混聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)引導(dǎo)問題3： 混聯(lián)式混合動力電動汽車的功能結(jié)構(gòu)混聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)實例學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動力電動汽車的基礎(chǔ)知識2. 混合動力電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動力電動汽車能量管理4. 混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動力電動汽車的實例引導(dǎo)問題1： 混合動力電動汽車能量管理整車能量

21、管理控制系統(tǒng)儲能單元能量管理單元混合動力系統(tǒng)中央控制單元 整車能量控制系統(tǒng)如同混合動力電動汽車的大腦，指揮各個子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作，以達(dá)到效率、排放和動力性的最佳，同時兼顧行駛車輛的平順性。 能量管理策略的目標(biāo)，就是使燃油能量轉(zhuǎn)換效率盡可能高，整車能量控制必須通過有效地控制混合動力系統(tǒng)的工作才能實現(xiàn)，此外，能量控制還需考慮其他車載電氣附件和機械附件的能量消耗. 引導(dǎo)問題1： 混合動力電動汽車能量管理能量管理是混合動力電動汽車的核心，其功能在于，當(dāng)滿足汽車基本技術(shù)性能（動力性、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，實現(xiàn)能量在能源轉(zhuǎn)換（發(fā)動機、電動機、儲能裝置、功率變換裝置、

22、動力傳遞裝置、發(fā)電機等）之間的最佳線路流動，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?；旌蟿恿﹄妱悠嚨哪芰哭D(zhuǎn)換裝置包括發(fā)電裝置（發(fā)動機/發(fā)電機）、動力電池、功率變換裝置、動力傳遞裝置、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；由動力電池到車輪；由發(fā)電裝置到能量儲存裝置，再到車輪；由車輪到能量儲存裝置（能量回收）。引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車的運行模式從能源消耗與排放的角度，混合動力電動汽車須滿足以下要求：車輛應(yīng)根據(jù)行駛工況對能量的需要，合理分配發(fā)動機與動力電池的能量，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)動機工作轉(zhuǎn)速的變化、關(guān)閉與起動的次數(shù)，盡量

23、避免發(fā)動機在低于一定轉(zhuǎn)速和負(fù)荷時運行；從動力電池的使用壽命的角度，混合動力電動汽車還須保證動力電池的SOC與電壓在安全范圍內(nèi)。引導(dǎo)問題2： 混合動力電動汽車的運行模式根據(jù)動力電池與發(fā)動機在運行過程中能量供應(yīng)的主次，混合動力電動汽車主要有兩種運行模式：第一種主要利用動力電池的電能驅(qū)動車輛。僅當(dāng)電池SOC降低于最小限值時，發(fā)動機才運行，且保證發(fā)動機在最高效率區(qū)以輸出恒定功率的方式工作，當(dāng)動力電池SOC升至最大限值時，發(fā)動機停機 。這種模式下，發(fā)動機的啟閉出現(xiàn)在車輛的行駛過程中，較為頻繁時，影響發(fā)動機的工作效率。第二種模式下，發(fā)動機在行駛過程中起到主要作用，發(fā)動機帶動發(fā)電機工作并盡可能供應(yīng)車輛行駛所

24、需的電能，同時保持動力電池SOC處于規(guī)定范圍內(nèi)。動力電池起負(fù)荷調(diào)節(jié)的作用，僅在制動能量回收、起動、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)動機不能在最佳轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下工作，排放差，效率也較低。引導(dǎo)問題3： 混合動力電動汽車的能量控制策略根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的混合動力電動汽車特點，其能量管理的側(cè)重有所不同：1 串聯(lián)式混合動力電動汽車能量管理控制策略發(fā)動機要經(jīng)由電動機才能將動力傳遞給車輪，整車的控制策略目標(biāo)是使發(fā)動機在最佳效率區(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)動機開關(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)式混合動力電動汽車能量

25、管理控制策略實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： 混合動力電動汽車的能量控制策略3 混聯(lián)式混合動力電動汽車能量管理控制策略低速行駛時，驅(qū)動系統(tǒng)采用串聯(lián)式混合動力電動汽車能量控制策略；高速行駛時，驅(qū)動系統(tǒng)采用并聯(lián)式混合動力電動汽車能量控制策略。由于混聯(lián)式混合動力電動汽車能量控制綜合了串聯(lián)式與并聯(lián)式的特點，因此這也成為了目前應(yīng)用成功的混合動力電動汽車采用較多結(jié)構(gòu)類型。此法能較好地實現(xiàn)汽車各項性能指標(biāo)，使發(fā)動機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)計與制造成本也較高。學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動力電動汽

26、車的基礎(chǔ)知識2. 混合動力電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動力電動汽車能量管理4. 混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動力電動汽車的實例引導(dǎo)問題1： 混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)有哪些？混合動力電動汽車是集整車技術(shù)、電力拖動、新能源及新材料等高新技術(shù)于一體的高新集成產(chǎn)物。為實現(xiàn)其高效能、低排放目標(biāo)，行業(yè)內(nèi)混合動力電動汽車技術(shù)發(fā)展集中于發(fā)動機、動力電池與能量管理、電機及其驅(qū)動控制、整車技術(shù)等方面。引導(dǎo)問題2： 發(fā)動機由于混合動力電動汽車發(fā)動機需要頻繁起動或關(guān)閉，為滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，混合動力車用發(fā)動機設(shè)計目標(biāo)從傳統(tǒng)發(fā)動機追求的高功率轉(zhuǎn)向了高效率，將功率的調(diào)峰任務(wù)交由驅(qū)動電機完成。從發(fā)動機技術(shù)的發(fā)

27、展歷史來看，自四沖程內(nèi)燃機誕生至今，如何提高發(fā)動機的效率是發(fā)動機工程師們一直努力研究的課題。引導(dǎo)問題2： 發(fā)動機目前油電混合動力電動汽車的發(fā)動機普遍采用了阿特金森循環(huán)的發(fā)動機，阿特金森循環(huán)是一種1882年由阿特金森（James Atkinson）發(fā)明的內(nèi)燃機形式。引導(dǎo)問題2： 發(fā)動機Prius1.5L發(fā)動機豐田CAMRY混合動力版動力電池必須同時具有高能量密度、高功率密度的特點，以便車輛在加速或爬坡時能提供較大的峰值功率。混合動力電動汽車對動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的條件下保持性能的相對穩(wěn)定。此外，作

28、為車用動力電池，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)到混合動力電動汽車的使用要求，但仍有價格高或壽命不長等缺陷。Prius即采用鎳氫電池，國內(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，為整車提供動力。引導(dǎo)問題4： 電機及其控制技術(shù)電機是混合動力電動汽車驅(qū)動輪動能的直接來源，混合動力電動汽車要求其電機具備性能穩(wěn)定、質(zhì)量輕、尺寸小、轉(zhuǎn)速范圍寬、效率高、電磁輻射量小、成本低等特點。

29、從整車性能的角度，要求電機峰值功率要具備起動發(fā)動機能力、電驅(qū)動能力、整車加速能力、制動能量回收能力。目前，混合動力電動汽車具使用的電機主要有直流永磁電機、永磁無刷同步電機、交流異步電機、開關(guān)磁阻電機等，引導(dǎo)問題4： 電機及其控制技術(shù)豐田Prius電動機及發(fā)電機實物豐田Prius采用的是同步交流永磁電動機作為電動機，采用同步交流發(fā)電機作為電池充電，學(xué)習(xí)任務(wù)1. 混合動力電動汽車的基礎(chǔ)知識2. 混合動力電動汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3. 混合動力電動汽車能量管理4. 混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)5. 混合動力電動汽車的實例引導(dǎo)問題1：豐田Prius介紹豐田Prius是日本汽車制造商豐田旗下的一款全混合動力電

30、動中型車。Prius的燃料消耗率為綜合值 ，居世界最高水平。在采用混合動力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以世界最高水平的空氣動力特性和輕型化設(shè)計，實現(xiàn)了低油耗目標(biāo)。美國環(huán)保署（EPA）的數(shù)據(jù)顯示，豐田Prius是目前美國市場燃油效率最高的汽車。EPA和加州空氣資源委員會（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評為美國市場最清潔的汽車。引導(dǎo)問題1：豐田Prius的結(jié)構(gòu)原理Prius整車動力部件布置圖引導(dǎo)問題1：豐田Prius的結(jié)構(gòu)原理Prius動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖THS分為發(fā)動機、帶轉(zhuǎn)換器的變頻器、帶馬達(dá)的壓縮機、動力管理控制單元總成、動力電池總成、傳動橋、電機、發(fā)電機等功能總成。左圖為Pr

31、ius動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。結(jié)構(gòu)上，在電動機和發(fā)電機之間采用AC500V 高壓電路傳輸，可以極大地降低動力傳輸中電能損耗，高效地傳輸動力。采用大功率電機輸出，提高電機的利用率。當(dāng)發(fā)動機工作效率低時，此系統(tǒng)可以將發(fā)動機停機，車輛依靠電機動力行駛。極大地增加了減速和制動過程中的能量回收，提高能量的利用率。引導(dǎo)問題1：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-frequency Drive，VFD）是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機工作電源頻率方式來控制交流電動機的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、濾波、逆變（直流變交流）、制動單元、驅(qū)動

32、單元、檢測單元微處理單元等組成。變頻器靠內(nèi)部IGBT的開斷來調(diào)整輸出電源的電壓和頻率，根據(jù)電機的實際需要來提供其所需要的電源電壓，進(jìn)而達(dá)到節(jié)能、調(diào)速的目的。引導(dǎo)問題1：豐田Prius的結(jié)構(gòu)原理Prius傳動橋總成結(jié)構(gòu)Prius傳動橋總成結(jié)構(gòu)如左圖所示，其中采取雙電機設(shè)計，其中MG主要用于啟動發(fā)動機，對電池充電，當(dāng)MG2工作時為其提供電力，此外，還可以通過控制轉(zhuǎn)矩保持傳動系統(tǒng)的正常工作。MG2主要用于在低速時提供牽引力，在高速時又可以補充動力，讓發(fā)動機與汽車協(xié)調(diào)運作，發(fā)揮最優(yōu)越的性能，并可以在制動時儲存電能。引導(dǎo)問題2：豐田Prius的結(jié)構(gòu)原理Prius發(fā)動機、電機實物圖引導(dǎo)問題1：豐田Prius的結(jié)構(gòu)原理Prius電池布置 Prius動力電池結(jié)構(gòu)組成 Prius上電池包括動力電池與輔助電池，其主要作用除了作為驅(qū)動動力能源外，還要向空調(diào)系統(tǒng)、動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、照明、信號系統(tǒng)、刮水器和噴淋器，以及車載娛樂和通信設(shè)備等裝備提供低