《新能源汽車概論》 教案全套

教師授課教案NO.001授課日期授課班級課題：新能源汽車總體認(rèn)知教學(xué)目標(biāo)：【知識目標(biāo)】1.掌握新能源汽車的概念。2.了解新能源汽車的常見類型和技術(shù)特征。3.了解新能源汽車的發(fā)展背景。4.了解新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢?！灸芰δ繕?biāo)】1.具備利用互聯(lián)網(wǎng)等資源查詢新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀相關(guān)信息的能力。2.具備利用互聯(lián)網(wǎng)等資源查詢新能源汽車發(fā)展趨勢相關(guān)信息的能力。【素養(yǎng)目標(biāo)】1.培養(yǎng)學(xué)生良好的工匠精神和職業(yè)素養(yǎng)。2.培養(yǎng)學(xué)生的安全意識及團隊協(xié)作精神。教學(xué)模式及教學(xué)方法：理實一體化教學(xué)模式；項目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法、分組教學(xué)法、演示法復(fù)習(xí)要點：汽車四大組成部分教學(xué)重點、難點：1.掌握新能源汽車的概念。2.了解新能源汽車的常見類型和技術(shù)特征。解決措施（教學(xué)資源）：新能源汽車2輛、一體機、PPT教學(xué)課件學(xué)時：4教學(xué)過程：一、準(zhǔn)備工作1、手機管理工作2、考勤登記工作3、安全教育工作（1）6S學(xué)習(xí)（2）安全教育（3）實訓(xùn)室場管理規(guī)定學(xué)習(xí)二、復(fù)習(xí)要點：汽車四大組成部分三、新課內(nèi)容（一）導(dǎo)入新課近年來，隨著環(huán)境壓力不斷增大以及石油資源的日益匱乏，發(fā)展新能源汽車已經(jīng)成為國家戰(zhàn)略發(fā)展的重要方向。與其他國家相比，我國具備發(fā)展新能源汽車的優(yōu)勢。（二）新課講授第一節(jié)新能源汽車的定義與技術(shù)特征一、新能源汽車的定義依據(jù)2020年7月24日修訂的工業(yè)和信息化部規(guī)章《新能源汽車生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品準(zhǔn)入管理規(guī)定》第三條，新能源汽車是指采用新型動力系統(tǒng)，完全或者主要依靠新型能源驅(qū)動的汽車，包括插電式混合動力（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等。二、新能源汽車的種類和技術(shù)特征新能源汽車主要包括插電式混合動力（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池汽車和其他新能源汽車等。（一）純電動汽車1.定義國家標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車術(shù)語（GB/T19596-2017）》規(guī)定，純電動汽車是指驅(qū)動能量完全由電能提供的、由電機驅(qū)動的汽車。電機的驅(qū)動電能來源于車載可充電儲能系統(tǒng)或其他能量儲存裝置。2.技術(shù)特征（1）用動力蓄電池加電機的方式來驅(qū)動汽車。（2）需要外部電網(wǎng)進行對車輛充電來續(xù)航車輛行駛里程。（3）延續(xù)使用傳統(tǒng)汽車的大部分系統(tǒng)或部件。（4）實現(xiàn)零排放，對環(huán)境保護和空氣潔凈起到積極作用。3.典型車型純電動汽車的車型主要有比亞迪漢EV榮耀版、蔚來ET7等。圖1-1-1比亞迪漢EV榮耀版天神之眼四驅(qū)智駕型圖1-1-2蔚來ET（二）插電式混合動力（含增程式）汽車1.定義國家標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車術(shù)語（GB/T19596-2017）》規(guī)定，混合動力汽車是指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車：（1）可消耗的燃料；（2）可再充電能/能量儲存裝置。插電式混合動力汽車是在正常使用情況下可從非車載裝置中獲取電能量的混合動力電動汽車。增程式混合動力電動汽車則是一種配有充電插口和具備車載供電功能的純電能驅(qū)動的特殊類型的混合動力汽車。2.技術(shù)特征插電式混合動力汽車既有傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機、變速器、傳動系統(tǒng)、油路、油箱等，也有電動汽車的動力蓄電池、電機和控制電路等，而且動力蓄電池容量相對較大，還有充電接口，可以外部充電，可以用純電模式行駛，動力蓄電池電量耗盡后再以混合動力模式（以發(fā)動機為主）行駛，并適時向動力蓄電池充電。增程式混合動力汽車都是配備車載電池的同時還配備一個較小排量的發(fā)動機，但發(fā)動機不做動力輸出。這類車通過消耗車載儲存的電能來行駛，當(dāng)系統(tǒng)判斷電量低于一定儲備時，配備的發(fā)動機會起動為車載電池充電，從而起到了增加行駛里程（增程）作用。3.典型車型比亞迪唐DM-i榮耀版是一種典型的插電式混合動力汽車。理想L9Max是一種典型的增程式混合動力汽車。圖1-1-3比亞迪唐DM-i榮耀版圖1-1-4理想L9Max（三）燃料電池汽車1.定義燃料電池汽車是指動力系統(tǒng)主要由燃料發(fā)動機、燃料箱（氫瓶）、電機和動力蓄電池等組成，采用燃料電池發(fā)電作為主要能量源，通過電機驅(qū)動的汽車。2.技術(shù)特征（1）綠色環(huán)保。（2）能量轉(zhuǎn)換率高。（3）燃料來源廣泛。（4）運行平穩(wěn)、低噪音。3.典型車型燃料電池汽車典型車型主要有上汽榮威950FullCell、東風(fēng)氫舟H2·e等。圖1-1-5上汽榮威950FullCell圖1-1-6東風(fēng)氫舟H2·e（四）其他清潔能源汽車1.燃?xì)馄嚹壳埃谲囉脙?nèi)燃機上使用的氣體燃料有天然氣、液化石油氣、沼氣、焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、氫氣等，以壓縮天然氣(CNG)和液化石油氣(LPG)為主，常用的燃?xì)馄囉袎嚎s天然氣汽車（CNGV）、液化天燃?xì)馄嚕↙NGV）、液化石油氣汽車（LPGV）等。2.醇類燃料汽車醇類燃料是液體燃料，主要是指甲醇和乙醇。醇類燃料汽車主要有甲醇、乙醇汽車和生物柴油汽車。3.太陽能汽車太陽能汽車是利用太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，并利用該電能作為能源驅(qū)動行駛的汽車，太陽能汽車真正實現(xiàn)可100%的零排放。第二節(jié)新能源汽車的發(fā)展背景一、汽車對環(huán)境污染的影響伴隨我國國民經(jīng)濟的持續(xù)快速發(fā)展，城市大氣污染問題日益突出，而機動車的尾氣排放是導(dǎo)致市區(qū)大氣污染的首要污染源。二、汽車對能源危機的影響自汽車誕生之后，人類消耗的能源物質(zhì)主要是石油，石油資源是有限的不可再生資源。我國每年都需要大量進口原油。在石油進口依存度持續(xù)上升的情況下，國際石油價格直接影響到我國的能源安全、經(jīng)濟安全乃至國家安全。三、發(fā)展新能源汽車的現(xiàn)實意義對于我國而言，發(fā)展新能源汽車具有十分重要的現(xiàn)實意義。1.改善空氣質(zhì)量，降低環(huán)境污染2..減少能源的消耗，能源消費結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化3.提高能源利用率4.新能源汽車是汽車強國的重要組成部分第三節(jié)新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢一、新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀（一）國外新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀1.純電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀美國是純電動汽車起步較早的國家，近幾年純電動汽車市場正處于快速增長的階段，特斯拉在美國市場占據(jù)了主導(dǎo)地位，而其他制造商如福特、通用汽車、雪佛蘭等也在加大對電動汽車的投資和推廣。從歐洲市場看，法國、英國和德國等國家純電動汽車的銷量也有所增加。2.混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀日本最早研發(fā)混合動力電動汽車，并最先實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化?；旌蟿恿ζ囋谌毡酒囀袌鲋械姆蓊~逐年增長，豐田和本田等日本汽車制造商在混合動力汽車領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。歐美各國相對起步較晚，但近年來，美、德等汽車工業(yè)強國先后發(fā)布了關(guān)于推動包括混合動力汽車在內(nèi)的新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的國家計劃。3.燃料電池汽車的發(fā)展現(xiàn)狀日本在燃料電池汽車方面，以燃料電池乘用車為主，豐田Mirai和本田Clarity是代表性車型。截至2022年底，韓國燃料電池汽車保有量達到29,369輛，成為全球首個燃料電池汽車保有量達到3萬輛的國家。（二）國內(nèi)新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀中國從“十五”時期開始實施新能源汽車科技規(guī)劃，截至2023年底，全國新能源汽車保有量達2041萬輛，占汽車總量的6.07%；其中純電動汽車保有量1552萬輛，占新能源汽車保有量的76.04%。1.純電動汽車的發(fā)展現(xiàn)狀2020年10月27日，由工業(yè)和信息化部指導(dǎo)、中國汽車工程學(xué)會組織行業(yè)專家修訂編制的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》（簡稱技術(shù)路線圖2.0）在上海發(fā)布，強調(diào)堅持純電驅(qū)動發(fā)展，同時又對混合動力汽車、燃料電池車型的發(fā)展目標(biāo)進行了明確。2.混合動力汽車的發(fā)展現(xiàn)狀我國各大汽車集團不斷進行混合動力電動汽車研發(fā)，多數(shù)以混合動力電動客車為主。2019年，插電式混合動力汽車燃料消耗量達到4.3L/100km。3.燃料電池汽車的發(fā)展現(xiàn)狀中國初步掌握了整車、動力系統(tǒng)與核心部件的核心技術(shù)，基本建立了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的燃料電池轎車與燃料電池城市客車動力系統(tǒng)技術(shù)平臺，也初步形成了燃料電池發(fā)動機等關(guān)鍵零部件的配套研發(fā)體系，實現(xiàn)了百輛級動力系統(tǒng)與整車的生產(chǎn)能力。公開數(shù)據(jù)顯示，我國是全球燃料電池商用車保有量最高的國家。二、新能源汽車的發(fā)展趨勢隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，在全球范圍內(nèi)，新能源汽車將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車成為汽車行業(yè)的新主流，這將是汽車行業(yè)發(fā)展的一個嶄新趨勢。我國《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》確認(rèn)了全球汽車技術(shù)“低碳化、信息化、智能化”的發(fā)展方向，并以2035年為節(jié)點，提出了我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的六大目標(biāo)，新能源汽車將逐漸成為主流產(chǎn)品，汽車產(chǎn)業(yè)基本實現(xiàn)電動化轉(zhuǎn)型，同時明確了新能源汽車的發(fā)展目標(biāo)。2020年10月國務(wù)院公布的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》提出要提高技術(shù)創(chuàng)新能力，深化“三縱三橫”研發(fā)布局，以純電動汽車、插電式混合動力（含增程式）汽車、燃料電池汽車為“三縱”，布局整車技術(shù)創(chuàng)新鏈。以動力蓄電池與管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機與電力電子、網(wǎng)聯(lián)化與智能化技術(shù)為“三橫”，構(gòu)建關(guān)鍵零部件技術(shù)供給體系。課程思政：中國力量中國力量碳中和：中國對世界的巨大自主貢獻2020年9月22日，在第七十五屆聯(lián)合國大會上，習(xí)近平主席鄭重宣布：中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，力爭2030年前實現(xiàn)二氧化碳排放達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和。碳中和是人類活動總碳量進出大氣達到零的平衡狀態(tài)。推進碳中和，對我國現(xiàn)代化建設(shè)、對全球氣候治理、對人類命運共同體建設(shè)，具有極其重要的理論與實踐意義。雖然我國人均碳排放水平不及美國的50%，但人口大國、制造業(yè)大國、進出口大國等因素已然將中國塑造成了一個年總量超過100億噸的世界第一碳排放大國。對于這樣一個尚未完成現(xiàn)代化進程的發(fā)展中大國來說，要在未來不到40年的時間內(nèi)，實現(xiàn)碳的凈零排放，實屬不易。在明知要承擔(dān)巨大碳減排成本、碳中和壓力與挑戰(zhàn)的情況下，中國選擇以提升自主貢獻力度的方式實現(xiàn)碳中和，承諾在時間上與發(fā)達國家大體同步地達成碳中和目標(biāo)，體現(xiàn)了中國作為世界大國的歷史責(zé)任與擔(dān)當(dāng)。在尚有巨大“自有”碳空間余額的情況下，中國自主推進碳中和發(fā)展進程，將為全球氣候治理做出發(fā)達國家無可比擬的巨大貢獻。本課小結(jié)：新能源汽車是指采用新型動力系統(tǒng)，完全或者主要依靠新型能源驅(qū)動的汽車，包括插電式混合動力（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等。新能源汽車主要包括插電式混合動力（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池汽車和其他新能源汽車等。純電動汽車是指驅(qū)動能量完全由電能提供的、由電機驅(qū)動的汽車?；旌蟿恿ζ囀侵改軌蛑辽購南率鰞深愜囕d儲存的能量中獲得動力的汽車：（1）可消耗的燃料；（2）可再充電能/能量儲存裝置。插電式混合動力汽車是在正常使用情況下可從非車載裝置中獲取電能量的混合動力電動汽車。增程式混合動力電動汽車則是一種配有充電插口和具備車載供電功能的純電能驅(qū)動的特殊類型的混合動力汽車。燃料電池汽車是指動力系統(tǒng)主要由燃料發(fā)動機、燃料箱（氫瓶）、電機和動力蓄電池等組成，采用燃料電池發(fā)電作為主要能量源，通過電機驅(qū)動的汽車。其他清潔能源汽車有燃?xì)馄?、醇類燃料汽車和太陽能汽車等。我國新能源汽車發(fā)展規(guī)劃采取“三縱三橫”研發(fā)布局，以純電動汽車、插電式混合動力（含增程式）汽車、燃料電池汽車為“三縱”，布局整車技術(shù)創(chuàng)新鏈。以動力電池與管理系統(tǒng)、驅(qū)動電機與電力電子、網(wǎng)聯(lián)化與智能化技術(shù)為“三橫”，構(gòu)建關(guān)鍵零部件技術(shù)供給體系。課外作業(yè)：完成課后測評習(xí)題。下課準(zhǔn)備：1、考勤登記。2、歸還手機。課后反思：職業(yè)技術(shù)學(xué)校教師授課教案NO.002授課日期授課班級課題：新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)目標(biāo)：【知識目標(biāo)】1.掌握動力電池的類型與特點。2.掌握動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。3.了解動力電池的性能指標(biāo)。4.了解動力電池管理系統(tǒng)的控制策略。5.掌握電機驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。6.了解驅(qū)動電機的類型與特點。7.掌握電機控制器的作用和組成。8.了解電機控制器的控制策略?！灸芰δ繕?biāo)】1.具有識別動力電池及管理系統(tǒng)各個部件的能力。2.具有識別電機驅(qū)動系統(tǒng)各個部件的能力。3.具有查找維修資料、文獻等取得信息的能力。【素養(yǎng)目標(biāo)】1.培養(yǎng)良好的分析問題和解決問題的能力。2.培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力及團隊協(xié)作精神。3.培養(yǎng)學(xué)生的6S管理執(zhí)行力。教學(xué)模式及教學(xué)方法：理實一體化教學(xué)模式；項目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法、分組教學(xué)法、演示法復(fù)習(xí)要點：新能源汽車總體認(rèn)知教學(xué)重點、難點：1.掌握動力電池管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成。2.了解驅(qū)動電機的類型與特點。解決措施（教學(xué)資源）：新能源汽車2輛、一體機、PPT教學(xué)課件學(xué)時：6教學(xué)過程：一、準(zhǔn)備工作1、手機管理工作2、考勤登記工作3、安全教育工作（1）6S學(xué)習(xí)（2）安全教育（3）實訓(xùn)室場管理規(guī)定學(xué)習(xí)二、復(fù)習(xí)要點：新能源汽車總體認(rèn)知三、新課內(nèi)容（一）導(dǎo)入新課新能源汽車的關(guān)鍵核心是“三電”技術(shù)，即動力蓄電池及管理技術(shù)、驅(qū)動電機及控制技術(shù)和整車控制技術(shù)。新能源汽車的發(fā)展也與“三電”技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。（二）新課講授第一節(jié)動力蓄電池及管理系統(tǒng)一、動力蓄電池（一）電池概述1.電池的作用與分類電池（Battery）指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽、其他容器或復(fù)合容器的部分空間，能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。隨著科技的進步，電池泛指能產(chǎn)生電能的小型裝置。電池的作用分為兩個部分：一部分是能量轉(zhuǎn)換，另一部分是能量儲存。電池可以分為化學(xué)電池、物理電池和生物電池三類，如圖2-1-1所示。圖2-1-1電池的分類2.電池的性能指標(biāo)電池的性能指標(biāo)主要有電壓、容量、能量、內(nèi)阻、充放電速率、壽命和自放電率等。通常根據(jù)電池的應(yīng)用需求選擇不同種類的電池。（二）鉛酸電池1.結(jié)構(gòu)鉛酸電池是正極活性物質(zhì)使用二氧化鉛，負(fù)極活性物質(zhì)使用鉛，并以硫酸溶液為電解液的蓄電池。鉛酸電池主要由極柱、極板、隔板、電解液、外殼構(gòu)成，鉛酸電池的結(jié)構(gòu)如圖2-1-2所示。圖2-1-2鉛酸電池的結(jié)構(gòu)2.特點及應(yīng)用鉛酸蓄電池具有結(jié)構(gòu)簡單、內(nèi)阻小、安全性強、性價比高、可以短時間供給起動機強大的起動電流等優(yōu)點，但其比容量小，使用壽命相對較短，體積和質(zhì)量太大，且自放電率高，并不適合新能源汽車的發(fā)展需要。鉛酸蓄電池廣泛的應(yīng)用于傳統(tǒng)的內(nèi)燃機車輛中，作為汽車電源為起動機、燈光、儀表、音響等電器設(shè)備提供電能。（三）鎳氫動力蓄電池鎳氫電池是二十世紀(jì)九十年代發(fā)展起來的一種新型綠色電池，如圖2-1-5所示。圖2-1-5混合動力汽車上應(yīng)用的鎳氫動力蓄電池1.結(jié)構(gòu)鎳氫電池主要由正極板、負(fù)極板、隔膜和電解液四部分組成。其中正極和負(fù)極分別由活性材料和導(dǎo)電材料組成，隔膜是一種阻止正負(fù)極直接接觸的物質(zhì)，而電解液則是使正負(fù)極之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)的媒介。鎳氫電池具體結(jié)構(gòu)如圖2-1-6所示。圖2-1-6鎳氫電池具體結(jié)構(gòu)2.特點及應(yīng)用鎳氫動力蓄電池具有能量密度高、無記憶效應(yīng)、耐過充過放能力強、無污染等特點。它們被稱為綠色電池。但與此同時，鎳氫動力蓄電池也有一些缺點：電池比能量較低、自放電大、材料成本高。（四）鋰離子動力蓄電池1.結(jié)構(gòu)鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、電解液、隔膜和外殼構(gòu)成。其中正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)、隔膜被稱為鋰離子電池的四大核心組件。（1）正極。正極材料是決定鋰離子電池性能的關(guān)鍵材料之一，目前研制成功并得到應(yīng)用的正極材料主要有鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、三元材料鎳鈷錳酸鋰（NCM)和鎳鈷鋁酸鋰(NCA)等。（2）負(fù)極。鋰離子電池的負(fù)極材料是充電過程中，鋰離子和電子的載體，起著能量存儲與釋放的作用。碳材料是目前鋰離子電池應(yīng)用最為廣泛的負(fù)極材料。（3）電解液。電解液是鋰離子電池中用于傳輸鋰離子的載體，通常由鋰鹽和有機溶劑組成。（4）隔膜。隔膜位于電池的正、負(fù)極板之間，起到絕緣作用。2.特點及應(yīng)用根據(jù)正極材料的不同，鋰離子電池可以被分成許多種類，主流應(yīng)用的有：鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池及三元材料鋰電池等。（1）鈷酸鋰電池。鈷酸鋰電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、容量比高、綜合性能突出、電化學(xué)性能優(yōu)越、加工性能優(yōu)異、能量密度高、產(chǎn)品性能穩(wěn)定，一致性好，標(biāo)稱電壓3.7V。鈷酸鋰電池價格成本相對較高、其次安全性差、熱穩(wěn)定性差，遇到高溫或者撞擊會釋放氧氣及大量熱。鈷酸鋰電池主要用于中小型號電芯，特斯拉ModelS動力蓄電池的電池單體采用容量約2.2Ah的18650鈷酸鋰電池，如圖2-1-9所示。圖2-1-918650鈷酸鋰電池（2）錳酸鋰電池。錳酸鋰電池成本較低、無污染、安全性能好等優(yōu)點，其標(biāo)稱電壓達到3.7V。錳酸鋰電池材料容易分解產(chǎn)生氣體，循環(huán)壽命衰減較快，易鼓脹，高溫性能較差。錳酸鋰電池主要用于大中型號電芯，東風(fēng)日產(chǎn)啟辰晨風(fēng)，其采用的電池即為錳酸鋰電池。（3）磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰電池被稱為最安全的動力蓄電池，安全性能很好，使用壽命長，高溫性能好，無記憶效應(yīng)，重量輕，同等規(guī)格容量的磷酸鐵鋰電池的重量僅為鉛酸電池的1/3。磷酸鐵鋰電池缺點是低溫性能差，正極材料振實密度小，能量密度低。磷酸鐵鋰電池在新能源汽車上使用的非常廣泛，如特斯拉Modle3.比亞迪E6.江淮IEV4.長安深藍S7等，圖2-1-10為比亞迪E6的磷酸鐵鋰動力蓄電池。圖2-1-10比亞迪E6動力蓄電池（4）三元鋰電池。三元鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰（Li（NiCoMn）O2）三元復(fù)合材料的鋰電池。存在三元協(xié)同效應(yīng)，安全性高、循環(huán)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和安全性能好。很多新能源汽車品牌都選擇了三元鋰電池，如江淮IEV5.北汽EV200、小鵬P7.比亞迪-漢DMI等，圖2-1-11為北汽EV200的動力蓄電池。圖2-1-11北汽EV200動力蓄電池（五）其他類型動力蓄電池1.燃料電池燃料電池是一種把燃料所具有的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)裝置，又稱電化學(xué)發(fā)電器。按電解質(zhì)類別可分為：堿性燃料電池（AFC），磷酸燃料電池（PAFC），熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC），固體氧化物燃料電池（SOFC），質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）和直接甲醇燃料電池（DMFC）。最合適汽車使用的燃料電池是質(zhì)子交換膜電池，也稱為PEM電池，如圖2-1-12所示。圖2-1-12質(zhì)子交換膜電池2.飛輪電池飛輪電池是20世紀(jì)90年代才提出的新概念電池，它突破了化學(xué)電池的局限，采用物理方法實現(xiàn)儲能。飛輪電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2-1-13所示。圖2-1-13飛輪電池結(jié)構(gòu)3.超級電容器超級電容器是一種高容量電容器，可以比電池更快地接受和傳遞電荷，并且比可充電電池耐受更多的充電和放電循環(huán)。二、動力蓄電池管理系統(tǒng)（一）動力蓄電池管理系統(tǒng)概述1.定義動力蓄電池管理系統(tǒng)，簡稱BMS，指對電池進行監(jiān)控和管理的系統(tǒng)，通過對電壓、電流、溫度以及剩余電量（SOC）等參數(shù)采集、計算，從而能準(zhǔn)確控制電池的充放電過程，實現(xiàn)對電池的保護，提升電池綜合性能，是連接車載動力蓄電池和電動汽車的重要紐帶。2.功能動力蓄電池管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)對動力蓄電池系統(tǒng)的過壓、欠壓、過流保護，以及接觸器控制、剩余電量（SOC）估算、充放電管理、均衡控制、故障報警及處理、與其他控制器通信等功能，此外電池管理系統(tǒng)還具有高壓回路絕緣檢測和調(diào)節(jié)動力蓄電池系統(tǒng)溫度的功能。（二）動力蓄電池管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1.動力蓄電池箱動力蓄電池箱主要起到保護動力蓄電池的作用，如圖2-1-14所示。圖2-1-14動力蓄電池箱2.動力蓄電池模組電池單體是構(gòu)成動力蓄電池模組的最小單元，動力蓄電池電池模組指電池單體采用串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)連接方式，且只有一對正負(fù)極輸出端子的電池組合體，如圖2-1-15所示。。圖2-1-15動力蓄電池模組3.電池管理控制器電池管理控制器是動力蓄電池關(guān)鍵的控制模塊，用于檢測動力蓄電池內(nèi)單個電池單元的電壓、電流，并實現(xiàn)多個電池單元之間的均衡控制，如圖2-1-16所示。圖2-1-16電池管理控制器4.手動維修開關(guān)手動維修開關(guān)(MSD)是一種帶熔斷器的高壓連接器，相當(dāng)于開關(guān)，如圖2-1-17所示。圖2-1-17手動維修開關(guān)5.熱管理系統(tǒng)為了使動力蓄電池發(fā)揮最佳的性能和壽命，則需要動力蓄電池始終在最適宜的溫度下工作，故而需要電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)對動力蓄電池進行溫度調(diào)節(jié)。6.低壓管理系統(tǒng)低壓管理系統(tǒng)通常做的是整個動力蓄電池內(nèi)部信息的收集工作。主要包括數(shù)據(jù)采集器、信息采集線束、通訊轉(zhuǎn)換模塊等，如圖2-1-18.19.20所示。圖2-1-18數(shù)據(jù)采集器圖2-1-19數(shù)據(jù)采集線束圖2-1-20通訊轉(zhuǎn)換模塊（三）動力蓄電池管理控制策略1.整車上下電策略（1）上電策略。當(dāng)點火開關(guān)打到ON擋，整車控制器（VCU）、電機控制器、動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）、儀表等自檢。BMS自檢確認(rèn)，是否為充電狀態(tài)、高壓互鎖是否正常、自檢各個模組電壓和溫度等是否正常，如充電、高壓互鎖異常、電池模組異常則不予上電。（2）下電策略。當(dāng)點火開關(guān)打到OFF擋位時，整車控制器（VCU）發(fā)出下電報文，向電機控制器發(fā)出關(guān)閉驅(qū)動的關(guān)閉報文，電機控制器完成關(guān)閉后給整車控制器（VCU）發(fā)送扭矩關(guān)閉報文。然后整車控制器（VCU）給動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）發(fā)出關(guān)閉繼電器報文，動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）控制主接觸器斷開完成下電。2.充電策略當(dāng)車輛充電時，連接充電槍并起動充電樁，當(dāng)點火開關(guān)在OFF擋時，動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）接通12V電源進行自檢，檢測到插槍報文給整車CAN。動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）需確認(rèn)兩點：（1）電池自身狀態(tài)允許充電；（2）充電機的硬件溫度正常報文。若滿足，則控制預(yù)充接觸器與總負(fù)接觸器閉合，達到預(yù)充電壓后，總正接觸器閉合，預(yù)充接觸器釋放，完成預(yù)充。然后動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）發(fā)送允許充電最高電壓和最大電流報文，并發(fā)送打開充電機命令報文，充電機發(fā)送起動報文給動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS），充電機在充電過程中，充電機發(fā)送任何一個故障或充滿電請求關(guān)閉時動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）立即關(guān)閉總正、總負(fù)接觸器。3.高壓互鎖功能檢測（1）整個高壓電路中都具有高壓互鎖功能，實時進行功能檢測。（2）動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）高壓上電時如果檢測不到高壓互鎖信號，則不允許上高壓，動力蓄電池管理系統(tǒng)（BMS）在運行中如檢測到高壓互鎖信號丟失，需要發(fā)報文通知整車控制器（VCU），按照既定故障下電流程動作，完成高壓下電操作。（3）整車控制器（VCU）提供12V電壓給高壓回路互鎖信號，當(dāng)整車ACC信號斷電時，該信號值為0V。（4）為保護高壓回路互鎖信號，硬件應(yīng)當(dāng)獨立控制，當(dāng)互鎖信號所連接的接插件拔出或松脫時，高壓回路接觸器斷開，斷開高壓，保證安全。第二節(jié)電機驅(qū)動系統(tǒng)一、電機驅(qū)動系統(tǒng)概述（一）電機驅(qū)動系統(tǒng)功用及位置電機驅(qū)動系統(tǒng)是純電動汽車的核心系統(tǒng)，其特性決定了車輛的主要性能指標(biāo)，它可以根據(jù)駕駛員的操作意圖、動力蓄電池和驅(qū)動電機的狀態(tài)控制車輛的行駛和停止，同時在汽車減速制動或者下坡時，實現(xiàn)電能再生。純電動汽車的電機驅(qū)動系統(tǒng)一般位于前機艙內(nèi)，如圖2-2-1所示。圖2-2-1電動驅(qū)動系統(tǒng)位置（二）電機驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由驅(qū)動電機、電機控制器、機械減速裝置和電機驅(qū)動冷卻系統(tǒng)等組成，它們通過高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統(tǒng)連接運轉(zhuǎn)，如圖2-2-2所示。圖2-2-2電動驅(qū)動系統(tǒng)組成電機控制器主要是將整車控制器（VCU）根據(jù)駕駛員意圖所發(fā)出的各種指令信號進行處理并轉(zhuǎn)換成驅(qū)動電機功率信號，電機是將電機控制器傳輸過來的電能轉(zhuǎn)換成機械能傳輸給機械減速裝置，機械減速裝置將電機傳輸過來的機械能分配給車輪行駛。電機驅(qū)動冷卻系統(tǒng)是對整個電機驅(qū)動系統(tǒng)進行冷卻，保證電機驅(qū)動系統(tǒng)溫度在正常的工作范圍內(nèi)。（三）新能源汽車對驅(qū)動電機的要求為適應(yīng)電動汽車在各種行駛工況的負(fù)載特性要求，兼顧動力性、舒適性、環(huán)境適應(yīng)性、經(jīng)濟性和排放性，要求驅(qū)動電機應(yīng)滿足以下性能要求：1.起動轉(zhuǎn)距大，調(diào)速范圍寬。2.瞬時功率大，過載能力強。3.效率高、損耗低。4.運行平穩(wěn)及可靠性高5.質(zhì)量輕、體積小。6.成本低二、驅(qū)動電機新能源汽車驅(qū)動電機普遍采用的主要有直流電機、三相交流異步電機、永磁同步電機、開關(guān)磁阻電機和輪轂電機。（一）直流電機1.結(jié)構(gòu)直流電機是輸出或輸入為直流電能的旋轉(zhuǎn)電機，它是能實現(xiàn)直流電能和機械能互相轉(zhuǎn)換的電機。它由一個固定部件—定子和一個轉(zhuǎn)動支撐部件—轉(zhuǎn)子（電樞）組成，如圖2-2-3所示。圖2-2-3直流電機整體結(jié)構(gòu)2.工作原理直流電機工作原理以作用力施加在磁場內(nèi)的載流導(dǎo)體上為基礎(chǔ)，導(dǎo)體上的作用力取決于導(dǎo)體內(nèi)的電流強度、磁場強度、導(dǎo)體有效長度（線圈圈數(shù)）。為了提高作用力的影響，使用帶有鐵芯的電樞繞組線圈代替載流導(dǎo)體，如圖2-2-5所示。圖2-2-5載流導(dǎo)體的旋轉(zhuǎn)3.特點與應(yīng)用直流電機具有優(yōu)良的調(diào)速性能和起動性能、寬廣的調(diào)速范圍，平滑的無級調(diào)速特性，可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉(zhuǎn)；過載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載；能滿足自動化生產(chǎn)系統(tǒng)中運行的要求。輸出電壓可以精確地調(diào)節(jié)和控制。但直流電機也有它顯著的缺點：一是制造工藝復(fù)雜；二是由于存在電刷和機械換向器；三是由于損耗存在于轉(zhuǎn)子上，使得散熱困難。在新研制的電動汽車上已基本不采用直流電機。（二）三相交流異步電機1.結(jié)構(gòu)三相交流異步電機是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換為機械能的一種交流電機。在電動汽車中，主要使用籠型三相交流異步電機。三相交流異步電機主要由靜止的定子和旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子兩大部分組成，定子和轉(zhuǎn)子之間存在氣隙。此外，還有端蓋、軸承、機座和風(fēng)扇等部件，如圖2-2-6所示。圖2-2-6三相交流異步電機的典型結(jié)構(gòu)2.工作原理三相交流異步電機的工作原理是根據(jù)電磁感應(yīng)原理而工作的，當(dāng)定子繞組通過三相對稱交流電，接線方式如圖2-2-7所示，則在定子與轉(zhuǎn)子間產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子回路中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和電流,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的電流在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，受到力的作用而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。（a）Y接法（b）△接法圖2-2-7定子三相繞組的接線方法3.特點與應(yīng)用三相交流異步電機是應(yīng)用得最廣泛的電動機。結(jié)構(gòu)簡單運行可靠，功率覆蓋面很寬廣，可采用空氣冷卻或液體冷卻方式，對環(huán)境的適應(yīng)性好，并能夠?qū)崿F(xiàn)再生反饋制動，效率較高，價格便宜，維修方便。特斯拉純電動汽車的驅(qū)動電機為自主研發(fā)的三相交流感應(yīng)電機（見圖2-2-10），擁有最優(yōu)的纏繞線性，能極大減少阻力和能量損耗。同時，相對整車，其電機體積非常小。圖2-2-10特斯拉驅(qū)動電機通過高性能信號處理器將制動、加速、減速等需求轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，控制轉(zhuǎn)動變頻器將電池組的直流電與交流電相互轉(zhuǎn)換，以帶動三相感應(yīng)電動機提供汽車動力。（三）永磁同步電機1.結(jié)構(gòu)永磁同步電機主要是由轉(zhuǎn)子、端蓋及定子等各部件組成。定子由電樞鐵心和電樞繞組構(gòu)成。轉(zhuǎn)子主要由永磁體、轉(zhuǎn)子鐵心和轉(zhuǎn)軸等構(gòu)成。根據(jù)永磁體在轉(zhuǎn)子上位置的不同，永磁同步電機的磁極結(jié)構(gòu)可分為表面式和內(nèi)置式兩種。表面式結(jié)構(gòu)又分為凸出式和嵌入式兩種，如圖2-2-11所示。a）凸出式b）嵌入式圖2-2-11表面式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)按永磁體磁化方向與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向的相互關(guān)系，內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)可分為徑向式、切向式和混合式三種，如圖2-2-12所示。a）徑向式b）切向式c）混合式圖2-2-12內(nèi)置式轉(zhuǎn)子磁路結(jié)構(gòu)2.工作原理永磁同步電機的起動和運行是由定子繞組、轉(zhuǎn)子鼠籠繞組和永磁體這三者產(chǎn)生的磁場的相互作用而形成。永磁同步電機是靠轉(zhuǎn)子繞組的異步轉(zhuǎn)矩實現(xiàn)起動的。起動完成后，轉(zhuǎn)子繞組不再起作用，由永磁體和定子繞組產(chǎn)生的磁場相互作用產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。根據(jù)磁極異性相吸、同性相斥的原理，不論定子旋轉(zhuǎn)磁極與永磁磁極起始相對位置如何,定子的旋轉(zhuǎn)磁極總會由于磁力拖著轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)。3.特點與應(yīng)用永磁同步電機結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、損耗小、效率高。永磁電機是目前大家都熱衷于采用的一種電機，分為兩種，一種是表面式的永磁電機，這種電機調(diào)速范圍比較窄，而且有力矩波動。另一種是永磁-磁阻同步電機，它兼具了永磁電機體積小，效率高的優(yōu)勢，也具有比較寬的恒功率調(diào)速范圍，因此代表了電動汽車用電機的方向。尤其是在乘用車上。世界上先進的混合動力車的制造廠商包括豐田、本田、福特、通用等等都是采用這種技術(shù)。圖2-2-13是北汽能源汽車EV160采用的C33DB永磁同步電機的外觀示意圖。圖2-2-13北汽EV160永磁同步電機外觀示意圖（四）開關(guān)磁阻電機1.結(jié)構(gòu)開關(guān)磁阻電機由雙凸極的定子和轉(zhuǎn)子組成，其定子、轉(zhuǎn)子的凸極均由普通的硅鋼片疊壓而成。定子極上繞有集中繞組，把沿徑向相對的兩個繞組串聯(lián)成一個兩級磁極，稱為“一相”；轉(zhuǎn)子既無繞組又無永磁體，僅由硅鋼片疊成。圖2-2-14開關(guān)磁阻電機的結(jié)構(gòu)2.特點與應(yīng)用開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)越，可靠性高，覆蓋功率范圍10W～5MW的各種高低速驅(qū)動調(diào)速系統(tǒng)，近年來開關(guān)磁阻電機的應(yīng)用和發(fā)展取得了明顯的進步，已成功地應(yīng)用于電動車驅(qū)動、通用工業(yè)、家用電器和紡織機械等各個領(lǐng)域。開關(guān)磁阻電機是電動車輛中極具有潛力的一種電機。（五）輪轂電機輪轂電機是一種車輪內(nèi)部的電機，其主要目的是將電能轉(zhuǎn)化為能夠推動汽車前進的動力。1.結(jié)構(gòu)輪轂電機包含三部分：電機、傳動裝置和制動器。其中，電機的本體部分位于軸向的中心位置，連接上下部分的主體，這部分帶有驅(qū)動器和控制器，負(fù)責(zé)發(fā)電機的電源和控制系統(tǒng)傳動裝置則是將電機的能量轉(zhuǎn)化為輪子旋轉(zhuǎn)的能量。最后，輪轂電機的制動器起到了限制車輛行駛的重要作用，防止超速或其他意外事故的發(fā)生。2.特點與應(yīng)用輪轂電機是一種新興的電機類型，它將電機和輪轂集成在一起，具有外形小巧、高效節(jié)能和動力強勁特點，采用無刷直流電機技術(shù)，因此運行時噪音小。輪轂電機應(yīng)用廣泛，從電動自行車到電動汽車都有它的身影。特斯拉汽車、寶馬i3以及日產(chǎn)Leaf等車型均采用輪轂電機。三、電機控制器（一）電機控制器的作用電機控制器，通常簡稱MCU，是電機驅(qū)動系統(tǒng)的核心，主要用于管理和控制驅(qū)動電機的速度、方向以及將驅(qū)動電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機實現(xiàn)制動能量回收。電機控制器另一個重要功能是通信和保護，實時進行狀態(tài)和故障檢測，保護電機驅(qū)動系統(tǒng)和整車安全可靠運行。（二）電機控制器的組成電機控制器就是控制主牽引電源與驅(qū)動電機之間能量傳輸?shù)难b置，主要由電子控制裝置和功率轉(zhuǎn)換裝置組成，如圖2-2-15所示。圖2-2-15電機控制器的組成1.電子控制裝置電子控制裝置主要通過電流傳感器、電壓傳感器、溫度傳感器來監(jiān)測和調(diào)整電機運行狀態(tài)，并根據(jù)相應(yīng)參數(shù)進行電壓、電流的調(diào)整控制來實現(xiàn)對驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率的控制。2.功率轉(zhuǎn)換裝置功率轉(zhuǎn)換裝置則是一種起逆變和整流作用的變壓器，其功能是接收動力蓄電池輸送過來的直流電電能，逆變成三相交流電給驅(qū)動電機提供相應(yīng)的工作電源。（三）電機控制器的控制策略電機控制器接受擋位開關(guān)信號、加速踏板深度、制動踏板深度、旋變等信號，經(jīng)過一系列的邏輯處理和判斷，來控制電機正、反轉(zhuǎn)和轉(zhuǎn)速等，如圖2-2-16所示。電機控制器通常能根據(jù)駕駛者的意圖實現(xiàn)不同的控制策略。1.驅(qū)動當(dāng)車輛行駛時，電機控制器接收來自整車控制器（VCU）、擋位、加速踏板等信號，告知此時駕駛員的行駛方向與加速踏板深度，此外電機控制器還要檢測驅(qū)動電機的溫度、電壓、旋變等信號，判斷驅(qū)動系統(tǒng)是否正常，如一切正常，則向電池管理系統(tǒng)發(fā)送指令，將動力蓄電池的高壓直流電通入逆變器進行電能轉(zhuǎn)換，從而滿足駕駛員的驅(qū)動意圖。在整個驅(qū)動過程中，電機控制器還要實時檢測電機的工作狀態(tài)，如驅(qū)動系統(tǒng)有異常，及時上報整車控制器（VCU），并在儀表顯示故障信息。2.減速制動當(dāng)車輛減速時，制動踏板被踩下，電機控制器收到減速信號后，控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機，將車輛的動能轉(zhuǎn)為三相交流電，此時逆變器收到交流轉(zhuǎn)直流指令，轉(zhuǎn)化電能。同時，電機控制器向電池管理系統(tǒng)發(fā)送充電指令，將制動能量回收轉(zhuǎn)化后的電能儲存在動力蓄電池中，從而實現(xiàn)制動能量回收。課程思政：創(chuàng)新強國創(chuàng)新強國中國鈉離子電池研發(fā)領(lǐng)先世界據(jù)《日本經(jīng)濟新聞》網(wǎng)站2024年4月4日報道，在用于純電動汽車和可再生能源的創(chuàng)新型電池開發(fā)方面，中國的存在感正在提升。統(tǒng)計過去10年的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，中國有關(guān)專利的數(shù)量位居首位（占到一半以上），特別是在被視為最有可能替代鋰離子電池的鈉離子電池專利方面大幅領(lǐng)先日美。本報委托三井物產(chǎn)戰(zhàn)略研究所進行了分析。截至2022年12月，該領(lǐng)域的有效專利總計為9862項。其中，按國家統(tǒng)計，排在首位的是中國（5486項），占整體的50%以上。其次是日本（1192項）、美國（719項）、韓國（595項）和法國（128項）。按機構(gòu)來看，中國的中國科學(xué)院和全球最大車載電池制造商寧德時代等七家機構(gòu)躋身前十。據(jù)報道，中國尤其具有優(yōu)勢的是與鋰離子電池相比成本更低、安全性更高的鈉離子電池。鈉的資源豐富，可以減少鋰和鈷等稀有金屬的使用量。雖然容量低于鋰離子電池，但材料成本可大幅度下降。（三）課中實訓(xùn)一、新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)認(rèn)知（一）準(zhǔn)備工作1.2018款吉利帝豪ev450整車一臺。2.兩柱舉升機一臺。3.2018款吉利帝豪ev450維修手冊電子版。4.各種主流品牌電動汽車及動力電池圖片。（二）實施步驟1.全班根據(jù)實際情況分成若干個學(xué)習(xí)小組。2.根據(jù)實車及維修手冊認(rèn)知2018款吉利帝豪ev450，記錄其電池的基本信息，并討論其主要特點。3.通過分工協(xié)作，上網(wǎng)搜集資料，根據(jù)所提供的各種主流品牌電動汽車及動力電池圖片，分析其動力電池的類型，并討論其主要特點。4.做好6S工作。二、新能源汽車電機驅(qū)動系統(tǒng)認(rèn)知（一）準(zhǔn)備工作1.2018款吉利帝豪ev450整車一臺。2.兩柱舉升機一臺。3.2018款吉利帝豪ev450維修手冊電子版。4.各種主流品牌純電動汽車圖片。（二）實施步驟1.全班根據(jù)實際情況分成若干個學(xué)習(xí)小組。2.根據(jù)實車及維修手冊認(rèn)知2018款吉利帝豪ev450，記錄其電機、電機控制器、減速器的基本信息，并討論其主要特點。3.通過分工協(xié)作，上網(wǎng)搜集資料，根據(jù)所提供的各種主流品牌車輛圖片，分析其驅(qū)動電機的類型，并討論其主要特點。4.做好6S工作。（四）檢測評價考評項目分?jǐn)?shù)自我評價小組互評教師評價小計勞動紀(jì)律10溝通能力及團隊協(xié)作精神10活動參與度10設(shè)備使用5查找維修資料、文獻等取得信息的能力15任務(wù)完成情況406S管理執(zhí)行力10總分100教師簽名：得分本課小結(jié)：動力電池是新能源汽車上提供電能的電池，主要包括鎳氫動力電池、鋰離子動力電池和其他類型動力電池。動力電池管理系統(tǒng)，指對電池進行監(jiān)控和管理的系統(tǒng)，通過對電壓、電流、溫度以及剩余電量（SOC）等參數(shù)采集、計算，從而能準(zhǔn)確控制電池的充放電過程，實現(xiàn)對電池的保護，提升電池綜合性能，是連接車載動力電池和電動汽車的重要紐帶。動力電池管理系統(tǒng)主要由動力電池箱、動力電池模組、電池管理控制器、手動維修開關(guān)、熱管理系統(tǒng)和低壓管理系統(tǒng)組成。電機驅(qū)動系統(tǒng)主要由驅(qū)動電機、電機控制器、機械減速裝置和電機驅(qū)動冷卻系統(tǒng)等組成，它們通過高低壓線束、冷卻管路與整車其他系統(tǒng)連接運轉(zhuǎn)。電機驅(qū)動系統(tǒng)可以根據(jù)駕駛員的操作意圖、動力蓄電池和驅(qū)動電機的狀態(tài)控制車輛的行駛和停止，同時在汽車減速制動或者下坡時，實現(xiàn)電能再生。新能源汽車采用的驅(qū)動電機主要有直流電機、三相交流異步電機、永磁同步電機、開關(guān)磁阻電機和輪轂電機。電機控制器就是控制主牽引電源與驅(qū)動電機之間能量傳輸?shù)难b置，主要由電子控制裝置和功率轉(zhuǎn)換裝置組成。課外作業(yè)：完成課后測評習(xí)題。下課準(zhǔn)備：1、考勤登記。2、歸還手機。課后反思：職業(yè)技術(shù)學(xué)校教師授課教案NO.003授課日期授課班級課題：混合動力汽車教學(xué)目標(biāo)：【知識目標(biāo)】1.掌握混合動力汽車的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。2.掌握混合動力汽車的分類方法。3.掌握各種類型混合動力汽車的結(jié)構(gòu)和技術(shù)特點，并了解相應(yīng)主流車型。4.了解混合動力汽車的驅(qū)動方式。5.掌握國內(nèi)外典型混合動力汽車車型的特點。【能力目標(biāo)】1.具有區(qū)分各種類型混合動力汽車的能力。2.具有查找維修資料、文獻等取得信息的能力。【素養(yǎng)目標(biāo)】1.培養(yǎng)良好的分析問題和解決問題的能力。2.培養(yǎng)學(xué)生的溝通能力及團隊協(xié)作精神。3.培養(yǎng)學(xué)生的6S管理執(zhí)行力。教學(xué)模式及教學(xué)方法：理實一體化教學(xué)模式；項目教學(xué)法、任務(wù)驅(qū)動法、分組教學(xué)法、演示法復(fù)習(xí)要點：新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)教學(xué)重點、難點：1.掌握混合動力汽車的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。2.了解混合動力汽車的驅(qū)動方式。解決措施（教學(xué)資源）：新能源汽車2輛、一體機、PPT教學(xué)課件學(xué)時：12教學(xué)過程：一、準(zhǔn)備工作1、手機管理工作2、考勤登記工作3、安全教育工作（1）6S學(xué)習(xí)（2）安全教育（3）實訓(xùn)室場管理規(guī)定學(xué)習(xí)二、復(fù)習(xí)要點：新能源汽車的關(guān)鍵技術(shù)三、新課內(nèi)容（一）導(dǎo)入新課混合動力汽車是能夠至少從可消耗的燃料和可再充電能/能量儲存裝置兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車，主要由發(fā)動機、驅(qū)動電機及控制系統(tǒng)、動力分配裝置和動力蓄電池及管理系統(tǒng)組成，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可分為不同的類型，且各有特點?；旌蟿恿ζ囜槍Σ煌墓r，通過合理分配動力驅(qū)動方式，使系統(tǒng)處于最優(yōu)化狀態(tài)，從而實現(xiàn)節(jié)能和減排的目標(biāo)。（二）新課講授第一節(jié)混合動力汽車的結(jié)構(gòu)與原理一、混合動力汽車的定義和特點（一）混合動力汽車的定義從廣義上講，混合動力汽車是在特定的工作條件下，可以從兩種或兩種以上的能量存儲器、能量源或能量轉(zhuǎn)換器中獲取驅(qū)動能量的汽車。其中至少一種存儲器或轉(zhuǎn)化器要安裝在汽車上。混合動力電動汽車至少有一種能量存儲器、能量源或能量轉(zhuǎn)化器可傳遞電能。從狹義上講，混合動力汽車是指同時裝備兩種動力來源的汽車，熱動力源（由傳統(tǒng)的汽油機或柴油機產(chǎn)生）與電動力源（電池與電機）的汽車。也可以認(rèn)為混合動力汽車通常是指既有動力蓄電池可以提供電力驅(qū)動，又裝有一個相對較小的內(nèi)燃機的汽車。國家標(biāo)準(zhǔn)《電動汽車術(shù)語（GB/T19596-2017）》則規(guī)定，混合動力汽車是指能夠至少從下述兩類車載儲存的能量中獲得動力的汽車：（1）可消耗的燃料；（2）可再充電能/能量儲存裝置。（二）混合動力汽車的特點在目前的技術(shù)水平和應(yīng)用條件下，混合動力汽車是最具實際開發(fā)意義的低排放和低油耗汽車。1.混合動力汽車的優(yōu)點（1）動力性能好。（2）油耗低。（3）排放性能好。（4）能量利用效率高。2.混合動力汽車的缺點（1）仍然不能完全實現(xiàn)廢氣零排放。（2）在動力蓄電池電量較低時長距離、長時間高速或勻速行駛時基本不能省油。（3）混合動力系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，維修困難，成本高。二、混合動力汽車的基本結(jié)構(gòu)混合動力汽車主要由動力系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、底盤、車身和輔助電器五部分組成。（一）動力系統(tǒng)混合動力汽車的動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、電力驅(qū)動裝置、電能裝置、動力耦合裝置等組成，如圖3-1-1所示，電力驅(qū)動裝置和發(fā)動機提供的兩種動力就是混合動力汽車動力系統(tǒng)的主要動力源。圖3-1-1混合動力汽車的動力系統(tǒng)組成1.發(fā)動機混合動力汽車的發(fā)動機從能量來源來說，可以是汽油機或柴油機，從結(jié)構(gòu)原理上說，可以是四沖程內(nèi)燃機、二沖程內(nèi)燃機、轉(zhuǎn)子發(fā)動機或斯特林發(fā)動機，形式不同，發(fā)動機提供的功率占汽車動力源總功率的比重也不同。2.電力驅(qū)動裝置混合動力汽車的電力驅(qū)動裝置主要由電機、電機控制器和電機冷卻系統(tǒng)組成。3.電能裝置混合動力汽車的電能裝置主要由動力蓄電池、電池管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、電池冷卻系統(tǒng)和低壓輔助電源組成。4.動力耦合裝置動力耦合裝置可實現(xiàn)混合動力汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)與燃油驅(qū)動系統(tǒng)的相互轉(zhuǎn)換，主要有齒輪式機械動力耦合裝置、電磁式動力耦合裝置和液壓混合動力耦合裝置三種。（二）控制系統(tǒng)混合動力汽車控制系統(tǒng)主要由整車控制單元、混合動力控制單元、發(fā)動機控制單元、電機控制器、車載充電機、電池管理器、低壓輔助電源、電器輔助系統(tǒng)等組成，如圖3-1-2所示，可分為能量管理系統(tǒng)、駕駛員信息傳遞系統(tǒng)、信息通信系統(tǒng)、安全故障管理系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等。圖3-1-1混合動力汽車的控制系統(tǒng)組成示意圖（三）底盤混合動力汽車底盤用來支撐發(fā)動機、動力蓄電池、電機、電機控制器、車身及空調(diào)等各種輔助電器，并將動力進行傳遞和分配，使汽車按照駕駛員意圖行駛。主要由傳動系統(tǒng)、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和制動系統(tǒng)四大系統(tǒng)組成。1.傳動系統(tǒng)混合動力汽車傳動系統(tǒng)主要用于將動力系統(tǒng)的動力傳給驅(qū)動車輪，主要由傳動軸和等速萬向節(jié)組成。2.行駛系統(tǒng)混合動力汽車行駛系統(tǒng)的功用是承受汽車的總重量和接收傳動系統(tǒng)傳來的動力，通過驅(qū)動輪和地面之間的附著作用，產(chǎn)生驅(qū)動力，從而克服外界阻力，保證汽車正常行駛，主要由車架、車橋、車輪和懸架等組成。3.轉(zhuǎn)向系統(tǒng)混合動力汽車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)采用的是電子動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，它的轉(zhuǎn)向助力是由安裝在轉(zhuǎn)向柱上的直流電動機提供的，且電動機只有在需要轉(zhuǎn)向助力時才會消耗能量?；旌蟿恿ζ嚨霓D(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由轉(zhuǎn)矩傳感器、車速傳感器、EPS電動機、減速機構(gòu)和電子控制單元等組成。4.制動系統(tǒng)混合動力汽車常用的制動系統(tǒng)有兩種，一種是帶電動真空助力的液壓制動系統(tǒng)，能有效利用制動空行程進行能量回收；另一種是電子液壓制動系統(tǒng)，可以根據(jù)駕駛員踩制動踏板的程度和所施加的力計算所需的制動力，并在施加制動力的同時適當(dāng)?shù)鼗厥漳芰?。（四）車身混合動力汽車采用的是承載式車身，主要由車身本體、開啟件、座椅、內(nèi)外飾部件和安全保護裝置等組成。（五）輔助電器混合動力汽車輔助電器主要有空調(diào)、照明、各種聲光信號裝置、車載音響裝置、刮水器、電動門窗、電動座椅調(diào)節(jié)器、車身安全防護裝置等。在混合動力汽車上，有些空調(diào)系統(tǒng)有兩種工作模式驅(qū)動的壓縮機，一種是電動機驅(qū)動的壓縮機，一種是發(fā)動機帶動的帶電磁離合器的壓縮機。三、混合動力汽車的工作原理混合動力汽車同時配備發(fā)動機和電機兩套動力系統(tǒng)，可以按照整車的實際運行工況靈活調(diào)控，根據(jù)不同工況，分別采用電力驅(qū)動、發(fā)動機驅(qū)動、混合動力驅(qū)動和再生制動工作模式，使發(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。1.電力驅(qū)動混合動力汽車在車輛處于起動、低速及輕載運行時，發(fā)動機關(guān)閉，車輛由電機驅(qū)動，為純電動工況。2.發(fā)動機驅(qū)動混合動力汽車動力蓄電池虧電或者電量過低時，車輛由發(fā)動機直接驅(qū)動行駛，同時，由發(fā)動機向動力蓄電池補充電量。3.混合動力驅(qū)動混合動力汽車行駛過程中，所需的功率較大，電機不能滿足混合動力汽車加速、爬坡時，發(fā)動機和電機同時工作驅(qū)動車輛行駛。4.再生制動再生制動也稱反饋制動，將汽車在制動或空擋滑行時浪費掉的能量一部分可通過電機轉(zhuǎn)化為電能，電機作為發(fā)電機工作，制動汽車的同時產(chǎn)生電能并向混合動力汽車動力蓄電池充電。第二節(jié)混合動力汽車的類型目前我國主要依據(jù)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《混合動力汽車類型（QC/T837-2010）》對混合動力汽車進行分類如下。一、按照動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式劃分（一）串聯(lián)式混合動力電動汽車1.串聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動力電動汽車是車輛行駛系統(tǒng)的驅(qū)動力只來源于電機的混合動力電動汽車。典型的結(jié)構(gòu)特點是發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，電能通過電機控制器輸送給電機，由電機驅(qū)動車輛行駛。另外，動力蓄電池可以單獨向電機提供電能驅(qū)動車輛行駛。圖3-2-1串聯(lián)式混合動力電動汽車結(jié)構(gòu)示意圖2.串聯(lián)式混合動力電動汽車的特點（1）串聯(lián)式混合動力電動汽車屬于發(fā)動機輔助型的電動汽車，能夠保持在穩(wěn)定、高效、低污染的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，將有害氣體排放控制在最低范圍內(nèi)。（2）由于有動力蓄電池進行驅(qū)動功率“調(diào)峰”，發(fā)動機的功率只需滿足汽車在某一速度下穩(wěn)定運行工況所需的功率，因此可選擇功率較小的發(fā)動機。（3）發(fā)動機－發(fā)電機組與電機之間沒有機械連接，整車的結(jié)構(gòu)布置自由度較大。（4）發(fā)動機的輸出需全部轉(zhuǎn)化為電能再變?yōu)轵?qū)動汽車的機械能，需要功率足夠大的發(fā)電機和電機。（5）發(fā)動機－發(fā)電機組與動力蓄電池之間的匹配要求較嚴(yán)格，需要較大容量的動力蓄電池。（6）發(fā)動機－發(fā)電機－電機系統(tǒng)中機械能－電能－機械能的能量轉(zhuǎn)換過程中，能量損失較大。串聯(lián)式混合動力電動汽車最適用于市內(nèi)低速運行的工況。在繁華的市區(qū)，汽車在起步和低速時還可以關(guān)閉發(fā)動機，只利用動力蓄電池進行功率輸出，使汽車達到零排放的要求。3.串聯(lián)式混合動力電動汽車的主流車型串聯(lián)式混合動力電動汽車的主流車型有雪佛蘭VOLT、寶馬i3增程版和傳祺GA5Z增程版，這三款汽車分別如圖3-2-2、圖3-2-3、圖3-2-4所示。圖3-2-2雪佛蘭VOLT圖3-2-3寶馬i3增程版圖3-2-4傳祺GA5Z增程版（二）并聯(lián)式混合動力電動汽車1.并聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)并聯(lián)式混合動力電動汽車是車輛行駛系統(tǒng)的驅(qū)動力由電機及發(fā)動機同時或單獨供給的混合動力電動汽車。典型的結(jié)構(gòu)特點是并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)可以單獨使用發(fā)動機或電機作為動力源，也可以同時使用電機和發(fā)動機作為動力源驅(qū)動車輛行駛。圖3-2-5并聯(lián)式混合動力電動汽車結(jié)構(gòu)示意圖2.并聯(lián)式混合動力電動汽車的特點（1）發(fā)動機通過動力耦合器與驅(qū)動橋直接相連接，可直接驅(qū)動汽車，發(fā)動機工作在滿負(fù)荷狀態(tài)時，燃油經(jīng)濟性最好。（2）并聯(lián)式混合動力電動汽車是在普通燃油汽車的基礎(chǔ)上加裝了一套電能驅(qū)動系統(tǒng)，可以采用小功率的發(fā)動機和電機。（3）由于電機能轉(zhuǎn)變成發(fā)電機為動力蓄電池充電，可采用比較小容量的動力蓄電池。（4）在汽車行駛工況變化較多、較大時，發(fā)動機的有害氣體排放比串聯(lián)式的高。（5）由于發(fā)動機與驅(qū)動橋之間直接機械連接，需要通過變速裝置，另外，發(fā)動機與電機并聯(lián)驅(qū)動，還需要動力耦合器等裝置，動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，布置和控制更困難。并聯(lián)式混合動力電動汽車最適合于中、高速穩(wěn)定行駛的工況。并聯(lián)式混合動力電動汽車也可實現(xiàn)零排放控制，在繁華的市區(qū)低速行駛時，通過關(guān)閉發(fā)動機和使離合器分離，可以使汽車以純電動方式運行。3.并聯(lián)式混合動力電動汽車的主流車型并聯(lián)式混合動力電動汽車的主流車型有別克君越eAssist、本田CR－Z和比亞迪－宋，這三款汽車分別如圖3-2-6.3-2-7.3-2-8所示。圖3-2-6別克君越eAssist圖3-2-7本田CR－Z圖3-2-8比亞迪－宋（三）混聯(lián)式混合動力電動汽車1.混聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)混聯(lián)式混合動力電動汽車是具備串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的混合動力電動汽車。典型的結(jié)構(gòu)特點是可以在串聯(lián)混合模式下工作，也可以在并聯(lián)混合模式下工作，同時兼顧了串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動力電動汽車的特點。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，則以并聯(lián)工作方式為主。圖3-2-9混聯(lián)式混合動力電動汽車結(jié)構(gòu)示意圖2.混聯(lián)式混合動力電動汽車的特點混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和控制方式充分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點，能夠使發(fā)動機、發(fā)電機、電機等部件進行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證系統(tǒng)在更復(fù)雜的工況下工作在最優(yōu)狀態(tài)，更容易實現(xiàn)有害氣體排放和油耗的控制目標(biāo)。混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)一般以行星齒輪機構(gòu)作為動力復(fù)合裝置的基本構(gòu)架，是目前最成功的結(jié)構(gòu)。3.混聯(lián)式混合動力電動汽車的主流車型混聯(lián)式混合動力電動汽車的主流車型有比亞迪F3DM、豐田普銳斯和雷克薩斯CT20h，這三款汽車分別如圖3-2-10.3-2-11.3-2-12所示。圖3-2-10比亞迪F3DM圖3-2-11豐田普銳斯圖3-2-12雷克薩斯CT20h二、按照混合度劃分（一）微混合型混合動力電動汽車微混合型混合動力電動汽車是以發(fā)動機為主要動力源，電機作為輔助動力，具備制動能量回收功能的混合動力電動汽車。電機的峰值功率和總功率的比值小于10%。僅具有停車怠速停機功能的汽車也可稱為微混合型混合動力電動汽車。微混合型混合動力系統(tǒng)在傳統(tǒng)發(fā)動機上加裝了皮帶驅(qū)動起動電機（簡稱BSG系統(tǒng)）代替原來起動機，如圖3-2-13所示，該電機為發(fā)電起動（Stop-Start）一體式電機，用來控制發(fā)動機的起動與停止，從而取消了發(fā)動機的怠速，降低了油耗與排放。圖3-2-13皮帶驅(qū)動起動電機（BSG系統(tǒng)）微混合型混合動力電動汽車的主流車型有雪鐵龍的混合動力版C3和豐田的混合動力版Vitz，這兩款汽車分別如圖3-2-14.3-2-15所示。圖3-2-14雪鐵龍混合動力版C3圖3-2-15豐田混合動力版Vitz（二）輕度混合型混合動力電動汽車輕度混合型混合動力電動汽車是以發(fā)動機為主要動力源，電機作為輔助動力，在車輛加速和爬坡時，電機可向車輛行駛系統(tǒng)提供輔助驅(qū)動力矩的混合動力電動汽車。一般情況下，電機的峰值功率和總功率的比值大于10%。輕度混合型混合動力系統(tǒng)采用了集成起動電機（簡稱ISG系統(tǒng)），安裝在發(fā)動機曲軸端，如圖3-2-16所示。輕混合動力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用發(fā)電機控制發(fā)動機的起動和停止外，還能實現(xiàn)：在減速和制動工況下，對部分能量進行回收；在行駛過程中，發(fā)動機等速運轉(zhuǎn)，發(fā)動機產(chǎn)生的能量可以在車輪的驅(qū)動需求和發(fā)電機的充電需求之間進行調(diào)節(jié)。圖3-2-16集成起動電機（ISG系統(tǒng)）輕度混合型混合動力電動汽車的主流車型有本田Insight，這款汽車如圖3-2-17所示。圖3-2-17本田Insight混合動力汽車（三）重度混合（強混合）型混合動力電動汽車重度混合（強混合）型混合動力電動汽車是以發(fā)動機和/或電機為動力源，一般情況下，電機的峰值功率和總功率的比值大于30%，且電機可以獨立驅(qū)動車輛正常行駛的混合動力電動汽車。重度混合（強混合）型混合動力電動汽車采用高壓電機，發(fā)動機和電機都可以獨立或共同驅(qū)動車輛，在低速、緩加速行駛、車輛起步行駛和倒車等情況下，車輛可以純電動行駛；急加速時電機和發(fā)動機一起驅(qū)動車輛，并有制動能量回收的能力。重度混合（強混合）型混合動力電動汽車的主流車型有豐田的普銳斯和寶馬i8，這兩款汽車分別如圖3-2-18、圖3-2-19所示。圖3-2-18豐田普銳斯圖3-2-19寶馬i8三、按照外接充電能力劃分（一）外接充電型混合動力電動汽車外接充電型混合動力電動汽車是一種被設(shè)計成在正常使用情況下可從非車載裝置中獲取電能量的混合動力電動汽車：僅當(dāng)制造廠在其提供的使用說明書中或者以其他明確的方式推薦或要求進行車外充電時，混合動力電動汽車方可認(rèn)為是“外接充電型”的。插電式（plug-in）混合動力電動汽車屬于此類型。外接充電型混合動力電動汽車動力蓄電池容量相對較大，還有充電接口，如圖3-2-20所示。外接充電型混合動力電動汽車可以外部充電，可以用純電模式行駛，動力蓄電池電量耗盡后再以混合動力模式（以發(fā)動機為主）行駛，并適時向動力蓄電池充電。圖3-2-20充電接口外接充電型混合動力電動汽車的主流車型有豐田的普銳斯和比亞迪－秦等，這兩款汽車分別如圖3-2-21、圖3-2-22所示。圖3-2-21豐田普銳斯圖3-2-22比亞迪－秦（二）非外接充電型混合動力電動汽車非外接充電型混合動力電動汽車是一種被設(shè)計成在正常使用情況下從車載燃料中獲取全部能量的混合動力電動汽車。非外接充電型混合動力電動汽車的動力蓄電池容量很小，僅在起/停、加/減速的時候供應(yīng)/回收能量，不能外部充電，不能用純電模式較長距離行駛。在使用發(fā)動機驅(qū)動車輛行駛時，可通過發(fā)動機驅(qū)動發(fā)電機來給動力蓄電池充電。非外接充電型混合動力電動汽車的主流車型有豐田的普銳斯和凱美瑞-尊瑞，這兩款汽車分別如圖3-2-23.3-2-24所示。圖3-2-23豐田普銳斯圖3-2-24豐田凱美瑞-尊瑞四、按照行駛模式的選擇方式劃分（一）有手動選擇功能的混合動力電動汽車有手動選擇功能的混合動力電動汽車是具備行駛模式手動選擇功能的混合動力電動汽車。車輛可選擇的行駛模式包括發(fā)動機模式、純電動模式和混合動力模式三種。有手動選擇功能的混合動力電動汽車的主流車型有奔馳C350e插電式混合動力汽車和廣汽三菱祺智插電混合動力汽車，這兩款汽車分別如圖3-2-25、圖3-2-26所示。圖3-2-25奔馳C350e插電式混合動力汽車圖3-2-26廣汽三菱祺智插電混合動力汽車（二）無手動選擇功能的混合動力電動汽車無手動選擇功能的混合動力電動汽車是不具備行駛模式手動選擇功能的混合動力電動汽車。車輛的行駛模式根據(jù)不同工況自動切換。五、按照電機的位置劃分根據(jù)電機位置的不同，定義為“P×”架構(gòu)（P－position；×－數(shù)字），用來區(qū)分各種有變速器的混合動力汽車的并聯(lián)與混聯(lián)混合動力架構(gòu)。對于單電機的混合動力系統(tǒng)，根據(jù)電機相對于傳統(tǒng)動力系統(tǒng)的位置，可分為P0、P1.P2.P3.P4五類，如圖3-2-27所示。當(dāng)前主流混合動力汽車一般都采用雙電機的方案，如比亞迪DM-i系統(tǒng)、本田i-MMD系統(tǒng)均采用P1+P3方案。圖3-2-27“P×”混動架構(gòu)示意圖（1）P0：電機安裝在發(fā)動機前端，通過皮帶與發(fā)動機連接，一般功率較小，不能獨立驅(qū)動車輛，通常作為發(fā)電機，一般稱之為BSG電機。（2）P1：電機安裝在發(fā)動機后端，與發(fā)動機剛性連接(集成在飛輪上或通過齒輪與飛輪結(jié)合），一般替代起動機并作為發(fā)電機，功率更大，一般稱之為ISG電機。（3）P2：電機位于離合器之后，變速器之前，有些會在電機和變速器之間放置第二個離合器以斷開電機和變速器的連接。電機功率可以做的比較大，可以通過變速器變速直接驅(qū)動車輛實現(xiàn)純電行駛。（4）P2.5（PS）：該方案通常通過雙離合變速器實現(xiàn)，利用雙離合變速器可以在兩根輸入軸之間切換的特點，將電機與其中一根輸入軸進行耦合，通過離合器，在多種模式下進行驅(qū)動，P2.5（PS）是P2架構(gòu)的優(yōu)化。（5）P3：電機位于變速器之后，通常與變速器輸出軸或主減速器直接連接，功率較大，可以直接驅(qū)動車輛純電行駛。（6）P4：電機位于后橋上，功率較大，可以驅(qū)動車輛純電行駛以及制動能量回收。六、其他劃分型式按照可再充電能量儲存系統(tǒng)不同可以劃分為（但不限于）以下類型：動力蓄電池混合動力電動汽車、超級電容器混合動力電動汽車、機電飛輪混合動力電動汽車、動力蓄電池與超級電容器組合式混合動力電動汽車?；旌蟿恿﹄妱悠嚢凑掌浼夹g(shù)特征、燃料類型、功能結(jié)構(gòu)和車輛用途等因素還可有其他劃分型式。第三節(jié)混合動力汽車的驅(qū)動方式混合動力汽車的動力系統(tǒng)包括串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種，具體的驅(qū)動方式包括電力驅(qū)動、發(fā)動機驅(qū)動和混合動力驅(qū)動等，混合動力汽車針對不同的工況，通過合理分配動力驅(qū)動方式，使系統(tǒng)處于最優(yōu)化狀態(tài)，從而實現(xiàn)節(jié)能和減排的目標(biāo)。一、比亞迪秦PLUSDM-i混動系統(tǒng)簡介比亞迪秦PLUSDM-i混動系統(tǒng)包含一臺插混專用1.5L高效發(fā)動機、EHS電混系統(tǒng)、刀片電池、交直流車載充電器等核心零部件，EHS電混系統(tǒng)中集成了雙電控、雙電機和離合模塊，一臺電機只負(fù)責(zé)發(fā)電，另外一臺負(fù)責(zé)驅(qū)動和制動能量回收。在驅(qū)動模式上，這套插電混動系統(tǒng)擁有四種驅(qū)動模式，EV純電模式、HEV串聯(lián)模式、HEV并聯(lián)模式和發(fā)動機直驅(qū)模式，在實際使用中，四種模式可通過整車控制器智能實時調(diào)整。二、比亞迪秦PLUSDM-i混動車型的驅(qū)動方式（一）電力驅(qū)動混合動力汽車起步、低速及輕載行駛時，若動力蓄電池電量處于飽和狀態(tài)，則由動力蓄電池提供電能帶動電機運轉(zhuǎn)，驅(qū)動車輪帶動車輛行駛，此時發(fā)動機不需要工作，充分發(fā)揮驅(qū)動電機大轉(zhuǎn)矩、高效率、低噪聲的優(yōu)勢，即為EV純電模式，如圖3-3-1所示。電力傳輸方向電力傳輸方向圖3-3-1混合動力汽車EV純電模式（二）混合動力驅(qū)動1.串聯(lián)式混合動力驅(qū)動混合動力汽車起步、低速及輕載行駛時，若動力蓄電池電量低于60%，發(fā)動機起動并帶動發(fā)電機發(fā)電，將電能輸送給電機，由電機驅(qū)動車輪帶動車輛行駛，同時給動力蓄電池充電，即為動力蓄電池電量不足時的HEV串聯(lián)模式，如圖3-3-2所示。圖3-3-2混合動力汽車HEV串聯(lián)模式（電量不足）混合動力汽車中速行駛時，由動力蓄電池提供電能帶動電機運轉(zhuǎn)，驅(qū)動車輪帶動車輛行駛，同時，發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，為電機提供電能，即為動力蓄電池電量充足時的HEV串聯(lián)模式，如圖3-3-3所示。圖3-3-3混合動力汽車HEV串聯(lián)模式（電量充足）2.并聯(lián)式混合動力驅(qū)動混合動力汽車加速行駛或爬坡時，所需的功率較大，電機輸出的功率已經(jīng)不能滿足車輛行駛的要求，在動力蓄電池提供電能帶動電機運轉(zhuǎn)，驅(qū)動車輪帶動車輛行駛的同時，發(fā)動機起動，同時驅(qū)動車輛，即為HEV并聯(lián)模式，如圖3-3-4所示。圖3-3-4混合動力汽車HEV并聯(lián)模式（三）發(fā)動機驅(qū)動混合動力汽車高速巡航時，發(fā)動機起動，直接驅(qū)動車輪帶動車輛行駛，充分利用發(fā)動機在高速巡航階段能耗低于電機的特性，減低油耗，即為動力蓄電池電量充足時的發(fā)動機直驅(qū)模式，如圖3-3-5所示。圖3-3-5混合動力汽車發(fā)動機直驅(qū)模式（電量充足）混合動力汽車高速巡航時，若動力蓄電池電量不足，發(fā)動機直接驅(qū)動車輛行駛的同時，帶動驅(qū)動電機發(fā)電，給動力蓄電池充電，即為動力蓄電池電量不足時的發(fā)動機直驅(qū)模式，如圖3-3-6所示。圖3-3-6混合動力汽車發(fā)動機直驅(qū)模式（電量不足）第四節(jié)混合動力汽車的典型車型一、豐田普銳斯混合動力汽車（一）豐田普銳斯混合動力汽車簡介1997年12月，豐田首先在日本市場上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動力汽車－普銳斯（PRIUS），豐田將這套油電混合動力系統(tǒng)稱之為“ToyotaHybridSystem”，簡稱THS。2003年9月，第二代普銳斯上市，引入了第二代豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅱ。2009年，豐田推出了全新第三代普銳斯。2015年9月，豐田發(fā)布了第四代普銳斯。2023年3月，豐田宣布全新第五代普銳斯插電式混合動力車型，如圖3-4-1所示，正式在日本上市。圖3-4-1第五代普銳斯插電式混合動力汽車第五代普銳斯插電式混合動力汽車為前驅(qū)車型，采用2.0L直列四缸自然吸氣發(fā)動機加電機，綜合輸出最大功率為164kW，搭配eCVT變速器，0-100km/h的加速時間僅需6.7秒。裝配了一塊13.6kWh的動力蓄電池，如果使用3.2kW的交流充電，大概需要4.5小時才能將電池充滿。（二）豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅱ1.豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅱ結(jié)構(gòu)組成豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅱ在整車上的布置如圖3-4-2所示，其主要由發(fā)動機、HV蓄電池總成、鉛酸蓄電池、混合動力傳動橋、變頻器總成、動力管理控制ECU和高壓線束等組成，其中混合動力傳動橋由行星齒輪機構(gòu)和兩個電機組成，可同時實現(xiàn)并聯(lián)和串聯(lián)。圖3-4-2豐田混合動力系統(tǒng)在整車上的布置（1）發(fā)動機。豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅱ的發(fā)動機是1NZ-FXE型1.5L的汽油發(fā)動機，該款發(fā)動機的熱效率超過了40%。（2）混合動力傳動橋?；旌蟿恿鲃訕蛴蒑G1電機、MG2電機、行星齒輪組組成，如圖3-4-3所示?；旌蟿恿ο到y(tǒng)THS-Ⅱ中帶有兩臺電機—MG1電機和MG2電機。MG1電機主要作為發(fā)電機使用，用于發(fā)電，對HV蓄電池充電，MG2電機工作時為其提供電力，同時，還可以作為起動機起動發(fā)動機；MG2電機主要用于驅(qū)動汽車，并可以在制動時回收能量為HV蓄電池充電。而MG1電機、MG2電機以及發(fā)動機輸出軸被連接到一套行星齒輪機構(gòu)的太陽輪、齒圈和行星架上。動力分配就是通過功率控制單元控制MG1電機和MG2電機，通過行星齒輪機械機構(gòu)進行分配的?；旌蟿恿ο到y(tǒng)THS-Ⅱ沒有變速器，發(fā)動機輸出經(jīng)過固定減速機構(gòu)減速后直接驅(qū)動車輪。圖3-4-3豐田混合動力系統(tǒng)混合動力傳動橋（3）變頻器總成。變頻器總成主要由變頻器、升壓轉(zhuǎn)換器、DC－DC轉(zhuǎn)換器及空調(diào)變頻器組成，如圖3-4-4所示。變頻器總成系統(tǒng)圖如圖3-4-5所示。圖3-4-4豐田混合動力系統(tǒng)變頻器總成圖3-4-5豐田混合動力系統(tǒng)變頻器總成系統(tǒng)圖（4）HV蓄電池總成。HV蓄電池總成主要由HV蓄電池、電池智能單元、HV蓄電池冷卻風(fēng)扇、接線盒總成和服務(wù)插銷等組成，如圖3-4-6所示。圖3-4-6豐田混合動力系統(tǒng)HV蓄電池總成2.豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅱ工作模式（1）在起動及低速行駛時，因為這時候發(fā)動機的效率不高，豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅱ僅利用電機的動力來行駛。（2）在一般行駛時，發(fā)動機效率很高，發(fā)動機不僅驅(qū)動車輛行駛，同時帶動電機給HV蓄電池充電。（3）在減速或制動時，豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅱ以車輪的旋轉(zhuǎn)力驅(qū)動電機發(fā)電，并將能量回收到HV蓄電池。（三）豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅲ豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅲ與THS-Ⅱ相比，發(fā)動機從1NZ-FXE型1.5L改成了2ZR-FXE型1.8L，發(fā)動機功率和轉(zhuǎn)矩的增加，提高了車輛的動力性能。另外，增加了一個行星齒輪組；MG1電機和MG2電機體積也縮小，從而縮小整個E-CVT的體積；鏈傳動改為齒輪傳動，傳動損耗更小，因此節(jié)能效果更明顯。除了第三代普銳斯和雷克薩斯CT200H以外，國內(nèi)的雷凌雙擎、卡羅拉雙擎也是使用THS-Ⅲ混合動力系統(tǒng)。（四）豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅳ第四代豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅳ，與前三代相比，最大的區(qū)別就是原來的電機屬于串聯(lián)結(jié)構(gòu)，現(xiàn)在則變成了平衡軸結(jié)構(gòu)，如圖3-4-7所示。豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅳ采用了全新的平行雙電機結(jié)構(gòu)，第四代豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅳ的變速系統(tǒng)、MG1電機和發(fā)動機依然同軸，但分別布置在行星齒輪的兩側(cè)。MG2電機通過一個從動齒輪減速后，再與行星齒輪組的齒圈嚙合傳動。這既能減小傳動系統(tǒng)的重量和機械損失，也提高了燃油效率，發(fā)動機熱效率可達到40%。圖3-4-7豐田混合動力系統(tǒng)THS-Ⅳ二、比亞迪秦混合動力汽車（一）比亞迪DM混動技術(shù)簡介比亞迪DM混動技術(shù)即雙模技術(shù)（DualMode）是指比亞迪插電式混合動力技術(shù)平臺，從2008年至今，已經(jīng)發(fā)展出4代，比亞迪DM混動技術(shù)發(fā)展歷程如圖3-4-8所示。圖3-4-8比亞迪DM混動技術(shù)發(fā)展歷程1.第一代DM混動系統(tǒng)：國產(chǎn)插電混動的起點第一代DM混動系統(tǒng)的設(shè)計理念主要以節(jié)能為技術(shù)導(dǎo)向，通過雙電機與單速減速器的結(jié)構(gòu)搭配1.0L自吸三缸發(fā)動機，實現(xiàn)了純電、增程、混動（包括直驅(qū)）三種驅(qū)動方式，第一代DM混動系統(tǒng)搭載在2008年12月15日正式上市的比亞迪F3DM上。2.第二代DM混動系統(tǒng)：性能取向，542戰(zhàn)略。第二代DM混動系統(tǒng)由節(jié)能取向變成性能取向，在運用電機的策略上，由原來的“P1P3電機架構(gòu)”改成了“P3P4電機架構(gòu)”的組合，而整套混動系統(tǒng)是“P3電機+P4電機+發(fā)動機”的組合，至此比亞迪“三擎四驅(qū)”的動力總成誕生了。第二代DM混動系統(tǒng)成就了比亞迪的“542戰(zhàn)略”，第二代DM混動系統(tǒng)搭載在2013年12月17日上市的比亞迪秦2014款上。3.第三代DM混動系統(tǒng)：補全短板，提升性能。第三代DM混動系統(tǒng)最大的特點是增加了位于P0位置的BSG電機，主要作用是發(fā)電/起動發(fā)動機和在變速器換擋的時候迅速調(diào)整發(fā)動機轉(zhuǎn)速，大幅度減少了混動行駛時的頓挫感。另外，還配備了更為強勁的P4電機。第三代DM混動系統(tǒng)最終實現(xiàn)了“高壓3合1”技術(shù)和“驅(qū)動3合1”技術(shù)。第三代DM混動系統(tǒng)搭載在2018年上市的比亞迪唐DM上。4.第四代DM混動系統(tǒng)：雙平臺戰(zhàn)略。2020年6月，比亞迪發(fā)布了第四代DM混動系統(tǒng)的雙平臺戰(zhàn)略，即“DM-p”和“DM-i”。“p”表示“powerful”，繼承了第二代和第三代DM混動系統(tǒng)追求動力和極速的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，滿足追求速度的消費者；“i”表示“intelligent”，繼承了第一代DM混動系統(tǒng)追求節(jié)能和高效的結(jié)構(gòu)設(shè)計理念，滿足追求用車經(jīng)濟性的消費者，“DM-i”技術(shù)目前是比亞迪的主流混動技術(shù)，以電為主。比亞迪“DM-i”混動系統(tǒng)主要由EHS電混系統(tǒng)、驍云-插混專用1.5L高效發(fā)動機和超級混動專用功率型刀片電池組成，其中EHS電混系統(tǒng)采用串并聯(lián)結(jié)構(gòu)，由雙電機、雙電控、直驅(qū)離合器和單級變速器組成，如圖3-4-9所示。圖3-4-9比亞迪EHS電混系統(tǒng)（二）比亞迪秦混合動力汽車比亞迪秦混合動力汽車是一款搭載EHS電混系統(tǒng)的緊湊型車型，目前最新款是比亞迪秦PLUSDM-i2023冠軍版，如圖3-4-10所示。圖3-4-10比亞迪秦PLUSDM-i2023冠軍版該車搭載比亞迪EHS電混系統(tǒng)，發(fā)動機為驍云-插混專用1.5L高效發(fā)動機，最高熱效率達到了43.04%。電機方面，采用永磁同步電機，采用容量為18.32kWh的磷酸鐵鋰刀片電池。傳動系統(tǒng)為E-CVT變速器，在EHS電混系統(tǒng)的加持下，WLTC綜合油耗1.58L/100km，官方百公里加速時間7.3s，虧電油耗3.8L/100km。并支持快充及對外放電等功能。比亞迪秦PLUSDM-i搭載的EHS電混系統(tǒng)可以實現(xiàn)純電行駛、串聯(lián)行駛、并