混合動(dòng)力新技術(shù)課件

混合動(dòng)力新技術(shù)濟(jì)南交通高級(jí)技工學(xué)校周立平混合動(dòng)力新技術(shù)濟(jì)南交通高級(jí)技工學(xué)校周立平1電動(dòng)汽車的發(fā)展背景與方向電動(dòng)汽車三種模式對(duì)比混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)發(fā)展趨勢(shì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)概念混合動(dòng)力電動(dòng)汽車選型策略混合動(dòng)力電動(dòng)汽車工作原理ＨＥＶ整車能量控制系統(tǒng)

混合動(dòng)力新技術(shù)電動(dòng)汽車的發(fā)展背景與方向電動(dòng)汽車三種模式對(duì)比混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2電動(dòng)汽車的發(fā)展背景與方向

未來的汽車應(yīng)當(dāng)向清潔、環(huán)保的方向發(fā)展，經(jīng)過對(duì)各種新燃料，新能源和新動(dòng)力的探索，電動(dòng)汽車成為最主要的選擇之一。

電動(dòng)汽車包括純電動(dòng)汽車(EV,ElectricalVehicle)、混合電動(dòng)汽車(HEV,HybridElectricalVehicle)和燃料電池汽車(FCV，F(xiàn)uelCellVehicle)三種形式，它是理想的零排放或低排放車輛。未來需要發(fā)展趨勢(shì)及方向返回電動(dòng)汽車的發(fā)展背景與方向未來需要發(fā)展趨勢(shì)及方向返回3純電動(dòng)汽車：具有無污染、低噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但在發(fā)展中受到了技術(shù)上的制約，有限的行駛里程和較長(zhǎng)的充電時(shí)間使得它們的普及非常困難，產(chǎn)業(yè)化前景并不看好。燃料電池汽車：具有極高的效率、低排放、低噪音，其甲醇燃料有廣泛的來源，并具有可再生等重大優(yōu)勢(shì)，已成為世界各大汽車集團(tuán)新世紀(jì)激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，被喻為21世紀(jì)改變?nèi)祟惿畹氖蟾呖萍贾?，但產(chǎn)業(yè)化仍需要較長(zhǎng)的時(shí)間?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車：它是由兩種或兩種以上的能源提供動(dòng)力的汽車，是將新技術(shù)和老技術(shù)結(jié)合的最可行的產(chǎn)物，它同時(shí)具有純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的優(yōu)點(diǎn)，既具有純電動(dòng)汽車的高效率和低排放的性能，還具有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的行駛里程長(zhǎng)和快速補(bǔ)充燃料的性能?；旌想妱?dòng)汽車成為當(dāng)前解決節(jié)能、環(huán)保問題切實(shí)可行的過渡方案電動(dòng)汽車三種模式對(duì)比返回純電動(dòng)汽車：具有無污染、低噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但4混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)發(fā)展趨勢(shì)

美國政府在1993年提出“新一代汽車合作計(jì)劃”，其中的目標(biāo)之一是“開發(fā)一種燃油經(jīng)濟(jì)性三倍于現(xiàn)有車輛的中型轎車，即每加侖燃油行駛80英里（折合3L/100km）?！睆哪壳暗难芯縼砜?，混合動(dòng)力汽車是實(shí)現(xiàn)上述指標(biāo)的主要途徑。最近幾年，美、日、歐等國家和地區(qū)的政府部門、研究機(jī)構(gòu)紛紛將其研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)到更具實(shí)用性與發(fā)展前途的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上來。豐田僅ＰＲＩＵＳ全球銷量已達(dá)１００萬輛，并預(yù)計(jì)２０１０年銷售破１００萬輛。本田ＩＮＳＩＧＨＴ全球銷量達(dá)３０萬輛，并計(jì)劃２０１０年銷售占１０﹪。

在電動(dòng)汽車的能源系統(tǒng)中，如蓄電池、超大電容器及儲(chǔ)能高速飛輪等，目前還沒有一種能源能夠使電動(dòng)汽車的性能完全與燃油汽車相匹敵，其主要原因在于這些能源系統(tǒng)不能提供足夠高的比能量和比功率。為了解決這個(gè)問題，人們?cè)陔妱?dòng)汽車上加入輔助動(dòng)力單元。這個(gè)輔助動(dòng)力單元實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)力發(fā)電機(jī)組或某種原動(dòng)機(jī)。原動(dòng)機(jī)可以是內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等熱機(jī)。這就構(gòu)成了目前所說的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。

返回通用？２０４０年左右三足鼎立混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)發(fā)展趨勢(shì)美國政府在1993年5混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)概念

國際電子技術(shù)委員會(huì)(InternationalElectro-technicalCommission,IEC)對(duì)混合動(dòng)力車輛的定義為：在特定的工作條件下，可以從兩種或兩種以上的能量存儲(chǔ)器、能量源或能量轉(zhuǎn)化器中獲取驅(qū)動(dòng)能量的汽車。其中至少一種存儲(chǔ)器或轉(zhuǎn)化器要安裝在汽車上。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)至少有一種能量存儲(chǔ)器、能量源或能量轉(zhuǎn)化器可以傳遞電能?；旌蟿?dòng)力動(dòng)汽車是將電力驅(qū)動(dòng)與輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)結(jié)合起來，充分發(fā)揮二者各自的優(yōu)勢(shì)及二者相結(jié)合產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)的車輛。輔助動(dòng)力可以采用燃燒某種燃料的原動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)電機(jī)組。

返回混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)概念國際電子技術(shù)委員會(huì)(In6混合動(dòng)力電動(dòng)汽車選型策略現(xiàn)在大部分的HEV是在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)汽車上增加蓄電池組作為電能存儲(chǔ)裝置，通過電動(dòng)/發(fā)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。根據(jù)HEV零部件的種類、數(shù)量和連接關(guān)系可以將HEV的動(dòng)力系統(tǒng)分為三種基本結(jié)構(gòu)類型:串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(SHEV，SeriesHybridElectricVehicle)、并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PHEV，ParallelHybridElectricVehicle)和混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PSHEV，SplitHybridElectricVehicle)。不同的結(jié)構(gòu)類型隨著具體結(jié)構(gòu)模型和驅(qū)動(dòng)模式的不同，又有不同的選型策略?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車選型策略現(xiàn)在大部分的HEV是在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)7串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)

由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大主要部件總成組成。發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅用于發(fā)電，發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能供給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。發(fā)電機(jī)發(fā)出的部分電能向電池充電，來延長(zhǎng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的行駛里程。另外電池還可以單獨(dú)向電動(dòng)機(jī)提供電能來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，使混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在零污染狀態(tài)下行駛。串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)8串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能和電池輸出的電能，共同輸出到電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車行駛，電力驅(qū)動(dòng)是唯一的驅(qū)動(dòng)模式。動(dòng)力流程圖如上圖所示。只有電動(dòng)機(jī)直接與驅(qū)動(dòng)橋相連接(這一點(diǎn)與純電動(dòng)汽車相同)，而發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)直接連接產(chǎn)生電能，來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或者給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池的荷電狀態(tài)(SOC,StateOfCharge)下降到一個(gè)預(yù)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)即開始對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并沒有機(jī)械地連接在一起，這種方式可以很大程度地減少發(fā)動(dòng)機(jī)所受到的車輛的瞬態(tài)響應(yīng)。瞬態(tài)響應(yīng)的減少可以使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行最優(yōu)的噴油和點(diǎn)火控制，使其在最佳工況點(diǎn)附近工作。串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)模式串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電9并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)兩大部件總成組成，有多種組合型式，可以根據(jù)使用要求選用。兩大動(dòng)力總成的功率可以互相疊加，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)功率約為電動(dòng)汽車所需最大驅(qū)動(dòng)功率的0.5~1倍，因此，可以采用小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，使得整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的裝配尺寸、質(zhì)量都較小，造價(jià)也更低，行程也可以比串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的長(zhǎng)一些，其特點(diǎn)更加趨近于內(nèi)燃機(jī)汽車。并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常被應(yīng)用在小型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上。。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)10并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

典型動(dòng)力流程圖如上圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過某種變速裝置同時(shí)與驅(qū)動(dòng)橋直接相連接。電動(dòng)機(jī)可以用來平衡發(fā)動(dòng)機(jī)所受的載荷，使其能在高效率區(qū)域工作，因?yàn)橥ǔ０l(fā)動(dòng)機(jī)工作在滿負(fù)荷(中等轉(zhuǎn)速)下燃油經(jīng)濟(jì)性最好。當(dāng)車輛在較小的路面載荷下工作時(shí)，傳統(tǒng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性比較差，而并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)此時(shí)可以被關(guān)閉掉而只用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車，或者增加發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷使電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)，給蓄電池充電以備后用(即一邊驅(qū)動(dòng)汽車，一邊充電)。由于并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在穩(wěn)定的高速下發(fā)動(dòng)機(jī)具有比較高的效率和相對(duì)較小的質(zhì)量，所以它在高速公路上行駛具有比較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有兩條能量傳輸路線，可以同時(shí)使用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)汽車，如果其中的一條驅(qū)動(dòng)線路出了問題，另一個(gè)仍然可以驅(qū)動(dòng)汽車。這種設(shè)計(jì)方式可以使其以純電動(dòng)汽車，或低排放汽車的狀態(tài)運(yùn)行，但是此時(shí)不能提供全部的動(dòng)力能源并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)11

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)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)組成，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力總成組成，發(fā)動(dòng)機(jī)基本保持穩(wěn)定、高效、節(jié)能的運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)和電池供給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電能以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車行駛?；炻?lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽12混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車豐田Prius所采用的混合驅(qū)動(dòng)方式，將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過一個(gè)行星齒輪裝置連接起來。動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出到與其相連的行星架，行星架將一部分轉(zhuǎn)矩傳送到發(fā)電機(jī)，另一部分傳送到電動(dòng)機(jī)并輸出到驅(qū)動(dòng)軸。這種機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度，可以自由地控制兩個(gè)不同的速度(例如：發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與差速器輸入軸的轉(zhuǎn)速)。此時(shí)車輛并不是串聯(lián)式或者并聯(lián)式，而是介于串聯(lián)和并聯(lián)之間，充分利用兩種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)。豐田Prius混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力流程，如下圖所示。返回混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車豐田Prius所采用的混合驅(qū)動(dòng)13混合動(dòng)力新技術(shù)課件14Prius轎車動(dòng)力系統(tǒng)工作方式(1)發(fā)動(dòng)機(jī)效率低時(shí)，如起動(dòng)、中等轉(zhuǎn)速時(shí)，只有電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，消耗電池儲(chǔ)存的能量。(2)正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分動(dòng)力用于帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，一部分動(dòng)力用于帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，動(dòng)力系統(tǒng)整體效率達(dá)到最優(yōu)化。(3)若加速需要額外動(dòng)力，發(fā)電機(jī)不向電池供電，而是直接給電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)得到充足電能。(4)減速和制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)起到發(fā)電機(jī)作用，由車輪驅(qū)動(dòng)，將汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?5)發(fā)電機(jī)根據(jù)電池的電量存儲(chǔ)狀況決定是否給電池充電。(6)汽車停駛或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速其負(fù)荷超過一定范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火。Prius轎車動(dòng)力系統(tǒng)工作方式15結(jié)構(gòu)模式串聯(lián)式并聯(lián)式混聯(lián)式動(dòng)力總成發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等三大部件發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)兩大動(dòng)力總成發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等三大部件發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇范圍發(fā)動(dòng)機(jī)功率發(fā)動(dòng)機(jī)排放發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇有多種形式發(fā)動(dòng)機(jī)功率較大發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定，排放凈化性較好發(fā)動(dòng)機(jī)一般為傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率較小發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化大，排放凈化性較差發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇有多種形式發(fā)動(dòng)機(jī)功率較小發(fā)動(dòng)機(jī)排放介于串聯(lián)與并聯(lián)之間傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式傳動(dòng)效率制動(dòng)能量回收電動(dòng)機(jī)是唯一的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力能量傳遞效率較低能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)都是驅(qū)動(dòng)動(dòng)力能量傳動(dòng)效率較高根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，有個(gè)別不能回收發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)都是驅(qū)動(dòng)動(dòng)力能量傳動(dòng)效率較高能夠?qū)崿F(xiàn)整車總布置三大總成部件之間沒有機(jī)械連接裝置，結(jié)構(gòu)布置的自由度大，但各總成的質(zhì)量、尺寸都較大，小型車上不好布置，一般適用于大型車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保持機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)兩大動(dòng)力總成之間采用機(jī)械裝置連接起來，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使布置受到一定的限制三大動(dòng)力總成之間采用機(jī)械式連接裝置，三大動(dòng)力總成的質(zhì)量、尺寸都較小，能夠在小型車輛上，但結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，要求結(jié)構(gòu)更加緊湊適用條件適用于大型客車或貨車，更加適應(yīng)于在路況較復(fù)雜的城市道路和普通道路上行駛適用于小型汽車，更加適應(yīng)在城市道路和高速公路上行駛適用于各種類型的汽車，適應(yīng)于各種道路行駛性能更加接近于內(nèi)燃機(jī)汽車成本造價(jià)制造成本較高制造成本較低制造成本較高結(jié)構(gòu)模式串聯(lián)式16HEV蓄電池蓄電池是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

目前，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上使用的蓄電池主要是鉛酸電池、鎳氫電池（MH-Ni）和鋰離子電池，如克萊斯勒ESX2采用鉛酸電池，豐田Prius和本田Insight用鎳氫電池，日產(chǎn)Tino用鋰離子電池。HEV蓄電池蓄電池是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)目前，在17永磁電動(dòng)機(jī)目前是車用電動(dòng)機(jī)的主流，一般可分為永磁直流有刷電動(dòng)機(jī)與永磁無刷電動(dòng)機(jī)，兩者的主要差別在于永磁放置的位置。永磁式直流有刷電動(dòng)機(jī)是將永磁放于不轉(zhuǎn)動(dòng)的定子上并在轉(zhuǎn)子上安置線圈，因此須經(jīng)碳刷與換向片將電流傳遞至轉(zhuǎn)子上。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是以機(jī)械接觸的方式使電動(dòng)機(jī)隨時(shí)處于最大轉(zhuǎn)矩的輸出條件，缺點(diǎn)是碳刷、換向片間的磨損與轉(zhuǎn)子線圈散熱不易等因素，限制電動(dòng)機(jī)在高速、大電流狀況下的應(yīng)用。此類電動(dòng)機(jī)在車輛應(yīng)用多集中在3000r／min與數(shù)百瓦的輸出功率以下的裝置。永磁無刷電動(dòng)機(jī)則將永磁放在轉(zhuǎn)子上并使用其它感測(cè)組件以達(dá)到類似碳刷、換向片的功能，其優(yōu)點(diǎn)為散熱容易且無碳刷磨損，因此擺脫高速與大功率化的限制，唯一需注意的是如何選配適合的換相感測(cè)組件與其安裝位置，因?yàn)樵擃愲妱?dòng)機(jī)需要匹配專用的驅(qū)動(dòng)電路與換相感測(cè)組件。目前在混合動(dòng)力汽車的應(yīng)用越來越多，例如豐田與本田混合動(dòng)力汽車采用此類電動(dòng)機(jī)，瞬間輸出功率達(dá)到數(shù)十千瓦與最高轉(zhuǎn)速需求在5000r／min以上。HEV電動(dòng)機(jī)永磁無刷電動(dòng)機(jī)則將永磁放在轉(zhuǎn)子上并使用其它感測(cè)組件18

永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，分為定子、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)等三部份。永磁同步電動(dòng)機(jī)需要轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置的信息，以便在最佳的位置引入定子電流，形成所需的磁場(chǎng)，由此可得到最佳轉(zhuǎn)矩或輸出最大效率。一般多在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上安置傳感組件作為磁場(chǎng)位置檢測(cè)用，檢測(cè)機(jī)構(gòu)一般為編碼器、霍爾感測(cè)組件與旋轉(zhuǎn)變壓器等3類，后兩種常用。磁場(chǎng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，分為定子、轉(zhuǎn)子與19

汽車行駛時(shí)，蓄電池輸出高電位直流電（200v），經(jīng)變頻器的三相橋式電路，變?yōu)楦邏航涣麟姡?00v），驅(qū)動(dòng)體積小、功率高的交流電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩M，經(jīng)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)車輪?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車工作原理

汽車行駛時(shí)，蓄電池輸出高電位直流電（200v），經(jīng)變頻201)起步

由于電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩的特性，所以并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的起步由電機(jī)單獨(dú)來完成。當(dāng)電池SOC比較低的時(shí)候，由發(fā)動(dòng)機(jī)來提供起步時(shí)的動(dòng)力；如果電池的剩余電量適中，即SOC值為中，則電機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉；如果電池的剩余電量多，即SOC值大，則電機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)

汽車工作原理1)起步并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)

汽車工作原理212)低速或城市工況當(dāng)混合動(dòng)力汽車在城市道路或低速行駛時(shí)，若SOC值較高或?yàn)橹械臅r(shí)候，汽車所需動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)提供，電動(dòng)機(jī)所需能量由蓄電池來供給；若SOC值較低時(shí)，汽車所需動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)來提供，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)發(fā)電為蓄電池充電。3)加速

在加速模式下，控制策略主要是基于SOC狀態(tài)來制定的，它主要是由電能源能夠提供給汽車附加的驅(qū)動(dòng)力的狀態(tài)來決定的。我們主要考慮以下三種方式：①當(dāng)SOC狀態(tài)比較高時(shí)，若汽車此時(shí)是弱加速，電機(jī)只提供部分功率來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車，若此時(shí)汽車是急加速，電機(jī)則提供最大功率來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)。②當(dāng)SOC狀態(tài)為中的時(shí)候，無論汽車是弱加速還是急加速，發(fā)動(dòng)機(jī)工作，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)，提供部分功率輔助汽車的加速。③當(dāng)SOC比較低的時(shí)候，電機(jī)空轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門全開。2)低速或城市工況3)加速224)巡航

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以恒定的速度行駛時(shí)，由于汽車克服路面阻力保持恒定速度行駛時(shí)的轉(zhuǎn)矩是很小的，所以，發(fā)動(dòng)機(jī)主要提供平均功率而不是峰值功率。此時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大于路面所需要的功率時(shí)，并當(dāng)SOC較低時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)提供電能給電池充電以滿足下一步的使用要求。5)減速

在這種模式下，會(huì)有部分制動(dòng)能量回收，通常有兩種模式：①松開加速踏板；②踩下制動(dòng)踏板。在第一種模式下，電機(jī)的反拖作用使車速緩慢下降，若SOC值為小或?yàn)橹袝r(shí)，部分制動(dòng)能量被回收，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，電機(jī)提供部分負(fù)轉(zhuǎn)矩來給電池充電；在第二種模式下，車速迅速下降，若SOC值為小或?yàn)橹袝r(shí)，大量的制動(dòng)能量被回收，電機(jī)提供最大的負(fù)轉(zhuǎn)矩來給電池充電，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，如果電池的剩余電量多，即SOC值為大，則電機(jī)空轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。4)巡航5)減速236)駐車當(dāng)系統(tǒng)處于駐車模式時(shí)，此時(shí)汽車是不需要能量的，因此電機(jī)空轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。若此時(shí)電池SOC狀態(tài)比較低，發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)給電池充電。

在上述整車能量管理策略下，如何在各個(gè)動(dòng)力源之間分配能量，在能量分配過程中能否保證能量均衡，是并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理的關(guān)鍵。返回6)駐車返回24

能量管理系統(tǒng)采取層級(jí)式控制：最上層為整車能量管理系統(tǒng)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制各個(gè)低端控制器；中間一層包括五個(gè)低端控制器，即發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、發(fā)電機(jī)控制器、電動(dòng)機(jī)控制器、離合器及制動(dòng)器控制器和電池能量管理系統(tǒng)（BMS）等；最下層為各個(gè)執(zhí)行器，即發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、離合器等部件。

ＨＥＶ整車能量控制系統(tǒng)

返回能量管理系統(tǒng)采取層級(jí)式控制：最上層為整車能量管理系統(tǒng)，25并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的整車能量管理主要解決兩個(gè)問題：系統(tǒng)運(yùn)行模式的切換和混合模式下功率、能量的分配。(1)模式切換策略根據(jù)不同的工況要求，以優(yōu)化各部件工作點(diǎn)為目的，可以在這些運(yùn)行模式中進(jìn)行切換。巡航模式、加速模式、減速模式、起步模式和駐車模式等，以適應(yīng)不同的工況。(2)功率分配策略功率分配是系統(tǒng)能量管理策略研究的關(guān)鍵。通常功率分配都被看作是一個(gè)以減小油耗和改善排放為目標(biāo)的優(yōu)化問題。功率分配決定了混合動(dòng)力系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域。目前被廣泛采用或研究的功率分配策略大體上可以分為：恒定工作點(diǎn)策略、優(yōu)化工作區(qū)策略、ICE優(yōu)化曲線策略、瞬時(shí)優(yōu)化策略和全局優(yōu)化策略、智能優(yōu)化策略等。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的整車能量管理主要解決兩個(gè)問題：系統(tǒng)運(yùn)行模26不同的管理策略可以得到不同的燃油消耗，排放和電池的SOC狀態(tài)值，設(shè)計(jì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要目的是在保證汽車性能的條件下降低汽車的燃油消耗和排放，同時(shí)，還要兼顧電池的壽命問題，(1)電輔助式管理策略在這種管理策略中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足時(shí)，電機(jī)作為一種輔助能源來工作，具體描述如下：1)當(dāng)汽車在所允許的最低速度之下行駛時(shí)，電機(jī)運(yùn)行。2)當(dāng)汽車所需的轉(zhuǎn)矩大于發(fā)動(dòng)機(jī)能提供的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)矩。3)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行在低效率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)關(guān)機(jī)，由電機(jī)提供所需的轉(zhuǎn)矩。4)當(dāng)電池SOC過低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)提供額外的轉(zhuǎn)矩給電機(jī)，用來給電池發(fā)電。5)制動(dòng)能量再生時(shí)，電機(jī)給電池充電。PHEV不同管理策略不同的管理策略可以得到不同的燃油消耗，排放和電池的SOC狀態(tài)27(2)自適應(yīng)管理策略這種管理策略也叫實(shí)時(shí)控制，它同時(shí)考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗和排放，在每一時(shí)間步，都根據(jù)這一規(guī)則將轉(zhuǎn)矩需求合理的分配給發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，以達(dá)到優(yōu)化燃油消耗和排放的目的，在實(shí)際中，燃油消耗和排放同時(shí)達(dá)到最優(yōu)化是不可能的，這種管理策略實(shí)際上是兩種情況的折衷，要想同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，發(fā)動(dòng)機(jī)只能在很小的區(qū)域運(yùn)行，但車輛的實(shí)際運(yùn)行情況非常復(fù)雜，要想保證發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅只運(yùn)行在一個(gè)很小的區(qū)域是不可能的，所以自適應(yīng)管理策略實(shí)際上是上述情況的一種折衷.(2)自適應(yīng)管理策略28(3)SOC轉(zhuǎn)矩平衡式管理策略這種管理策略的思想是根據(jù)電池SOC的狀態(tài)以及需求的轉(zhuǎn)矩之間產(chǎn)生一個(gè)修正的轉(zhuǎn)矩，電池的SOC狀態(tài)維持在制定的最高狀態(tài)和最低狀態(tài)的中間，同時(shí)保證發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)維持在高效范圍內(nèi)。1)當(dāng)汽車在所允許的最低速度之下行駛時(shí)，電機(jī)運(yùn)行。2)當(dāng)汽車所需的轉(zhuǎn)矩大于發(fā)動(dòng)機(jī)能提供的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)矩。a)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行在低效率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)關(guān)機(jī)，由電機(jī)提供所需的轉(zhuǎn)矩。b)當(dāng)電池SOC低于最高值和最低值的平均值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)提供額外的轉(zhuǎn)矩給電機(jī)，用來給電池發(fā)電。c)制動(dòng)能量再生時(shí)，電機(jī)給電池充電。這種管理策略的基本思想和電輔助管理策略的基本思想大致相同，所不同的地方就在于控制發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際發(fā)出多少轉(zhuǎn)矩，前一種是在需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩提高一些，來滿足充電的需要，而后一種則不同，它是根據(jù)現(xiàn)在的SOC狀態(tài)和轉(zhuǎn)矩比來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行修正的。(3)SOC轉(zhuǎn)矩平衡式管理策略29(4)模糊邏輯能量管理策略

采用上述管理策略，比如采用電輔助式管理策略時(shí)，在部分負(fù)荷(此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率較高)下，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)；而在低負(fù)荷或高負(fù)荷等特殊工況下，蓄電池和電動(dòng)機(jī)參與工作，進(jìn)行電驅(qū)動(dòng)或混合驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，電驅(qū)動(dòng)的主要功能是解決低負(fù)荷排放差和高負(fù)荷動(dòng)力不足的問題。但是，這樣的動(dòng)力分配實(shí)際上并未能完全發(fā)揮混合驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榛旌蟿?dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率不僅與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率相關(guān)，而且也受蓄電池和電動(dòng)機(jī)效率的影響。為此，在進(jìn)行能量分配過程中，尋求利用模糊邏輯實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、蓄電池和電動(dòng)機(jī)整體工作效率的最優(yōu)化控制。由于汽車的各種不同工況下的能量需求，以及電池的不同SOC狀態(tài)，很難精確的論定，混和動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的非線性的系統(tǒng)，而模糊控制是基于模糊推理，模仿人的思維方式，對(duì)難以建立精確數(shù)學(xué)模型的對(duì)象實(shí)施的一種控制。它是模糊數(shù)學(xué)同控制理論相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有不要求知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，只需要提供現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及操作數(shù)據(jù)；控制系統(tǒng)的魯棒性適應(yīng)于解決常規(guī)控制難以解決的非線性、時(shí)變及滯后系統(tǒng)；以語言變量代替常規(guī)的數(shù)學(xué)變量，易于構(gòu)造形成專家的“知識(shí)”；控制推理采用“不精確推理”等優(yōu)點(diǎn)。較低，總的能量利用效率即為；若由電驅(qū)動(dòng)，總的能量利用效率，要考慮電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率，蓄電池的庫侖效率以及蓄電池充電時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率，即，從而使(4)模糊邏輯能量管理策略較低，總的能量利用效率即為；若由電30根據(jù)并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車整車能量管理策略，確定模糊邏輯能量管理的控制原則如下：1)為延長(zhǎng)電池的使用壽命和提高電池的充放電效率，電池的SOC在循環(huán)工況的起始和結(jié)束時(shí)，應(yīng)基本保持不變。2)為提高整車系統(tǒng)效率，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能在高效率區(qū)工作，因此，在電池SOC允許情況下，對(duì)于起步或城市道路低、中速運(yùn)行模式，盡可能用電機(jī)起步或驅(qū)動(dòng)。3)在混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)將以發(fā)動(dòng)機(jī)為主能源，電機(jī)為輔助能源。管理系統(tǒng)根據(jù)汽車需求轉(zhuǎn)矩與發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩的差值，結(jié)合SOC狀態(tài)，決定電機(jī)工作狀態(tài)，以此來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，保證或盡量使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最優(yōu)轉(zhuǎn)矩曲線上。4)在保證制動(dòng)安全的前提下，回收制動(dòng)能量模糊控制簡(jiǎn)介根據(jù)并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車整車能量管理策略，確定31針對(duì)混合動(dòng)力汽車在效率與排放、SOC狀態(tài)值等控制方面的要求，應(yīng)用MATLAB平臺(tái)下的Fuzzy編輯器，建立兩輸入、一輸出的模糊推理系統(tǒng)，SOCFIS(mamdani)針對(duì)混合動(dòng)力汽車在效率與排放、SOC狀態(tài)值等控制方面的要求，32輸入變量的論域?yàn)閇0，]，當(dāng)駕駛員請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩高于時(shí)，采用發(fā)動(dòng)機(jī)工作于最大轉(zhuǎn)矩線上的控制方法；當(dāng)請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩小于零時(shí)，采用制動(dòng)控制策略，即請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩全部由電動(dòng)機(jī)提供，作為發(fā)電機(jī)為電池充電。因此模糊控制論域定為[0，]。為方便起見，將輸入變量論域轉(zhuǎn)化到[-3，+3]上，“-3”表示零轉(zhuǎn)矩，“0”表示優(yōu)化轉(zhuǎn)矩，“+3”表示最大轉(zhuǎn)矩。其中優(yōu)化轉(zhuǎn)矩可以是優(yōu)化燃油曲線或最大效率曲線，以此來體現(xiàn)控制目標(biāo)。輸入變量的論域?yàn)閇0，]，當(dāng)駕駛員請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩高于33轉(zhuǎn)速(r/s)優(yōu)化轉(zhuǎn)矩曲線最大轉(zhuǎn)矩曲線轉(zhuǎn)矩(Nm)-30+3轉(zhuǎn)速(r/s)優(yōu)化轉(zhuǎn)矩曲線最大轉(zhuǎn)矩曲線轉(zhuǎn)矩(Nm)-30+334輸入變量SOC的論域?yàn)閇0，1]。“0”表示SOC的最小值，“1”表示SOC的最大值。輸入變量和輸出變量模糊子集取為：模糊子集取為：{負(fù)大，負(fù)中，負(fù)小，零，正小，正中，正大}或{NB,NM,NS,ZE,PS,PM,PB}電池SOC的模糊子集取為：{“太低”，“較低”，“低”，“適中”，“高”，“較高”，“太高”}或{verylow,lower,low,normal,high,higher,veryhigh}輸入變量SOC的論域?yàn)閇0，1]?！?”表示SOC的最小值，35TtTeSOCNBNMNSZEPSPMPBverylowZEPSPSPMPMPBPBlowerNSZEPSPSPMPMPBlowNSZEZEPSPSPMPBnormalNMNSZEZEZEPSPMhighNMNSNSZEZEZEPShigherNBNMNSNSZEZEZEveryhighNBNBNMNSNSZEZE模糊控制規(guī)則表TtTeSOCNBNMNSZEPSPMPBverylowZ36也可以用IF…and…THEN模糊語言來描述控制規(guī)則，現(xiàn)舉例如下：IFisNMandSOCisverylowTHENisNMIFisNSandSOCislowTHENisZEIFisZEandSOCisnormalTHENisZEIFisPMandSOCishighTHENisZE其中，四條控制規(guī)則的含義為：1、表示整車傳動(dòng)部件總的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩比優(yōu)化轉(zhuǎn)矩小較多，并且電池SOC為很低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)工作在低于最優(yōu)曲線附近直接輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，多余能量用于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)給蓄電池充電；②表示整車傳動(dòng)部件總的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩與優(yōu)化轉(zhuǎn)矩相差不大，并且電池SOC為低時(shí)，電機(jī)不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)按最優(yōu)曲線工作直接輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；③表示整車傳動(dòng)部件總的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩與優(yōu)化轉(zhuǎn)矩相等，并且電池SOC為正常時(shí)，電機(jī)不工作，發(fā)動(dòng)機(jī)按最優(yōu)曲線工作直接輸出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩；④表示整車傳動(dòng)部件總的請(qǐng)求轉(zhuǎn)矩比優(yōu)化轉(zhuǎn)矩大較多，并且電池SOC為高時(shí)，電機(jī)參與工作提供輔助轉(zhuǎn)矩，調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)按最優(yōu)曲線工作。也可以用IF…and…THEN模糊語言來描述控制規(guī)則，現(xiàn)舉例37ADVISOR模型庫里包含幾十種汽車Simuliuk模型，用戶可以根據(jù)自己的需要，通過修改己有的模型或建立新模型來建立自己所需要的汽車模型。ADVISOR2002仿真時(shí)PHEV模型的頂層Simuliuk框圖ADVISOR仿真ADVISOR模型庫里包含幾十種汽車Simuliuk模型，用38模糊邏輯控制器（FLC）+-SOC模糊邏輯管理策略仿真模塊ADVISOR的混合動(dòng)力汽車仿真模型是在Simulink環(huán)境下設(shè)計(jì)的。為了應(yīng)用上述建立的模糊邏輯推理系統(tǒng)，需要建立模糊邏輯能量管理策略模塊完善與ADVISOR中提供的整車模糊邏輯能量管理系統(tǒng)仿真模塊接口。應(yīng)用上述模糊邏輯推理系統(tǒng)建立的模糊邏輯管理策略模塊如圖所示。將之嵌入仿真軟件進(jìn)行仿真。

模糊邏輯管理策略仿真模塊模糊邏輯控制器（FLC）+-SOC模糊邏輯控制器（FLC）+SOC模糊邏輯管理策略仿真模塊模39管理策略類型排放，g/km油耗，L（100km）動(dòng)力性能傳動(dòng)系總效率，%HCCONOX加速性，s(0~96.6km/h)最高車速，km/h模糊邏輯0.3371.3870.1３３.１12.615415.2電輔助式0.3341.610.183３.４10.1183.813.6性能仿真結(jié)果

管理排放，g/km油耗，L（100km）動(dòng)力性能傳動(dòng)系40知識(shí)不足

謝謝請(qǐng)多指教知識(shí)不足

謝謝請(qǐng)多指教41混合動(dòng)力新技術(shù)濟(jì)南交通高級(jí)技工學(xué)校周立平混合動(dòng)力新技術(shù)濟(jì)南交通高級(jí)技工學(xué)校周立平42電動(dòng)汽車的發(fā)展背景與方向電動(dòng)汽車三種模式對(duì)比混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)發(fā)展趨勢(shì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)概念混合動(dòng)力電動(dòng)汽車選型策略混合動(dòng)力電動(dòng)汽車工作原理ＨＥＶ整車能量控制系統(tǒng)

混合動(dòng)力新技術(shù)電動(dòng)汽車的發(fā)展背景與方向電動(dòng)汽車三種模式對(duì)比混合動(dòng)力電動(dòng)汽車43電動(dòng)汽車的發(fā)展背景與方向

未來的汽車應(yīng)當(dāng)向清潔、環(huán)保的方向發(fā)展，經(jīng)過對(duì)各種新燃料，新能源和新動(dòng)力的探索，電動(dòng)汽車成為最主要的選擇之一。

電動(dòng)汽車包括純電動(dòng)汽車(EV,ElectricalVehicle)、混合電動(dòng)汽車(HEV,HybridElectricalVehicle)和燃料電池汽車(FCV，F(xiàn)uelCellVehicle)三種形式，它是理想的零排放或低排放車輛。未來需要發(fā)展趨勢(shì)及方向返回電動(dòng)汽車的發(fā)展背景與方向未來需要發(fā)展趨勢(shì)及方向返回44純電動(dòng)汽車：具有無污染、低噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但在發(fā)展中受到了技術(shù)上的制約，有限的行駛里程和較長(zhǎng)的充電時(shí)間使得它們的普及非常困難，產(chǎn)業(yè)化前景并不看好。燃料電池汽車：具有極高的效率、低排放、低噪音，其甲醇燃料有廣泛的來源，并具有可再生等重大優(yōu)勢(shì)，已成為世界各大汽車集團(tuán)新世紀(jì)激烈競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，被喻為21世紀(jì)改變?nèi)祟惿畹氖蟾呖萍贾祝a(chǎn)業(yè)化仍需要較長(zhǎng)的時(shí)間?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車：它是由兩種或兩種以上的能源提供動(dòng)力的汽車，是將新技術(shù)和老技術(shù)結(jié)合的最可行的產(chǎn)物，它同時(shí)具有純電動(dòng)汽車和傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的優(yōu)點(diǎn)，既具有純電動(dòng)汽車的高效率和低排放的性能，還具有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車的行駛里程長(zhǎng)和快速補(bǔ)充燃料的性能?；旌想妱?dòng)汽車成為當(dāng)前解決節(jié)能、環(huán)保問題切實(shí)可行的過渡方案電動(dòng)汽車三種模式對(duì)比返回純電動(dòng)汽車：具有無污染、低噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便等優(yōu)點(diǎn)，但45混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)發(fā)展趨勢(shì)

美國政府在1993年提出“新一代汽車合作計(jì)劃”，其中的目標(biāo)之一是“開發(fā)一種燃油經(jīng)濟(jì)性三倍于現(xiàn)有車輛的中型轎車，即每加侖燃油行駛80英里（折合3L/100km）?！睆哪壳暗难芯縼砜矗旌蟿?dòng)力汽車是實(shí)現(xiàn)上述指標(biāo)的主要途徑。最近幾年，美、日、歐等國家和地區(qū)的政府部門、研究機(jī)構(gòu)紛紛將其研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)到更具實(shí)用性與發(fā)展前途的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上來。豐田僅ＰＲＩＵＳ全球銷量已達(dá)１００萬輛，并預(yù)計(jì)２０１０年銷售破１００萬輛。本田ＩＮＳＩＧＨＴ全球銷量達(dá)３０萬輛，并計(jì)劃２０１０年銷售占１０﹪。

在電動(dòng)汽車的能源系統(tǒng)中，如蓄電池、超大電容器及儲(chǔ)能高速飛輪等，目前還沒有一種能源能夠使電動(dòng)汽車的性能完全與燃油汽車相匹敵，其主要原因在于這些能源系統(tǒng)不能提供足夠高的比能量和比功率。為了解決這個(gè)問題，人們?cè)陔妱?dòng)汽車上加入輔助動(dòng)力單元。這個(gè)輔助動(dòng)力單元實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)力發(fā)電機(jī)組或某種原動(dòng)機(jī)。原動(dòng)機(jī)可以是內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等熱機(jī)。這就構(gòu)成了目前所說的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。

返回通用？２０４０年左右三足鼎立混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)發(fā)展趨勢(shì)美國政府在1993年46混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)概念

國際電子技術(shù)委員會(huì)(InternationalElectro-technicalCommission,IEC)對(duì)混合動(dòng)力車輛的定義為：在特定的工作條件下，可以從兩種或兩種以上的能量存儲(chǔ)器、能量源或能量轉(zhuǎn)化器中獲取驅(qū)動(dòng)能量的汽車。其中至少一種存儲(chǔ)器或轉(zhuǎn)化器要安裝在汽車上?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)至少有一種能量存儲(chǔ)器、能量源或能量轉(zhuǎn)化器可以傳遞電能。混合動(dòng)力動(dòng)汽車是將電力驅(qū)動(dòng)與輔助動(dòng)力驅(qū)動(dòng)結(jié)合起來，充分發(fā)揮二者各自的優(yōu)勢(shì)及二者相結(jié)合產(chǎn)生的優(yōu)勢(shì)的車輛。輔助動(dòng)力可以采用燃燒某種燃料的原動(dòng)機(jī)或動(dòng)力發(fā)電機(jī)組。

返回混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(HEV)概念國際電子技術(shù)委員會(huì)(In47混合動(dòng)力電動(dòng)汽車選型策略現(xiàn)在大部分的HEV是在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)汽車上增加蓄電池組作為電能存儲(chǔ)裝置，通過電動(dòng)/發(fā)電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。根據(jù)HEV零部件的種類、數(shù)量和連接關(guān)系可以將HEV的動(dòng)力系統(tǒng)分為三種基本結(jié)構(gòu)類型:串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(SHEV，SeriesHybridElectricVehicle)、并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PHEV，ParallelHybridElectricVehicle)和混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(PSHEV，SplitHybridElectricVehicle)。不同的結(jié)構(gòu)類型隨著具體結(jié)構(gòu)模型和驅(qū)動(dòng)模式的不同，又有不同的選型策略。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車選型策略現(xiàn)在大部分的HEV是在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)48串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)

由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大主要部件總成組成。發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅用于發(fā)電，發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能供給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車行駛。發(fā)電機(jī)發(fā)出的部分電能向電池充電，來延長(zhǎng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的行駛里程。另外電池還可以單獨(dú)向電動(dòng)機(jī)提供電能來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車，使混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在零污染狀態(tài)下行駛。串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)49串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能和電池輸出的電能，共同輸出到電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車行駛，電力驅(qū)動(dòng)是唯一的驅(qū)動(dòng)模式。動(dòng)力流程圖如上圖所示。只有電動(dòng)機(jī)直接與驅(qū)動(dòng)橋相連接(這一點(diǎn)與純電動(dòng)汽車相同)，而發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)直接連接產(chǎn)生電能，來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或者給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池的荷電狀態(tài)(SOC,StateOfCharge)下降到一個(gè)預(yù)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)即開始對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)并沒有機(jī)械地連接在一起，這種方式可以很大程度地減少發(fā)動(dòng)機(jī)所受到的車輛的瞬態(tài)響應(yīng)。瞬態(tài)響應(yīng)的減少可以使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行最優(yōu)的噴油和點(diǎn)火控制，使其在最佳工況點(diǎn)附近工作。串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)模式串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電50并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)兩大部件總成組成，有多種組合型式，可以根據(jù)使用要求選用。兩大動(dòng)力總成的功率可以互相疊加，發(fā)動(dòng)機(jī)功率和電動(dòng)/發(fā)電機(jī)功率約為電動(dòng)汽車所需最大驅(qū)動(dòng)功率的0.5~1倍，因此，可以采用小功率的發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)/發(fā)電機(jī)，使得整個(gè)動(dòng)力系統(tǒng)的裝配尺寸、質(zhì)量都較小，造價(jià)也更低，行程也可以比串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的長(zhǎng)一些，其特點(diǎn)更加趨近于內(nèi)燃機(jī)汽車。并聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常被應(yīng)用在小型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上。。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)51并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

典型動(dòng)力流程圖如上圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過某種變速裝置同時(shí)與驅(qū)動(dòng)橋直接相連接。電動(dòng)機(jī)可以用來平衡發(fā)動(dòng)機(jī)所受的載荷，使其能在高效率區(qū)域工作，因?yàn)橥ǔ０l(fā)動(dòng)機(jī)工作在滿負(fù)荷(中等轉(zhuǎn)速)下燃油經(jīng)濟(jì)性最好。當(dāng)車輛在較小的路面載荷下工作時(shí)，傳統(tǒng)車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性比較差，而并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)此時(shí)可以被關(guān)閉掉而只用電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車，或者增加發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷使電動(dòng)機(jī)作為發(fā)電機(jī)，給蓄電池充電以備后用(即一邊驅(qū)動(dòng)汽車，一邊充電)。由于并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在穩(wěn)定的高速下發(fā)動(dòng)機(jī)具有比較高的效率和相對(duì)較小的質(zhì)量，所以它在高速公路上行駛具有比較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。并聯(lián)式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有兩條能量傳輸路線，可以同時(shí)使用電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源來驅(qū)動(dòng)汽車，如果其中的一條驅(qū)動(dòng)線路出了問題，另一個(gè)仍然可以驅(qū)動(dòng)汽車。這種設(shè)計(jì)方式可以使其以純電動(dòng)汽車，或低排放汽車的狀態(tài)運(yùn)行，但是此時(shí)不能提供全部的動(dòng)力能源并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)52

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)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)組成，主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)三大動(dòng)力總成組成，發(fā)動(dòng)機(jī)基本保持穩(wěn)定、高效、節(jié)能的運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)電機(jī)和電池供給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)電能以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車行駛?；炻?lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽53混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車豐田Prius所采用的混合驅(qū)動(dòng)方式，將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)通過一個(gè)行星齒輪裝置連接起來。動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出到與其相連的行星架，行星架將一部分轉(zhuǎn)矩傳送到發(fā)電機(jī)，另一部分傳送到電動(dòng)機(jī)并輸出到驅(qū)動(dòng)軸。這種機(jī)構(gòu)有兩個(gè)自由度，可以自由地控制兩個(gè)不同的速度(例如：發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與差速器輸入軸的轉(zhuǎn)速)。此時(shí)車輛并不是串聯(lián)式或者并聯(lián)式，而是介于串聯(lián)和并聯(lián)之間，充分利用兩種驅(qū)動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)。豐田Prius混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力流程，如下圖所示。返回混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車豐田Prius所采用的混合驅(qū)動(dòng)54混合動(dòng)力新技術(shù)課件55Prius轎車動(dòng)力系統(tǒng)工作方式(1)發(fā)動(dòng)機(jī)效率低時(shí)，如起動(dòng)、中等轉(zhuǎn)速時(shí)，只有電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，消耗電池儲(chǔ)存的能量。(2)正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的一部分動(dòng)力用于帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，一部分動(dòng)力用于帶動(dòng)車輪旋轉(zhuǎn)，動(dòng)力系統(tǒng)整體效率達(dá)到最優(yōu)化。(3)若加速需要額外動(dòng)力，發(fā)電機(jī)不向電池供電，而是直接給電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)得到充足電能。(4)減速和制動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)起到發(fā)電機(jī)作用，由車輪驅(qū)動(dòng)，將汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?5)發(fā)電機(jī)根據(jù)電池的電量存儲(chǔ)狀況決定是否給電池充電。(6)汽車停駛或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速其負(fù)荷超過一定范圍，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)熄火。Prius轎車動(dòng)力系統(tǒng)工作方式56結(jié)構(gòu)模式串聯(lián)式并聯(lián)式混聯(lián)式動(dòng)力總成發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等三大部件發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)兩大動(dòng)力總成發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)/發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等三大部件發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇范圍發(fā)動(dòng)機(jī)功率發(fā)動(dòng)機(jī)排放發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇有多種形式發(fā)動(dòng)機(jī)功率較大發(fā)動(dòng)機(jī)工作穩(wěn)定，排放凈化性較好發(fā)動(dòng)機(jī)一般為傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)功率較小發(fā)動(dòng)機(jī)工況變化大，排放凈化性較差發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇有多種形式發(fā)動(dòng)機(jī)功率較小發(fā)動(dòng)機(jī)排放介于串聯(lián)與并聯(lián)之間傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)模式傳動(dòng)效率制動(dòng)能量回收電動(dòng)機(jī)是唯一的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力能量傳遞效率較低能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)都是驅(qū)動(dòng)動(dòng)力能量傳動(dòng)效率較高根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，有個(gè)別不能回收發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)都是驅(qū)動(dòng)動(dòng)力能量傳動(dòng)效率較高能夠?qū)崿F(xiàn)整車總布置三大總成部件之間沒有機(jī)械連接裝置，結(jié)構(gòu)布置的自由度大，但各總成的質(zhì)量、尺寸都較大，小型車上不好布置，一般適用于大型車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)保持機(jī)械式傳動(dòng)系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)兩大動(dòng)力總成之間采用機(jī)械裝置連接起來，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使布置受到一定的限制三大動(dòng)力總成之間采用機(jī)械式連接裝置，三大動(dòng)力總成的質(zhì)量、尺寸都較小，能夠在小型車輛上，但結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，要求結(jié)構(gòu)更加緊湊適用條件適用于大型客車或貨車，更加適應(yīng)于在路況較復(fù)雜的城市道路和普通道路上行駛適用于小型汽車，更加適應(yīng)在城市道路和高速公路上行駛適用于各種類型的汽車，適應(yīng)于各種道路行駛性能更加接近于內(nèi)燃機(jī)汽車成本造價(jià)制造成本較高制造成本較低制造成本較高結(jié)構(gòu)模式串聯(lián)式57HEV蓄電池蓄電池是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

目前，在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上使用的蓄電池主要是鉛酸電池、鎳氫電池（MH-Ni）和鋰離子電池，如克萊斯勒ESX2采用鉛酸電池，豐田Prius和本田Insight用鎳氫電池，日產(chǎn)Tino用鋰離子電池。HEV蓄電池蓄電池是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)目前，在58永磁電動(dòng)機(jī)目前是車用電動(dòng)機(jī)的主流，一般可分為永磁直流有刷電動(dòng)機(jī)與永磁無刷電動(dòng)機(jī)，兩者的主要差別在于永磁放置的位置。永磁式直流有刷電動(dòng)機(jī)是將永磁放于不轉(zhuǎn)動(dòng)的定子上并在轉(zhuǎn)子上安置線圈，因此須經(jīng)碳刷與換向片將電流傳遞至轉(zhuǎn)子上。此結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是以機(jī)械接觸的方式使電動(dòng)機(jī)隨時(shí)處于最大轉(zhuǎn)矩的輸出條件，缺點(diǎn)是碳刷、換向片間的磨損與轉(zhuǎn)子線圈散熱不易等因素，限制電動(dòng)機(jī)在高速、大電流狀況下的應(yīng)用。此類電動(dòng)機(jī)在車輛應(yīng)用多集中在3000r／min與數(shù)百瓦的輸出功率以下的裝置。永磁無刷電動(dòng)機(jī)則將永磁放在轉(zhuǎn)子上并使用其它感測(cè)組件以達(dá)到類似碳刷、換向片的功能，其優(yōu)點(diǎn)為散熱容易且無碳刷磨損，因此擺脫高速與大功率化的限制，唯一需注意的是如何選配適合的換相感測(cè)組件與其安裝位置，因?yàn)樵擃愲妱?dòng)機(jī)需要匹配專用的驅(qū)動(dòng)電路與換相感測(cè)組件。目前在混合動(dòng)力汽車的應(yīng)用越來越多，例如豐田與本田混合動(dòng)力汽車采用此類電動(dòng)機(jī)，瞬間輸出功率達(dá)到數(shù)十千瓦與最高轉(zhuǎn)速需求在5000r／min以上。HEV電動(dòng)機(jī)永磁無刷電動(dòng)機(jī)則將永磁放在轉(zhuǎn)子上并使用其它感測(cè)組件59

永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，分為定子、轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置檢測(cè)機(jī)構(gòu)等三部份。永磁同步電動(dòng)機(jī)需要轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)位置的信息，以便在最佳的位置引入定子電流，形成所需的磁場(chǎng)，由此可得到最佳轉(zhuǎn)矩或輸出最大效率。一般多在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上安置傳感組件作為磁場(chǎng)位置檢測(cè)用，檢測(cè)機(jī)構(gòu)一般為編碼器、霍爾感測(cè)組件與旋轉(zhuǎn)變壓器等3類，后兩種常用。磁場(chǎng)檢測(cè)機(jī)構(gòu)永磁同步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖所示，分為定子、轉(zhuǎn)子與60

汽車行駛時(shí)，蓄電池輸出高電位直流電（200v），經(jīng)變頻器的三相橋式電路，變?yōu)楦邏航涣麟姡?00v），驅(qū)動(dòng)體積小、功率高的交流電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩M，經(jīng)傳動(dòng)系驅(qū)動(dòng)車輪?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車工作原理

汽車行駛時(shí)，蓄電池輸出高電位直流電（200v），經(jīng)變頻611)起步

由于電機(jī)具有低速大轉(zhuǎn)矩的特性，所以并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車的起步由電機(jī)單獨(dú)來完成。當(dāng)電池SOC比較低的時(shí)候，由發(fā)動(dòng)機(jī)來提供起步時(shí)的動(dòng)力；如果電池的剩余電量適中，即SOC值為中，則電機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉；如果電池的剩余電量多，即SOC值大，則電機(jī)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)

汽車工作原理1)起步并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)

汽車工作原理622)低速或城市工況當(dāng)混合動(dòng)力汽車在城市道路或低速行駛時(shí)，若SOC值較高或?yàn)橹械臅r(shí)候，汽車所需動(dòng)力由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)提供，電動(dòng)機(jī)所需能量由蓄電池來供給；若SOC值較低時(shí)，汽車所需動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)來提供，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)發(fā)電為蓄電池充電。3)加速

在加速模式下，控制策略主要是基于SOC狀態(tài)來制定的，它主要是由電能源能夠提供給汽車附加的驅(qū)動(dòng)力的狀態(tài)來決定的。我們主要考慮以下三種方式：①當(dāng)SOC狀態(tài)比較高時(shí)，若汽車此時(shí)是弱加速，電機(jī)只提供部分功率來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車，若此時(shí)汽車是急加速，電機(jī)則提供最大功率來輔助發(fā)動(dòng)機(jī)。②當(dāng)SOC狀態(tài)為中的時(shí)候，無論汽車是弱加速還是急加速，發(fā)動(dòng)機(jī)工作，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)，提供部分功率輔助汽車的加速。③當(dāng)SOC比較低的時(shí)候，電機(jī)空轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門全開。2)低速或城市工況3)加速634)巡航

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以恒定的速度行駛時(shí)，由于汽車克服路面阻力保持恒定速度行駛時(shí)的轉(zhuǎn)矩是很小的，所以，發(fā)動(dòng)機(jī)主要提供平均功率而不是峰值功率。此時(shí)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率大于路面所需要的功率時(shí)，并當(dāng)SOC較低時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)換成發(fā)電機(jī)提供電能給電池充電以滿足下一步的使用要求。5)減速

在這種模式下，會(huì)有部分制動(dòng)能量回收，通常有兩種模式：①松開加速踏板；②踩下制動(dòng)踏板。在第一種模式下，電機(jī)的反拖作用使車速緩慢下降，若SOC值為小或?yàn)橹袝r(shí)，部分制動(dòng)能量被回收，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，電機(jī)提供部分負(fù)轉(zhuǎn)矩來給電池充電；在第二種模式下，車速迅速下降，若SOC值為小或?yàn)橹袝r(shí)，大量的制動(dòng)能量被回收，電機(jī)提供最大的負(fù)轉(zhuǎn)矩來給電池充電，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，如果電池的剩余電量多，即SOC值為大，則電機(jī)空轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。4)巡航5)減速646)駐車當(dāng)系統(tǒng)處于駐車模式時(shí)，此時(shí)汽車是不需要能量的，因此電機(jī)空轉(zhuǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉。若此時(shí)電池SOC狀態(tài)比較低，發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)給電池充電。

在上述整車能量管理策略下，如何在各個(gè)動(dòng)力源之間分配能量，在能量分配過程中能否保證能量均衡，是并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理的關(guān)鍵。返回6)駐車返回65

能量管理系統(tǒng)采取層級(jí)式控制：最上層為整車能量管理系統(tǒng)，統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制各個(gè)低端控制器；中間一層包括五個(gè)低端控制器，即發(fā)動(dòng)機(jī)控制器、發(fā)電機(jī)控制器、電動(dòng)機(jī)控制器、離合器及制動(dòng)器控制器和電池能量管理系統(tǒng)（BMS）等；最下層為各個(gè)執(zhí)行器，即發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、離合器等部件。

ＨＥＶ整車能量控制系統(tǒng)

返回能量管理系統(tǒng)采取層級(jí)式控制：最上層為整車能量管理系統(tǒng)，66并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的整車能量管理主要解決兩個(gè)問題：系統(tǒng)運(yùn)行模式的切換和混合模式下功率、能量的分配。(1)模式切換策略根據(jù)不同的工況要求，以優(yōu)化各部件工作點(diǎn)為目的，可以在這些運(yùn)行模式中進(jìn)行切換。巡航模式、加速模式、減速模式、起步模式和駐車模式等，以適應(yīng)不同的工況。(2)功率分配策略功率分配是系統(tǒng)能量管理策略研究的關(guān)鍵。通常功率分配都被看作是一個(gè)以減小油耗和改善排放為目標(biāo)的優(yōu)化問題。功率分配決定了混合動(dòng)力系統(tǒng)中發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域。目前被廣泛采用或研究的功率分配策略大體上可以分為：恒定工作點(diǎn)策略、優(yōu)化工作區(qū)策略、ICE優(yōu)化曲線策略、瞬時(shí)優(yōu)化策略和全局優(yōu)化策略、智能優(yōu)化策略等。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的整車能量管理主要解決兩個(gè)問題：系統(tǒng)運(yùn)行模67不同的管理策略可以得到不同的燃油消耗，排放和電池的SOC狀態(tài)值，設(shè)計(jì)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要目的是在保證汽車性能的條件下降低汽車的燃油消耗和排放，同時(shí)，還要兼顧電池的壽命問題，(1)電輔助式管理策略在這種管理策略中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率不足時(shí)，電機(jī)作為一種輔助能源來工作，具體描述如下：1)當(dāng)汽車在所允許的最低速度之下行駛時(shí)，電機(jī)運(yùn)行。2)當(dāng)汽車所需的轉(zhuǎn)矩大于發(fā)動(dòng)機(jī)能提供的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)矩。3)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行在低效率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)關(guān)機(jī)，由電機(jī)提供所需的轉(zhuǎn)矩。4)當(dāng)電池SOC過低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)提供額外的轉(zhuǎn)矩給電機(jī)，用來給電池發(fā)電。5)制動(dòng)能量再生時(shí)，電機(jī)給電池充電。PHEV不同管理策略不同的管理策略可以得到不同的燃油消耗，排放和電池的SOC狀態(tài)68(2)自適應(yīng)管理策略這種管理策略也叫實(shí)時(shí)控制，它同時(shí)考慮了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗和排放，在每一時(shí)間步，都根據(jù)這一規(guī)則將轉(zhuǎn)矩需求合理的分配給發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)，以達(dá)到優(yōu)化燃油消耗和排放的目的，在實(shí)際中，燃油消耗和排放同時(shí)達(dá)到最優(yōu)化是不可能的，這種管理策略實(shí)際上是兩種情況的折衷，要想同時(shí)達(dá)到最優(yōu)，發(fā)動(dòng)機(jī)只能在很小的區(qū)域運(yùn)行，但車輛的實(shí)際運(yùn)行情況非常復(fù)雜，要想保證發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅只運(yùn)行在一個(gè)很小的區(qū)域是不可能的，所以自適應(yīng)管理策略實(shí)際上是上述情況的一種折衷.(2)自適應(yīng)管理策略69(3)SOC轉(zhuǎn)矩平衡式管理策略這種管理策略的思想是根據(jù)電池SOC的狀態(tài)以及需求的轉(zhuǎn)矩之間產(chǎn)生一個(gè)修正的轉(zhuǎn)矩，電池的SOC狀態(tài)維持在制定的最高狀態(tài)和最低狀態(tài)的中間，同時(shí)保證發(fā)動(dòng)機(jī)的工作點(diǎn)維持在高效范圍內(nèi)。1)當(dāng)汽車在所允許的最低速度之下行駛時(shí)，電機(jī)運(yùn)行。2)當(dāng)汽車所需的轉(zhuǎn)矩大于發(fā)動(dòng)機(jī)能提供的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，電機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)矩。a)當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在給定轉(zhuǎn)速下運(yùn)行在低效率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)關(guān)機(jī)，由電機(jī)提供所需的轉(zhuǎn)矩。b)當(dāng)電池SOC低于最高值和最低值的平均值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)提供額外的轉(zhuǎn)矩給電機(jī)，用來給電池發(fā)電。c)制動(dòng)能量再生時(shí)，電機(jī)給電池充電。這種管理策略的基本思想和電輔助管理策略的基本思想大致相同，所不同的地方就在于控制發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際發(fā)出多少轉(zhuǎn)矩，前一種是在需要發(fā)動(dòng)機(jī)提供轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上將發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩提高一些，來滿足充電的需要，而后一種則不同，它是根據(jù)現(xiàn)在的SOC狀態(tài)和轉(zhuǎn)矩比來對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行修正的。(3)SOC轉(zhuǎn)矩平衡式管理策略70(4)模糊邏輯能量管理策略

采用上述管理策略，比如采用電輔助式管理策略時(shí)，在部分負(fù)荷(此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率較高)下，由發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)；而在低負(fù)荷或高負(fù)荷等特殊工況下，蓄電池和電動(dòng)機(jī)參與工作，進(jìn)行電驅(qū)動(dòng)或混合驅(qū)動(dòng)。此時(shí)，電驅(qū)動(dòng)的主要功能是解決低負(fù)荷排放差和高負(fù)荷動(dòng)力不足的問題。但是，這樣的動(dòng)力分配實(shí)際上并未能完全發(fā)揮混合驅(qū)動(dòng)的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榛旌蟿?dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率不僅與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行效率相關(guān)，而且也受蓄電池和電動(dòng)機(jī)效率的影響。為此，在進(jìn)行能量分配過程中，尋求利用模糊邏輯實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、蓄電池和電動(dòng)機(jī)整體工作效率的最優(yōu)化控制。由于汽車的各種不同工況下的能量需求，以及電池的不同SOC狀態(tài)，很難精確的論定，混和動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理系統(tǒng)是個(gè)復(fù)雜的非線性的系統(tǒng)，而模糊控制是基于模糊推理，模仿人的思維方式，對(duì)難以建立精確數(shù)學(xué)模型的對(duì)象實(shí)施的一種控制。它是模糊數(shù)學(xué)同控制理論相結(jié)合的產(chǎn)物。它具有不要求知道被控對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，只需要提供現(xiàn)場(chǎng)操作人員的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及操作數(shù)據(jù)；控制系統(tǒng)的魯棒性適應(yīng)于解決常規(guī)控制難以解決的非線性、時(shí)變及滯后系統(tǒng)；以語言變量代替常規(guī)的數(shù)學(xué)變量，易于構(gòu)造形成專家的“知識(shí)”；控制推理采用“不精確推理”等優(yōu)點(diǎn)。較低，總的能量利用效率即為；若由電驅(qū)動(dòng)，總的能量利用效率，要考慮電動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率，蓄電池的庫侖效率以及蓄電池充電時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率，即，從而使(4)模糊邏輯能量管理策略較低，總的能量利用效率即為；若由電71根據(jù)并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車整車能量管理策略，確定模糊邏輯能量管理的控制原則如下：1)為延長(zhǎng)電池的使用壽命和提高電池的充放電效率，電池的SOC在循環(huán)工況的起始和結(jié)束時(shí)，應(yīng)基本保持不變。2)為提高整車系統(tǒng)效率，發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)盡可能在高效率區(qū)工作，因此，在電池SOC允許情況下，對(duì)于起步或城市道路低、中速運(yùn)行模式，盡可能用電機(jī)起步或驅(qū)動(dòng)。3)在混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)將以發(fā)動(dòng)機(jī)為主能源，電機(jī)為輔助能源。管理系統(tǒng)根據(jù)汽車需求轉(zhuǎn)矩與發(fā)動(dòng)機(jī)最優(yōu)轉(zhuǎn)矩的差值，結(jié)合SOC狀態(tài)，決定電機(jī)工作狀態(tài)，以此來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)，保證或盡量使