车辆工程毕业设计（论文）-增程式电动车的动力系统的分析.doc

西南林业大学本科毕业（设计）论文 （2012届）题目 增程式电动车动力系统分析 教学院系 机械与交通学院 专 业 车辆工程 学生姓名 指导教师 评 阅 人 2012年4月1日 西南林业大学学士学位论文 题 目： 增程式电动车动力系统分析 专 业： 车辆工程 学 院： 机械与交通学院 毕业年份： 2012 姓 名： 学 号： 指导老师： 增程式电动车的动力系统的分析（西南林业大学 车辆工程专业2008级 ， 云南 昆明， 650224 ）摘要：增程式电动车是一种介于混合动力汽车和纯电动车二者之间的一种车型，虽然也使用内燃机，但只有电动机一种动力，内燃机主要是在行驶中给电池充电，属纯电驱动，故可划入纯电动类汽车。 而目前电动汽车的主要技术瓶颈在于动力电池，低能量密度和高昂的成本导致了设计者在续驶里程和成本之间难以取舍。又因为增程式电动汽车仅使用相当于纯电动汽车的1/2动力电池，即可实现相同的动力性能和让用户满意的续驶里程。在目前的电池技术水平下，相对于纯电动汽车，增程式电动汽车整车的成本能够下降20%，故增程式电动车可以作为电动汽车的一种过渡车型。 本文主要分析了增程式电动汽车动力系统结构和能量管理策略。阐述了增程式纯电驱动汽车与内燃机汽车、传统纯电动汽车、传统混合动力汽车、plug-in混合动力汽车及燃料电池汽车在动力系统上的不同之处。本文的研究对增程式电动车动力系统的设计和发展有一定指导意义。关键词：增程式纯电驱动汽车 增程器 动力系统 powertrain system analysis of extended-range electric vehicle xuxin(vehicle engineering 2008, southwest forestry university, kunming yunnan, 650224)abstract: extended-range electric vehicle is a kind of car between hybrid vehicles and pure electric vehicles , although also use the internal combustion engine, but only the motor power, internal combustion engine mainly is in the running to charge the battery, which belongs to a pure electric driving, so it can be included in the pure electric cars. while the current electric vehicle main technical bottleneck lies in the power battery, the low energy density and high costs caused by designers in the mileage and cost difficult trade-offs between. and because the extended-range electric vehicle using only equivalent to the1 /2of pure electric automobile power battery, can achieve the same performance and customer satisfaction for the mileage. in the current battery technology level, relative to pure electric vehicles, extended-range electric vehicle cost can be decreased by 20%, the extended-range electric vehicle can be used as a transition models of electric vehicle. this paper mainly analyzes the powertrain system structure and energy management strategy of electric vehicle with range extender(extended-range electric vehicle e-rev )are analyzed in the study, the different of e-revs in powertrain system compared with ice vehicles, traditional evs, traditional hevs, phevs and fcev are discussed.this paper studies the extended-range electric vehicle power system design and development have a certain guiding significance. keywords：extended-range electric vehicle, range extender, powertrain system 目录第1章 绪论.1 1.1研究背景.1 1.2增程式电动车.1 1.3国内外研究现状.3第2章 增程式电动车动力系统结构与能量管理策略.6 2.1增程电动车动力系统分析.62.1.1电力驱动子系统.62.1.2主能源子系统.82.1.3增程器.8 2.2 能量管理策略.10 2.2.1 增程器独立于原车电源.10 2.2.2 增程器与原车电源耦合.10 第三章 与传统内燃机汽车动力系统比较.133.1传统内燃机汽车动力系统分析.13 3.1.1 传统内燃机的结构.13 3.1.2 传动系统的结构.153.2与传统内燃机汽车动力系统不同之处.153.3与传统内燃机汽车动力系统比较的优势.16 第四章 与其它新能源汽车动力系统比较.174.1 与传统纯电动汽车动力系统比较.17 4.1.1 传统纯电动汽车动力系统结构的概述.17 4.1.2 与传统纯电动汽车动力系统比较.174.2 与传统混合动力汽车动力系统比较.18 4.2.1混合动力汽车动力系统结构的概述.18 4.2.2与传统混合动力汽车动力系统比较.204.3与plug-in混合动力汽车动力系统比较.20 4.3.1 plug-in混合动力汽车动力系统结构的概述.20 4.3.2 与plug-in混合动力汽车动力系统比较.224.4 与燃料电池汽车动力系统比较.23 4.4.1 燃料电池汽车动力系统的概述.23 4.4.2 与燃料电池汽车动力系统比较.25第五章 总结.27参考文献.28导师简介.29致谢.30 第一章 绪论 第一章 绪论1.1研究背景 增程式电动车是一种介于混合动力汽车和纯电动车二者之间的一种车型，虽然也使用内燃机，但只有电动机一种动力，内燃机主要是在行驶中给电池充电，属纯电驱动，故可划入纯电动类汽车。 而目前电动汽车的主要技术瓶颈在于动力电池，低能量密度和高昂的成本导致了设计者在续驶里程和成本之间难以取舍。又因为增程式电动汽车仅使用相当于纯电动汽车的1/2动力电池，即可实现相同的动力性能和让用户满意的续驶里程。在目前的电池技术水平下，相对纯电动汽车，增程式电动汽车整车的成本能够下降20%，故增程式电动车可以作为电动汽车的一种过渡车型。增程式电动车与其他过渡车相比，增程式电动车载能源利用效率、价格、使用的方便性等方面都均具有明显的优势。1.2增程式电动汽车1.2.1增程式电动汽车的概念。 增程式电动车只一种配有地面充电和车载供电功能的纯电驱动的电动汽车。其动力系统由动力电池系统、动力驱动系统、整车控制系统和辅助动力系统（accelerated processing unit apu）组成。由整车控制器完成运行控制策略。电池组可由地面充电桩或车载充电器充电，发动机可采用燃油型或燃气型。整车运行模式可根据需要工作于纯电动模式、增程式模式或混合动力模式。当工作增程式模式时，节油率随电池组容量增大无限接近纯电动汽车，是纯电动汽车的平稳过渡车型。并且其低速扭矩大，高速运行平稳，刹车能量回收效率高，结构简单易维修。1.2.2 结构与工作原理 增程式电动车由电动机、车载电池盒内燃机三大主要部件总成组成。电动机用来驱动汽车车轮，车载电池为电动机供电，而内燃机则是用来为车辆提供额外的动力，延长行驶里程。图1-1为增程式电动汽车的结构和工作原理。 图1-1增程式电动车的结构和工作原理1.2.3 增程式电动车的优点 1、可纯电动模式运行，所需电池容量小，造价低且不会发生缺电抛锚现象。 2、可混合动力模式运行，目前传统燃油车工作环境完全相同，不增加任何设施。 3、可插电式方模运行，在混合动力基础上进一步提高节油率。 4、电池充电功率小，不必建设大型充电设施。 5、电池充放电可以浅充浅放，有利于电池寿命。 6、具有外接充电方式，能利用夜间得低价低谷电充电。 7、结构简单，电机直驱，易于维修保养，易于实现产业化。 8、节能：发动机一直处于最佳工作状态，效率高，排放小。 9、 减排：综合节油率高，现有技术就可节油50%以上。 1.2.4 增程式的三种工作模式 增程式可以根据不同城市公交系统千变万化的运营环境，灵活变换以下三种工作模式，达到最佳节油效果： 1、纯电动工作模式： 采用充电桩充电，在电池容量范围内可纯电动模式运行，发动机不启动，只做非正常情况时的备用状态，达到了零排放，完全是一台纯电动汽车。 2、混合动力模式： 无需充电即可长期运行，操作完全同传统燃油车，只起到启动助力和刹车能量回收作用，发动机在最佳状态输出平均功率，节油率在20-30%左右。 3、插电式工作模式： 晚上充电桩充电，白天有计划的使用电池能量，减少燃油发动机动力，显著提高节油率，同时具有启动助力和刹车能量回收功能，节油率可达50%以上。 1.3 国内外研究现状 通用曾在1996年开发出e1电动原型车，虽然最终项目被毙掉，但通用从中还是了解了实际的需求。通用前任ceo鲍勃卢茨在2007年说过，“ev1的无疾而终，是因为续驶里程太短、乘员和行李空间都小，不能爬坡，甚至不能开空调。而未来的volt可以解决这些问题”。但与量产车不同的是，07年亮相的概念车采用了一台1.0升增压汽油机作为发电机的动力源，而在量产版上换成了1.4升4缸机，这个变化显然更加务实，这个就是通用最初的增程式电动车。 通用汽车最早推出了增程式电动汽车的市场化产品沃蓝达。通用汽车公司的雪佛兰沃蓝达(volt)，及欧宝ampera是被称为增程式电动汽车。这两个车型都是利用voltec动力系统通过前轮驱动的。voltec技术赢得了埃德蒙德2011年度绿色汽车“突破”奖，该奖每年一次颁发给一款汽车、一项技术或者一项计划，以褒奖其在节能减排和可持续发展方面的杰出贡献。 继通用汽车中国公司宣布全球首款量产增程式电动汽车雪佛兰volt将于明年正式登陆中国之后，奇瑞也宣布两款增程式电动汽车将于明年正式上市，成为volt的“中国对手”。将上市的增程式电动汽车将采用s18平台(即瑞麒m1)和a21(奇瑞a5)平台，内在驱动系统搭载了目前奇瑞公司研发的增程型电驱动系统。所谓增程式电动汽车，就是当车载电池电量消耗至最低临界限值时，增程器将自动启动并为其继续提供电能，以实现高达数百公里的续驶能力。这样可以有效克服传统电动车行驶里程短的毛病，让驾驶者不用为此担忧。另外，增程式电动汽车的电池容量只需纯电动汽车的40%左右，极大地降低了成本。增程式电动汽车与其他新能源车型相比，在能源利用效率、价格、使用的方便性等方面均具有明显优势。奇瑞增程型电动汽车上将配一个专门研发的增程发电机组，这个发电机组发电机具有震动小、油耗低、噪音低等特点。当行驶里程在100公里以内时，电动汽车可以完全只依靠车载电池所储备的电能来驱动。当达到电池组的限位保护状态时，这个增程器就自动启动，也可根据客户意愿手动开启，从而为车辆电驱系统提供持续的电能。奇瑞是国内较早研究和掌握增程式电动汽车核心技术的汽车企业，其首款瑞麒m1reev电动汽车在今年上海国际车展上亮相并引起关注。 在增程式电动汽车上行动比较快的还有长城汽车。据长城汽车技术研究中心新能源汽车相关负责人介绍，长城汽车的增程式纯电动汽车整车纯续驶里程超过80km，完全可以满足一般家庭用轿车12天的上、下班需求。如果超过这个续驶里程，增程器会自动启动，产生电能供整车运行。这样可以使驾驶者最大限度地应用电力驱动整车，使整车运行成本大幅降低、排放减少。长城的增程式电动汽车与沃蓝达的基本理念相同，即在整车驱动过程中尽可能多地用车载电池的电力驱动，最大限度降低燃油消耗和排放。在整车动力总成结构上，沃蓝达在部分工况下，发动机会参与整车驱动，而长城增程式电动汽车的发动机不参与整车驱动，这样可以避免不同模式切换过程中离合器的反复工作，使这个总成结构更紧凑，可靠性更高。另外，针对长城汽车车型的特点，在整车性能目标设计、结构设计和开发上也有所区别。长城方面表示，从现有数据看，长城的增程式电动汽车在技术和整车能耗方面完全满足设计指标，今后会在多款量产车型上使用增程技术。 长城的增程电动车动力系统平台主要由六大部分组成，他们分别是“增程器”、“电子控制模块”、“主驱动电机”、“锂离子电池”以及选装的后轮电驱动模块。其中，增程器实际上就是用来发电的模块，由一台自然吸气的1.0l三缸发动机+发电机组成，这是长城自主的gw3g10e发动机，驱动的发电机最大功率可达40千瓦，发动机只负责发电，以恒定转速工作（最佳效率转速），不需要承担车辆的驱动负荷，因而燃油经济性、工作效率、排放都是最佳的状态，相比使用汽油发动机驱动的车辆而言有着无可比拟的经济性和环保优势。 在汽车行业以稳扎稳打著称的广汽集团也对增程式电动汽车青睐有加。在前不久举行的上海国际车展上，广汽集团总经理曾庆洪称，增程式电动汽车是纯电动汽车技术路线下比较现实的选择。他描述增程式电动车“有一个很小的发动机，电用完以后，这个发动机可以补充用电，行驶更远，也更可靠，比较适合中国现有的道路和城市设施”。 江淮汽车股份有限公司技术中心动力研究院院长助理郭威表示，在电池问题没有解决的过渡期，江淮也在研究增程式电动汽车，即用小发动机发电、用电机驱动整车的模式。郭威解释，发展增程式电动汽车的好处是，纯电动汽车对增程式电动汽车在技术方面有很好的继承性，将来电池技术一旦得到突破，增程式电动汽车会很自然地过渡到纯电动汽车。 在增程式电动汽车的研发和生产方面，我国自主品牌汽车企业已经掌握了核心技术，从现有的产品技术指标看，并不输给国外企业。据悉，奇瑞已经开发的转子增程发动机，比沃蓝达的发动机体积更小，效率更高。奇瑞的瑞麒m1reev配装的就是转子发动机的增程系统。该系统采用高度集成化设计、智能化控制等技术。由于采用转子发动机作为增程器的动力源，使得整车在行驶中具备低噪声、低震动、低油耗、高效率等优势。 第 14 页 共30页 第二章 增程式电动车动力系统结构与能量管理策略第二章 增程式电动车动力系统结构与能量管理策略2.1 增程式电动车动力系统结构分析通用汽车公司的e.d.tate等人（2008）对e-rev(extended-range electric vehicle)给出如下定义1：e-rev（extended-range electric vehicle）是当车载可充电储能系统（rechargeable energy storage system，ress）能够提供电能时，以纯电动汽车模式运行，同时带有一个仅当ress能量不足时启动工作的附加能量装置的车辆。典型的e-rev动力系统结构见图1。其中单实线代表电气连接，双实线代表机械连接，虚线部分为re（range extended）单元。图2-1 增程式电动车动力系统结构示意图2.1.1 电力驱动子系统e-rev的电力驱动子系统与纯电动汽车结构相同，主要包括电控单元、功率转换器、驱动电机、机械传动装置和驱动车轮。由于电机是e-rev唯一的动力驱动装置，因此电机功率及驱动转矩必须满足单独驱动车辆的设计需要。a. 最高车速工况error! no bookmark name given.电动汽车以最高车速行驶所需电机功率： （2-1）式中，m为整车质量；f为滚动阻力系数；为空气密度；a为迎风面积；t为电机到驱动轮的传动效率；为风阻系数。. b.最大爬坡工况 某给定车速下爬坡所需电机功率p2： （2-2）式中，为设定的最大爬坡度。 c. 最大加速度工况 时间内，车辆由零加速到所需电机功率： （2-3） 式中，为质量系数；为加速时间。驱动电机的最大功率和转矩应能满足汽车对爬坡、加速以及最高车速的要求。驱动电机的额定功率： （2-4） 最大功率： （2-5）式中，为电动机过载系数。驱动电机最大转矩的选取需满足汽车最大爬坡度要求： （2-6）式中，为传动系统最大的传动比，r为轮胎的半径。当电机最大功率确定后，电机最大转矩满足： （2-7）式中，为电机的额定转速。而根据（6）和（7）可得到电机的最大转矩。2.1.2主能源子系统e-rev的主要能源子系统是由动力蓄电池组、能源管理系统和充电系统组成的。根据驱动电机的最大额定功率和开发目标给定的纯电动汽车续驶里程来计算蓄电池功率和能量容量的。动力蓄电池功率容量： （2-8）动力蓄电池能量容量e： （2-9）式中，p为汽车以巡航速度行驶时所需功率；s为巡航里程；为电动机效率。公式（7）中未计入非牵引功率载荷，当非牵引载荷影响较大不能忽略不计时，应添加到牵引载荷中。2.1.3 增程器增程器包括辅助能量存储装置和发电装置，按与整车动力系统的连接方式可分为拖车式、车载式、插拔式3类。拖车式re（range extended）安装在拖车上，长距离行驶时把拖车挂在电动汽车后部，适时提供能量；市区短途行驶时，取下拖车，减轻整车质量。其优点是re输出功率能够根据需要设计，拖车上能装载较多辅助燃料，使车辆续驶里程更长。但拖车质量和尺寸较大，连接特殊，不易倒车。另外，很多情况下无法事先判断是否需要长距离行驶，限制了随意驾驶的自由度。车载式re与纯电动汽车的动力系统固定在一起，结构形式简单。缺点是无论re是否参与工作，始终安装在车上，能量有效利用率低。插拔式re综合上述两种增程器的优点，将增程器做成一个方便拆卸的独立单元。其结构紧凑，长距离行驶时，安装在车上，通过机械及电气接口与整车动力系统相连；短距离行驶时，可以选择不安装，最大程度减轻整车质量。该种形式re需要设计可靠的机械、电气接口，并带来如nvh方面的新问题。设计re时，主要综合考虑功率密度、能量密度、体积尺寸、工作效率及排放问题。re输出的功率可表示为： （2-10） re输出功率设定针对长时间以恒定车速行驶的工况，应满足车辆以巡航车速行驶时所需功率，富裕部分给动力蓄电池充电。根据发电方式的不同，增程器有以下几种拓扑结构。a.大容量的蓄电池。其结构简单、噪声低，清洁无排放，和规格。由其基于蓄电池技术，现阶段存在能量密度低、体积密度低、成本较高等不足b.热机+发电机组合。可选择火花点火式发动机、小型燃气轮机、转子发动机以及斯特林发动机等多种热机与发电机进行组合。压燃式发动机质量和尺寸偏大，输出功率较低，不适合作re。运用均质压燃技术（homogeneous charge compression igni-tion，hcci）的内燃机与发电机结合制成的发电机组具有效率高、质量轻、排放低、颗粒物排放低、燃料多样化等优点，在re应用方面前景广阔。设计热机型re时，发电机功率，发动机功率，其中，为发电机效率。在满足发动机/发电机功率需求基础上，尽可能使两者同时工作在各自的转矩/转速高效率区内。为提高燃油经济性，发动机可在一定转速范围内缓慢跟随车辆功率需求，即存在转速上限与下限。发动机转矩计算公式为： （2-11） 如果考虑发电机具有快速起动发动机的功能，则发电机峰值转矩应满足： （2-12） 式中，为发动机起动所需克服的阻力矩之和，包括缸内气体压缩阻力矩、活塞摩擦阻力矩、活塞往复运动惯性力矩等；j为发动机、发电机等效到曲轴上的转动惯量；为曲轴角加速度。c.燃料电池系统。由燃料电池系统组成的re利用氢氧催化反应产生电流，具有效率高、噪声低、不使用化石燃料、零排放等显著优点。限于目前的技术水平，燃料电池系统成本较高，加氢站等基础设施有待完善。 e-rev以动力蓄电池为主要能量源，可以选取功率较小的燃料电池re。2.2 e-rev能量管理策略e-rev能量控制策略趋向于尽可能少的使用re，保持原车以纯电动模式工作，将有害物体排放降到最低。 re启动后，根据不同结构形式，适于选择不同的能量控制策略。2.2.1 增程器独立于原车电源 re（range extended）只负责驱动电机，而不给动力蓄电池供电。这种能量策略算法简单，易实现，鲁棒性好，减少了能量从re到原车动力蓄电池的传递损失。该控制策略适合于选用蓄电池作为re的情况。对于使用热机或燃料电池的re，该控制策略不能保证re和原车电源得到最佳匹配，难以获得整车系统效率最优2.2.2 增程器与原车电源耦合这种情况下能量控制策略主要有以下几种形式：a.恒温器模式。 re启动后，在设定的工作点（如最低油耗或排放点）按恒定功率输出，一部分功率用于驱动电机，另一部分功率为蓄电池充电。当蓄电池组soc上升到所设定soc上限值时，re再次关闭或怠速运行。该控制策略的优点是re可以工作在低排放或低油耗区域，缺点是蓄电池放电电流波动较大，且经常处于深度放电循环状态，对蓄电池使用寿命不利。b.功率跟随模式。该控制策略下，re的启停不仅与蓄电池soc有关，同时参考车轮功率需求以及re当前工作状态。当车轮需求功率高或蓄电池soc值偏低时，re会开启。仅当蓄电池soc高于预设上限阀值，re关闭。同时设定一些状态保持区，该区域内，re前一时刻开启，则保持开启；前一时刻关闭，则保持关闭。 re一旦工作，输出功率随车轮负载功率变化。该控制策略的优点是将与电池充放电有关的蓄电池组损失降低，但是re可能频繁启停，低负载区的排放性能和效率受到影响。c.恒温器+功率跟随模式。该控制策略是将前两种策略结合起来使用，使re和蓄电池均工作在相对高效区域，兼顾re排放和蓄电池寿命问题。即当车辆行驶需求功率大时，采用功率跟随控制策略，避免蓄电池大电流放电；当车辆行驶需求功率小时，根据当时的soc状态，关闭re，提高系统效率，改善排放。d.优化算法控制策略。上述控制策略简单易实现、鲁棒性好，但是无法使系统整体燃料经济性或排放最佳，因此提出基于优化算法的等效燃料消耗控制策略。该控制策略将蓄电池充、放电过程消耗的电能折算成re所消耗或存储的能量，与re实际燃油消耗组成系统总的燃油消耗模型，计算此模型最小值，选取此最小值所对应的点作为当前re的工作点。使用该控制策略可以得到更好的系统燃油经济性，但在实际使用中等效燃料消耗量难以准确估算。e.智能控制策略。运用典型智能控制方法，如模糊逻辑控制、神经网络控制、遗传算法控制等，将负载所需功率流在动力蓄电池和re之间进行匹配。例如运用模糊逻辑控制对电池soc、车速、re功率等参数进行模糊化处理，同时利用神经网络的学习能力对隶属函数和控制规则进行优化调整，将功率分配因子作为控制器的输出。第三章 与传统内燃机汽车动力系统比较 第三章 与传统内燃机汽车动力系统比较第三章 与传统内燃机汽车动力系统比较3.1 传统内燃机汽车动力系统分析传统内燃机汽车动力系统主要是由发动机产生动力后由传动系统经过一系列的动力传递，最后传到车轮的整个机械布置的过程。而传统内燃机汽车动力系统的结构主要由传统内燃机和汽车的传动系统组成的。3.1.1 传统内燃机的结构传统内燃机是一部由许多机构和系统组成的复杂的机器，传统内燃机按燃料分类主要是汽油机和柴油机。汽油机一般是由曲柄连杆机构、配气机构两大机构和供给系统、点火系统、冷却系统、润滑系统、起动系统五大系统组成，由于柴油机是压燃式的内燃机，其结构与汽油机相比是没有点火系统的。1、 曲柄连杆机构曲柄连杆机构的主要零件是可以分成三组的：机体组、活塞连杆组以及曲轴飞轮组。曲柄连杆机构的功用：把燃气作用在活塞顶上的力转变为曲柄的转矩，以向工作机械输出机械能。2、 配气机构配气机构的组成：气门组和气门传动组零件。配气机构的功用：按照发动机每一气缸内进行的工作循环和发火次序的要求，定时的开启和关闭进、排气门，使新鲜充量（汽油机为可燃混合气、柴油机是为空气）及时进入气缸，而废气及时从气缸排出。3、 汽油机供给系统汽油机供给系统的组成：燃油供给装置、空气供给系统、可燃混合气形成装置、可燃混合气供给、废气排出装置。汽油机供给系统的作用：根据发动机各种不同的工况要求，配制出一定数量和浓度的可燃混合气，供入汽缸，使之在临近压缩终了时点火燃烧而膨胀做功。最后，供给系统还应将燃烧产物排入大气中。4、 柴油机供给系统柴油机供给系统的组成:喷油泵、喷油器、调速器、燃油箱、输油泵、油水分离器、燃油滤清器、喷油提前器和高、低压油管。柴油机供给系统的功用:在适当的时刻，将一定数量的洁净的柴油增压以后以适当的规律喷入燃烧室。在每一个工作循环内，各气缸均喷油一次，喷油次序与气缸工作顺序一致。根据柴油机负荷的变化自动调节循环供油量，以保证柴油机稳定运转，尤其是稳定怠速，同时还具有限制超速的作用。储存一定数量的燃油，以保证汽车的最大续驶里程。5、 发动机冷却系统发动机冷却系统的主要组成: 节温器、水泵、水泵皮带、散热器、散热风扇、水温感应器、蓄液罐、采暖装置、补偿水箱、风扇传动器、暖风机。发动机冷却系统的功用:使发动机在所有的工况下都保持在适当的温度范围内。6 发动机的润滑系统发动机的润滑系统的主要组成:机油泵、机油滤清器、机油冷却器、油底壳、集滤器，温度表、润滑油压力表。发动机的润滑系统的功用：在发动机工作时连续不断地把数量足够的洁净润滑油输送到全部传动件的摩擦表面，并在摩擦表面之间形成油膜，实现液体摩擦，从而减少摩擦阻力、降低功率消耗、减轻部件磨损，达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。7、 发动机（汽油机）点火系统发动机点火系统的主要组成：点火开关、点火线圈、分电器、火花塞、电源。发动机点火系统的功用：在发动机各种工况和使用条件下，在气缸内适时、准确、可靠地产生电火花，以点燃可燃混合气，使汽油发动机实现作功8、 发动机的起动系统发动机的起动系统的主要组成：起动机、传动机构、控制机构。发动机的起动系统的功用：在正常使用条件下，通过起动机将蓄电池储存的电能转变为机械能带动发动机以足够的转速运转，以便顺利起动发动机。3.1.2 传动系统的结构传动系统的主要组成：离合器、变速器、万向传动装置、驱动桥。图3-1 机械式传动系统的组成和布置示意图1-离合器 2-变速器 3-万向节 4-驱动桥传动系统的功用：传动系统的首要功用就是与发动机协同工作，以保证汽车在各种的行驶条件下正常行驶所必需的驱动力与车速，并使汽车具有良好的动力性和燃油经济性。为此，任何形式的传动系统还必须有下功用：实现减速增矩、实现汽车变速、实现倒车行驶、必要时中断传动系统的动力传递、应使两侧驱动车轮具有差速作用。3.2 与传统内燃机汽车动力系统不同之处 统内燃机汽车的动力系统相比较，由于增程式纯电驱动汽车是由电机驱动，其动力系统主要由电池组及电池管理系统、主驱动电机及控制器、发动机及发电机系统组成。而没有传统内燃机汽车的动力系统中的离合器、变速箱。增程式纯电驱动汽车的动力系统结构相比传统内燃机汽车动力系统的结构较为简单，并且增程式纯电驱动汽车的动力系统所使用的发动机以传统内燃机汽车的动力系统所使用的发动机相比，其体积小、质量轻、一直处于最佳工作状态、排放小、效率高。3.3 与传统内燃机汽车动力系统比较的优势a 增程式纯电驱动汽车动系统采用电机直驱，无离合器、变速箱，结构简单。b 增程式纯电驱动汽车的动力系统所使用的发动机其体积小、质量轻，并且一直处于最佳工作状态、排放小、效率高。c 增程式纯电驱动汽车的动力系统的在燃油消耗方面有着明显的优势。料电池型的增程式纯电驱动汽车可以实现零排放，而内燃机型的增程式电动汽车排放也只有传统内燃机的28%左右。d 增程式电动汽车减速滑行或紧急制动时，可以利用发电机回收部分的制动能量，转化成电能存入蓄电池，从而进一步提高汽车的燃油经济性。 第四章 与其它新能源汽车动力系统比较第四章 与其它新能源汽车动力系统比较4.1 与传统纯电动汽车动力系统比较4.1.1 传统纯电动汽车动力系统结构的概述图4-1传统纯电动汽车动力系统结构 传统纯电动汽车的动力系统主要由电力驱动系统、电源系统。辅助动力源组成。其工作过程：控制器接受并整合来自档位、刹车、油门（即加速踏板）的信号，然后传递给电机来控制电机的转速、转矩等从而满足汽车在不同的行驶路况的要求。1 电力驱动系统电力驱动系统主要组成：电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮。电力驱动系统的功用是：将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充入蓄电池中。2 电源系统电源系统主要组成:电源、能量管理系统和充电机。电源系统的功用：向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。3 辅助动力源辅助动力源主要组成：辅助电源、ac/dc功率转换器。辅助动力源的功用：向动力转向系统、空调器以及其他辅助设备提供动力。4.1.2 与传统纯电动汽车动力系统比较 相同点：1、增程式纯电驱动汽车的动力系统的电力驱动子系统与传统纯电动汽车结构是相同的，主要包括电控单元、功率转换器、驱动电机、机械传动装置和驱动车轮。2、其动力系统都可以纯电能模式驱动及行驶，实现“零排放”。 不同点：1、传统纯电动汽车的动力系统的电池是深度dod放电，对电池的寿命会有影响。而增程式纯电驱动汽车的动力系统的电池是浅都dod放电，电池寿命延长。2、其能量管理策略不一样，增程式纯电驱动汽车的动力系统的能量控制策略是趋向于尽可能的少使用增程器，而传统纯电动汽车的动力系统的能量管理策略主要是对车用电池单体及整组进行实时监控、充放电、巡检、温度检测等。3、增程式纯电驱动汽车的动力系统与传统纯电动汽车动力系统相比，增加了增程器。4.2 与传统混合动力汽车动力系统比较4.2.1混合动力汽车动力系统结构的概述 混合动力汽车动力系统结构主要组成：发动机、蓄电池、驱动电动机、控制器、功率转换器、传动装置等。 根据混合动力汽车动力系统的结构形式不同，可以分为串联式、并联式及混联式。1、串联式混合动力汽车动力系统结构图4-1 串联式结构示意图 串联式是混合动力汽车动力系统结构中形式最为简单的一种，发动机输出的机械能通过发电机转化为电能，转化后的电能一部分经由电动机和传动装置驱动车轮，另一部分则可存储到蓄电池中去，供汽车加速时或在其他工况下使用。2、并联式混合动力汽车动力系统结构图4-2 并联式结构示意图 并联式混合动力汽车动力系统结构中时采用发动机和电动机两套独立的驱动系统驱动车轮。发动机和电动机通常采用不同的离合器驱动车轮，可采用发动机单独驱动。电力单独驱动以及发动机和电力混合驱动三种不同的工作模式。3、混联式混合动力汽车动力系统结构图4-3 混联式结构示意图 混联式混合动力电动汽车动力系统在结构上市综合了串联式和并联式的特点。与串联式混合动力汽车动力系统相比，它增加了机械动力的传递路线；与并联式混合动力汽车动力系统结构相比，它增加了电能的传输路线。但混联式混合动力汽车动力系统结构复杂，成本也较高。4.2.2与传统混合动力汽车动力系统比较 增程式电动汽车动力系统与传统混合动力汽车动力系统相比： 1、动力系统的结构形式。增程式电动汽车动力系统结构与传统混合动力汽车动力系统结构基本上是相似的，但增程式纯电驱动汽车动力系统结构形式较为灵活，增程器单元可以设计成拖车式、车载式和插拔式，用户可根据实际驾驶距离选择是否安装使用；而混合动力汽车动力系统中的内燃机部分始终作为附加质量存在。 2、动力系统中的动力源。混合动力汽车是以内燃机为主要动力源，蓄电池室辅助能量源，而增程式纯电驱动汽车动力系统的动力源正好与之相反的。 3、动力系统的能量管理策略。 传统混合动力汽车按发动机/发电机组功率大小可分发动机为主电量维持型和电池为主电量消耗型两种类型。 而增程式电动汽车是采用蓄电池放电为主的能量策略，仅当soc降低到某一阀值后启动增程器供电，与传统电量消耗型混合动力汽车相似。两者区别在于，传统混合动力汽车的动力蓄电池无法单独满足电机大功率负载的需求，出现大功率需求时，发动机会起动工作，而增程式电动汽车的蓄电池输出能够独立满足电机各工况下的负载需求，因而存在真正意义上的全工况纯电动运行模式。即如果传统混合动力汽车动力蓄电池的能量和功率不断增大，当其能够不依靠发动机/发电机而独立驱动车辆完成全工况运行时，传统混合动力汽车可看作增程式电动汽车。4.3 与plug-in混合动力汽车动力系统比较.4.3.1 plug-in混合动力汽车动力系统结构的概述 plug-in混合动力汽车动力系统结构主要由发动机、发电机、动力电池组、电动机、电源插座等组成。plug-in混合动力汽车动力系统主要可以分为串联式、并联式和混联式三种结构。其结构特点就是在传统的混合电动汽车上改装或加装可以充电的动力电池。1.串联式的plug-in混合动力汽车动力系统结构 串联式的plug-in混合动力汽车动力传递特点：发动机带动发电机发电，电能通过电动机控制器直接输送给电动机，由电动机产生电磁力矩驱动汽车。在发动机与驱动桥之间通过电能实现动力传递，因此更像是电传动汽车，其结构示意图，如图4-4所示 图4-4 串联式的plug-in混合动力汽车动力系统结构示意图2、并联式的plug-in混合动力汽车动力系统结构 并联式plug-in混合动力汽车动力传递的特点：并联式布置保留了发动机及后续传动的机械连接，由电池组-电动机所提供的动力在原驱动系统的某一处和主动力汇合，或者发动机和电动机产生的力完全分开用以驱动不同的驱动桥，即汽车可由发动机和电动机共同驱动或者各自单独驱动。发动机和电机是2个相互独立的系统，即可实现纯电动行驶，又可实现内燃机驱动行驶，在功率需求较大时还可以实现全混合动力行驶。在停车状态下可进行外接充电。其结构示意图，如图4-5所示图4-5 并联式的plug-in混合动力汽车动力系统结构示意图 3、混联式的plug-in混合动力汽车动力系统结构 混联式的plug-in混合动力汽车动力系统结构是串联式与并联式的综合，图4-6为一种典型的混联式plug-in混合动力汽车动力系统结构示意图。