新能源汽车技术第6章

规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第1页第6章混合动力汽车6.1概述6.2混合动力汽车动力系统设计6.3混合动力汽车制动能量回收系统6.4混合动力汽车的能量管理规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第2页6.1概述6.1.1混合动力汽车的分类1.按连接方式分类：（1）串联式混合动力汽车（SHEV）（2）并联式混合动力汽车（PHEV）（3）混联式混合动力汽车（PSHEV）2.按混合程度分类（1）微混混合动力汽车（2）轻混混合动力汽车（3）强混混合动力汽车（4）全混混合动力汽车规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第3页6.1.1混合动力汽车的分类3.按能否充电分类：（1）插电式混合动力汽车（PHV）（2）常规混合动力汽车（HEV）规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第4页6.1.2混合动力汽车的组成与原理1.串联式混合动力汽车串联式混合动力汽车系统结构如图6.1所示。串联式结构是由发动机、发电动机和驱动电动机三大主要部件总成组成。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第5页6.1.2混合动力汽车的组成与原理在串联式混合动力汽车上，由发动机带动发电动机所产生的电能和蓄电池输出的电能，共同输出到电动机来驱动汽车行驶，电力驱动是唯一的驱动模式。动力流程图如图6.2所示。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第6页6.1.2混合动力汽车的组成与原理串联式混合动力汽车的发动机能够经常保持在稳定、高效、低污染的运转状态，使有害排放气体控制在最低范围。从总体结构上看，比较简单，易于控制，只有电动机的电力驱动系统，其特点更加趋近于纯电动汽车。三大部件总成在电动汽车上布置起来，有较大的自由度，但各自的功率较大，外形较大，质量也较大，在中小型电动汽车上布置有一定的困难。另外在能量转换过程中，能量损失较大。串联式混合动力驱动系统较适合在大型客车上使用。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第7页6.1.2混合动力汽车的组成与原理2.并联式混合动力汽车并联式混合动力汽车系统结构如图6.3所示，该结构主要是由发动机、电动机/发电动机两大部件总成组成，有多种组合型式，可以根据使用要求选用。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第8页6.1.2混合动力汽车的组成与原理并联式驱动系统的典型动力流程图如图6.4所示。发动机和电动机通过某种变速装置同时与驱动桥直接相联接。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第9页6.1.2混合动力汽车的组成与原理并联式驱动系统的主要元件为动力合成装置，由于动力合成的实现方法具有多样性，相应的动力传动系统结构也多种多样，通常可归类为驱动力合成式、转矩合成式和转速合成式。（1）驱动力合成式驱动力合成式并联混合动力汽车采用一个小功率的发动机，单独地驱动汽车的前轮。另外一套电动机驱动系统单独地驱动汽车的后轮，可以在汽车启动、爬坡或加速时增加混合动力汽车的驱动力。两套驱动系统可以独立驱动汽车，也可以联合驱动汽车，使汽车变成四轮驱动的电动汽车。此种混合动力汽车具有四轮驱动汽车的特性。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第10页6.1.2混合动力汽车的组成与原理（2）转矩合成式(双轴式和单轴式)转矩合成式并联混合动力汽车的发动机通过传动系统直接驱动混合动力汽车，并直接（单轴式）或间接（双轴式）带动电动机/发电动机转动向蓄电池充电。蓄电池也可以向电动机/发电动机提供电能，此时电动机/发电动机转换成电动机，可以用来启动发动机或驱动汽车。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第11页6.1.2混合动力汽车的组成与原理（3）转速合成式转速合成式并联混合动力汽车的发动机和电动机通过离合器和一个“动力组合器”来驱动汽车。可以利用普通内燃机汽车的大部分传动系统的总成，电动机只需通过“动力组合器”与传动系统连接，结构简单，改制容易，维修方便。为获得最佳传动效果，控制装备往往十分复杂。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第12页6.1.2混合动力汽车的组成与原理规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第13页6.1.2混合动力汽车的组成与原理3.混联式混合动力汽车混联式驱动系统是串联式与并联式的综合，其结构示意图如图6.6所示。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第14页6.1.2混合动力汽车的组成与原理混联式混合动力汽车动力流程图如图6.7所示。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第15页6.1.3混合动力汽车的特点混合动力汽车与纯电动汽车比较：（1）由于有原动机作为辅助动力，蓄电池的数量和质量可减少，因此汽车自身重量可以减小；（2）汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平；（3）借助原动机的动力，可带动空调、真空助力、转向助力及其它辅助电器，无需消耗蓄电池组有限的电能，从而保证了驾车和乘坐的舒适性。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第16页6.1.3混合动力汽车的特点混合动力汽车与内燃机汽车比较：（1）可使原动机在最佳的工况区域稳定运行，避免或减少了发动机变工况下的不良运行，使得发动机的排污和油耗大为降低；（2）在人口密集的商业区、居民区等地可用纯电动方式驱动车辆，实现零排放；（3）可通过电动机提供动力，因此可配备功率较小的发动机，并可通过电动机回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低了汽车的能量消耗和排污。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第17页6.1.3混合动力汽车的特点规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第18页6.1.3混合动力汽车的特点规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第19页6.1.3混合动力汽车的特点规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第20页6.1.4混合动力汽车的关键技术1．驱动电动机及其控制技术电动机是电动汽车的心脏，对于混合动力汽车来说，电动机的重要性与发动机是等同的。混合动力汽车对驱动电动机的要求是能量密度高、体积小、重量轻、效率高。从发展趋势来看，电驱动系统的研发主要集中在交流感应电动机和永磁同步电动机上，对于高速、匀速行驶工况，采用感应电动机驱动较为合适；而对于经常起动停止、低速运行的城市工况，永磁电动机驱动效率较高。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第21页6.1.4混合动力汽车的关键技术2．动力电池及其管理系统动力电池是混合动力汽车的基本组成单元，其性能直接影响到驱动电动机的性能，从而影响整车的燃油经济性和排放。混合动力汽车用的电池工作负荷大，对功率密度要求较高。但体积和容量小，而且电池的SOC工作区间较窄，对循环寿命要求高。开发适合混合动力汽车的专用动力电池是确定于混合动力汽车能否大量推广使用的重要因素之一。如何全面、准确地对动力电池进行管理，是决定动力电池能否发挥最佳效能的重要因素。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第22页6.1.4混合动力汽车的关键技术3．整车能量管理控制系统混合动力汽车的整车能量控制系统的主要功能是进行整车功率控制和工作模式切换的控制。整车能量控制系统如同混合动力汽车的大脑，指挥各个子系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最佳，同时兼顾行驶车辆的平顺性。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第23页6.1.4混合动力汽车的关键技术4．动力传动系统匹配混合动力汽车动力传动系统的参数匹配是混合动力汽车设计的一个重要内容，直接影响混合动力汽车将来的排放和燃油经济性能，它包括合理的选择和匹配发动机功率、动力电池容量和电动机的功率等，以确定车辆的混合度，组成性能最优的混合驱动系统。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第24页6.1.4混合动力汽车的关键技术5．能量再生制动回收系统能量再生制动回收是混合动力汽车提高燃油经济性的又一重要途径，由于制动关系到行车安全性，如何在最大限度回收制动时的车辆动能与保证安全的制动距离和车辆行驶稳定性之间取得平衡，是再生制动系统需要解决的难题之一，再生制动系统与车辆防抱死制动系统的结合可以完美地解决这一难题。规格严格功夫到家（威海）HARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYSCHOOLOFAUTOMOBILEENGINEERING汽车工程学院新能源汽车技术第25页6.1.4混合动力汽车的关键技术6．先进车辆控制技术在混合动力汽车上的应用传统汽车的车辆动力学控制系统与混合动力系统控制以及制动能量回收控制的结合，将是混合动力汽车控制技术的下一个研究热点。另外，随着混合动力汽车研究的深入，