混合动力新技术ppt课件

.1、混合新技术，济南交通高级技术学校，周丽平。2，电动汽车开发背景和方向，电动汽车三种模式比较，混合动力汽车(HEV)发展趋势，混合动力汽车(HEV)概念，混合动力汽车选择策略，混合动力汽车工作原理，HEV车辆能量控制系统，混合新技术，3，电动汽车的发展背景和方向，今后的汽车必须朝着清洁环保的方向前进，经过对各种新燃料、新能源和新动力的探索，电动汽车成为最主要的选择之一。电动汽车包括纯电动汽车(EV、ElectricalVehicle)、混合动力汽车(HEV、HybridElectricalVehicle)和燃料电池汽车(FCV、fuelcellvehiclvehicle)，未来需求，发展趋势和方向，回归。4，纯电动汽车：具有无污染、低噪音、结构简单、维修方便等优点，但由于开发技术限制、行驶距离有限、充电时间长，很难普及，产业化前景不容乐观。燃料电池汽车：高效率、低排放、低噪音、其甲醇燃料具有广泛的来源和可再生等重大优点，成为世界主要汽车集团新世纪激烈竞争的焦点，成为21世纪改变人类生活的十大高新技术的首选，但产业化仍需要很长时间。混合动力电动汽车：以两种以上能源提供动力的汽车，结合新技术和现有技术，是最可行的产品，既有纯电动汽车和现有内燃机车的优点，又有纯电动汽车的高效低排放性能、现有内燃机车的行驶距离和快速燃料补充性能。混合动力电动汽车成为解决节能、环境问题的实用转换方案，比较电动汽车的3种模式，返回。5，根据混合动力电动汽车(HEV)的发展趋势，美国政府于1993年提出了“新一代汽车合作计划”。其目标之一是“比现有车辆的年费为3倍，即每加仑燃料跑80英里(3L/100公里)”，目前的研究表明混合动力汽车是实现这种指标的主要途径。近年来，美国、日本、欧洲等国家的政府部门和研究机构将研究集中在更实用、更具发展性的混合动力电动汽车上。丰田只在普锐斯全球销售100万台，预计2010年将突破100万台。本田insight在世界范围内销售了30万台，计划在2010年销售10台：电力汽车的能源系统，如电池、大型电容器和储能高速飞轮，目前没有提供将电动汽车的性能与燃料汽车完全相提并论的能源。主要原因是这些能源系统不能提供足够的非能源和非电力。为了解决这个问题，人们在电动车里放了辅助动力装置。这个辅助动力装置实际上是动力发电机组或一种先导装置。原来的动机可能是内燃机、燃气轮机和其他热机器。这构成了现在称为混合动力电动车的东西。归还，一般？2040年左右三发鼎立，6，混合动力汽车(HEV)概念，国际电子技术委员会(international electric-technical commission，iec)对混合动力汽车的定义，在特定工作条件下驱动两个或多个能源内存、能源源或能源转换器中的能源这些内存或转换器中必须至少有一个安装在汽车上。混合动力电动汽车(HEV)可以由一个或多个能量内存、能量源或能量转换器传递电力。混合动力汽车是将电力驱动和辅助动力驱动相结合，将各自的优点和两者相结合，充分发挥其优点的汽车。辅助动力可以使用燃烧某种燃料的原动机或动力发电机。，返回，7，混合动力电动汽车选择战略，目前大部分HEV是在现有发动机车辆上添加电池组作为通过电力/发电机将电能转换为机械能的电力存储设备。根据HEV构件的类型、数量和连接关系，HEV的动力系统具有三种基本结构类型：系列混合动力汽车(SHEV、SeriesHybridElectricVehicle)、并行混合动力汽车(PHEV、ParallelHybridElectricVehicle)不同的结构类型具有不同的选择策略，具体取决于结构模型和驱动模式。8，系列混合动力电动汽车，系列混合动力电动汽车结构由发动机、发电机和驱动电动机三大部件组件组成。发动机只用于发电，发电机发出的供电马达用马达运行汽车。发电机发出的部分电力用电池充电，延长混合动力电动汽车的行驶距离。电池还可以为马达单独供电，使混合动力电动汽车在没有污染的情况下行驶。9，系列混合动力电动汽车，驱动发电机的发动机产生的电力和电池输出功率一起输出到马达，是驱动汽车运行的唯一驱动模式。功率流程图如上图所示。只有马达直接与驱动液连接(这与纯电动车相同)，发动机和发电机直接连接电，驱动马达或给电池充电。电池的充电状态(SOC、StateOfCharge)下降到预定值后，引擎开始为电池充电。引擎和驱动系统没有机械连接，这样可以大大减少引擎接收的车辆的瞬态反应。瞬态响应的减少使发动机能够执行最佳燃油喷射和点火控制，从而在最佳条件点附近工作。串行混合动力电动汽车驱动模式，10、并联混合动力汽车、并联混合动力汽车的结构由发动机、电/发电机两大部件组件组成，有多种组合类型，可以根据使用要求选择。两个大型动力系统的电力可以相互叠加，引擎和电力/发电机的电力约为电动汽车所需最大驱动功率的0.51倍，因此可以使用低功耗引擎和电力/发电机，从而降低整个动力系统的装配大小、质量和成本，车道也比串联混合动力汽车的时间稍长，特性更接近内燃机车。并行混合驱动系统通常用于小型混合动力电动车。即可从workspace页面中移除物件。11，并联混合动力电动汽车，典型的动力流程图如上图所示，发动机和马达通过一种变速装置同时直接连接到传动轴。马达通常在全负载(中等速度)下的燃油经济性最好，因此可以平衡引擎接收的负载，以便在高效地区工作。如果车辆在小包装负载下工作，则现有车辆可以在引擎的燃油成本较低的情况下，而并行混合动力汽车的引擎此时关闭，仅用马达驱动汽车，或增加发动机的负载，将马达用作发电机，用电池充电，以便以后使用(即在驾驶汽车的同时充电)。并联混合动力电动汽车在稳定的高速公路上发动机效率高，质量相对小，因此在高速公路上行驶的燃油经济性比较好。并行驱动系统有两条能量传递路径，可以同时使用马达和引擎作为动力源来驱动汽车，即使其中一条驱动线路出了问题，另一条驱动线路仍然可以驱动汽车。该设计可以在纯电动汽车或低排放汽车状态下运行，但此时电力能源，并行混合动力汽车驱动系统的驱动模式，12，混合动力汽车集成了串行和并行混合动力汽车的结构，主要由发动机、发电机和驱动电机三大动力部件组成。在这种情况下，引擎基本上保持稳定、高效、节能的运行，发电机和电池为驱动电动车提供电动机电源。混合动力电动汽车。13，混合动力电动汽车，Toyota Prius采用混合驱动方式，将发动机、发电机和马达连接到行星齿轮装置。动力输出到引擎连接的行星带，行星系输出扭矩的一部分作为发电机，另一部分作为马达，输出到驱动轴。此机构有两个自由度，可以自由控制两个不同的速度，例如引擎速度和差动输入轴速度。此时，车辆将充分利用串行和并行两种驱动器方式的优点，而不是串行或并行方式。丰田Prius混合动力汽车的功率流，如下图所示。返回，14，15，Prius汽车电源系统工作方式(1)如果引擎效率低(例如，只有启动、中速、马达供电，消耗电池存储能源)。(2)正常运转时，发动机的部分动力用于驱动发电机，部分动力用于转动车轮，动力系统的整体效率优化。(3)如果加速度需要额外的动力，发电机不给电池供电，直接给马达供电，马达就有足够的电力。(4)减速和制动时，马达充当发电机，由车轮驱动，将汽车的动能转化为电能。(5)发电机根据电池的电量存储状态确定电池是否充电。(6)当汽车停止或发动机速度的负荷超过一定范围时，发动机自动关闭。16，17，HEV电池，电池是混合电动车开发的关键技术，目前混合电动车使用的电池主要是铅酸电池，镍氢电池(MH-Ni)和克莱斯勒ESX2等锂离子电池，丰田Prius和本田Insight用镍氢电池，日产Tino用锂离子电池。18，永磁电机目前是汽车电机的主流，一般可分为永磁直流刷电机和永磁无刷电机，两者的主要区别在于永磁放置位置。永磁直流电刷电动机将永磁放在不旋转的定子上，线圈放在转子上，因此碳刷和换向器必须将电流传递给转子。该结构的优点是，使电动机总是在最大扭矩的输出条件下进行机械接触，碳刷、换向片间的磨损、转子线圈的热分散等不容易，从而限制了电机在高速和高电流条件下的应用。这些马达在3000r/min和数百瓦输出功率以下的车辆上应用多集中设备。永磁无刷电机将永磁放在转子上，为类似碳刷的功能使用不同的检测组件，具有发热容易，碳刷不磨损的优点，消除了高速和高功率的限制。由于这些电动机匹配专用驱动电路和过渡检测组件，因此只应注意如何选择合适的过渡检测组件和安装位置。Toyota和Honda hybrid motor现在在混合动力汽车上应用越来越多，包括以超过5000r/min的净输出功率实现数十千瓦和最大速度要求。HEV马达，19，永磁同步电动机的结构如图所示，分为定子、转子和转子磁场位置检测机制等三个部分。永磁同步电动机需要转子磁场位置的信息，以便在最佳位置引入定子电流，形成所需磁场，从而实现最佳转矩或输出最大效率。一般用于磁场位置检测，在电机转子上放置检测部件，检测机制一般为编码器、霍尔检测部件和旋转变压器等三类，后者有两种。，磁场检测机制，20，汽车运行时电池输出高功率直流(200v)，逆变三相桥式电路，高压交流(500v)，驱动器大小小，功率高的交流电动机输出转矩m，驱动器系统驱动轮。混合动力电动汽车的工作原理，21，1)启动由于低速大扭矩的特性，并行混合动力汽车的启动由电动机单独执行。电池SOC低时，引擎启动。电池的残馀电量适当，即SOC值为中间值时，马达将启动，引擎将关闭。电池中的残馀电量较大(SOC值较大)，马达驱动，引擎关闭。并行混合动力电动汽车工作原理，22，2)低速或城市条件混合汽车在城市道路或低速行驶时SOC值高或低时，汽车所需的动力由马达单独提供，马达所需的能量由电池提供；SOC值低时，汽车所需的动力由引擎提供，马达转换为发电机，转换为电池充电。3)在加速模式下，控制策略主要基于SOC状态，主要由电能能为汽车提供额外驱动力的状态决定。我们主要考虑三种方法：SOC状态高的时候，如果汽车在此时弱加速，马达仅提供辅助发动机驱动汽车的部分功率，此时如果汽车加速，马达提供辅助发动机的最大功率。 SOC状态正常的时候，不管汽车是弱加速还是快加速，引擎运行，马达驱动，提供部分电力辅助汽车的加速。如果SOC低，马达会空转，引擎的油门会完全打开。23，4)巡航引擎以固定速度行驶时，如果汽车克服道路阻力，以固定速度行驶，则扭矩较小，因此引擎主要提供平均功率，而不是峰值功率。此时，当发动机的功率大于包装所需的功率，SOC低时，电动机将转换为发电机，为满足下一阶段的使用要求而充电电池。5)减速在此模式下有部分制动能量回收。通常有两种模式。松开油门；踩刹车踏板。在第一种模式下，如果马达的反冲作用导致速度减慢，并且SOC值小或中等，则回收部分制动能量，此时引擎关闭，马达部分提供负扭矩，从而为电池充电。在第二种模式下，如果速度快速下降，SOC值小于或介于两者之间，将回收大量制动能量，马达提供最大负扭矩以充电电池，引擎关闭，电池的剩余电量大，即，如果SOC值大，马达空转，引擎关闭。24，6)当停车系统处于停止模式时，汽车不需要能量，因此马达空转，引擎关闭。此时，如果电池SOC状态低，引擎启动驱动器马达将为电池充电。在上述车辆能源管理战略下如何在各动力源之间分配能源如何在能源分配过程中确保能源平衡是并行混合动力汽车能源管理的关键，返回，25、能源管理系统进行分层控制。顶层包括车辆能量管理系统、每个低端控制器的集成调节和控制、中间层包括引擎控制器、发电机控制器、马达控制器、离合器和刹车控制器以及电池能量管理系统(BMS)等5个低端控制器。底部是每个执行器，即引擎、马达、离合器等部件。Hev车辆能量控制系统，返回，26，并行混合系统的车辆能量管理主要解决了系统运行模式转换和混合模式电源、能源分配两个问题。(1)模式切换策略旨在根据作业条件最佳化每个组合工作点，以便您可以在此作业模式下切换。根据各种工作条件进行调整，包括巡航模式、加速模式、减速模式、启动模式和停车模式。(2)电力分配战略电力分配是系统能源管理战略研究的核心。一般认为，电力分配是以减少燃料消耗和提高排放为目标的优化问题。功率分布决定混合系统中发动机的工作区域。目前被广泛采用或研究的电力分配战略大体上可以分为固定工作点战略、优化工作区战略、IC