混合动力汽车

,主讲人：陈社会,混合动力电动汽车,一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程,一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程,一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程,一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程,节能汽车：节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。,二、混合动力汽车基本概念,根据国际能源组织（IEA）的有关文献，“能量与功率传送路线”具有如下特点的车辆称为混合动力车辆：传送到车轮推进车辆运动的能量，至少来自两种不同的能量转换装置，（例如：内燃机、燃气涡轮、斯特林发动机、电动机、液压马达、燃料电池等）；这些能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置（例如：燃油箱、蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等）吸取能量；从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的。,二、混合动力汽车基本概念,1.液压蓄能式混合动力汽车HHVHHV的特点是可使用液压泵(马达)可单独或同时和传统内燃机动力驱动汽车行驶。该类汽车带有液压式能量回收系统，可回收汽车制动、减速时的能量。在汽车制动、减速时，用液压泵将汽车的动能转换为液压能，储存在装有氮气的储能器中，在汽车前进或加速时，使储存在储能器中的液压能通过液压马达释放出来，辅助发动机运转或单独驱动汽车行驶。,二、混合动力汽车基本概念,2.混合动力电动汽车HEV国标GB/T19596-2004电动汽车术语对于混合动力电动汽车是这样定义的：至少能从下述两类车载储存的能量中获得的汽车动力的汽车：-可消耗的燃料；-可再充电能/能量储存装置。,三、混合动力电动汽车的类型,（1）串联式混合动力电动汽车（serieshybridvehicle）车辆行驶系统的驱动力只来源于电机的混合动力电动汽车。典型的结构特点足发动机带动发电机发电，电能通过电机控制器输送给电机，由电机驱动车辆行驶。另外，动力蓄电池可以单独向电机提供电能驱动车辆行驶。（2）并联式混合动力电动汽车（parallelhybridelectricvehicle）车辆行驶系统的驱动力由电机及发动机同时或单独供给的混合动力电动汽车。典型的结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电机作为动力源，也可以同时使用电机和发动机作为动力源驱动车辆行驶。（3）混联式混合动力电动汽车（combinedhybridelectricvehicle）具备串联式和并联式两种混合动力系统结构的混合动力电动汽车。典型的结构特点是可以在串联混合模式下工作，也可以在并联混合模式下工作，同时兼顾了串联式和并联式混合动力电动汽车的特点。,1.按照动力系统结构形式划分,三、混合动力电动汽车的类型,2.按照混合度划分,（1）微混合型混合动力电动汽车（microhybridelectricvehicle）以发动机为主要动力源，电机作为辅助动力，具备制动能量回收功能的混合动力电动汽车。电机的峰值功率和总功率的比值小于10。仅具有停车怠速停机功能的汽车也可称为微混合型混合动力电动汽车。（2）轻度混合型混合动力电动汽车（mildhybridelectricvehicle）以发动机为主要动力源，电机作为辅助动力，在车辆加速和爬坡时，电机可向车辆行驶系统提供辅助驱动力矩的混合动力电动汽车。一般情况下，电机的峰值功率和总功率的比值大于10。（3）重度混合(强混合)型混合动力电动汽车（fullhybridelectricvehicle）以发动机和或电机为动力源，一般情况下，电机的峰值功率和总功率的比值大于30，且电机可以独立驱动车辆正常行驶的混合动力电动汽车。,三、混合动力电动汽车的类型,3.按照外接充电能力划分,（1）外接充电型混合动力电动汽车（off-vehiclechargeablehybridelectricvehicle）插电式(plugin)混合动力电动汽车属于此类型。（2）非外接充电型混合动力电动汽车（nonoff-vehiclechargeablehybridelectricvehicle）一种被设计成在正常使用情况下从车载燃料中获取全部能量的混合动力电动汽车。,四、串联式混合动力汽车结构与工作原理,1.基本结构,串联式混合动力系统1-发动机2-发电机3-动力蓄电池4-变压器5-电动机6-驱动轮7-减速器,四、串联式混合动力汽车结构与工作原理,2.通用汽车公司Series-SHEV汽车的结构组成（串联式混合动力汽车）,通用汽车公司的Series-SHEV结构布置1-电流转换器2-充电器3-驱动电动机4-动力蓄电池5-中央控制器6-发电机7-发动机,五、并联式混合动力汽车结构与工作原理,1.基本结构,并联式混合动力系统1-发动机2-变速器3-动力蓄电池4-变压器5-电动机/电动机6-驱动轮7-减速器,五、并联式混合动力汽车结构与工作原理,2.日产风雅混合动力汽车,（1）混合动力系统结构,日产风雅混合动力系统的结构1-离合器22-电子控制式7挡自动变速器3-电机4-离合器15-发动机6-逆变器7-锂离子蓄电池,五、并联式混合动力汽车结构与工作原理,2.日产风雅混合动力汽车,（2）工作过程系统起动,系统起动时1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器,五、并联式混合动力汽车结构与工作原理,2.日产风雅混合动力汽车,（2）工作过程系统起动,一般行驶时混合动力系统的工作过程1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器,五、并联式混合动力汽车结构与工作原理,2.日产风雅混合动力汽车,（2）工作过程系统起动,电量少时混合动力系统工作过程1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器,五、并联式混合动力汽车结构与工作原理,2.日产风雅混合动力汽车,（2）工作过程减速或制动时,制动时混合动力系统的工作过程1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器,五、并联式混合动力汽车结构与工作原理,2.日产风雅混合动力汽车,（2）工作过程加速或爬坡时,完全加速或爬坡时混合动力系统工作过程1-锂离子蓄电池2-离合器23-驱动电机4-离合器15-发动机6-逆变器,六、混联式混合动力汽车结构与工作原理,1.基本结构,混联式混合动力系统1-发动机2-动力分离装置3-发电机4-动力蓄电池5-变压器6-电动机7-驱动轮8-减速器,六、混联式混合动力汽车结构与工作原理,2.丰田混联式混合动力系统（1）启动时,启动时,六、混联式混合动力汽车结构与工作原理,2.丰田混联式混合动力系统（2）低速中速行驶时,低速中速行驶时,六、混联式混合动力汽车结构与工作原理,2.丰田混联式混合动力系统（3）一般行驶时,一般行驶时,六、混联式混合动力汽车结构与工作原理,2.丰田混联式混合动力系统（4）一般行驶时/剩余能量充电,一般行驶时/剩余能量充电,六、混联式混合动力汽车结构与工作原理,2.丰田混联式混合动力系统（5）全速开进（行驶）时,全速开进（行驶）时,六、混联式混合动力汽车结构与工作原理,2.丰田混联式混合动力系统（6）减速/能量再生时,减速/能量再生时,六、混联式混合动力汽车结构与工作原理,2.丰田混联式混合动力系统（7）停车,停车时,七、插电式混合动力汽车,丰田普锐斯并联式Plug-in混合动力系统,（一）普锐斯混合动力汽车技术特点,1.Atkinson循环发动机2.“线控（by-wire）”技术3.电控无级变速器4.电动牵引力控制,八、丰田普锐斯混合动力系统,（一）普锐斯混合动力汽车技术特点,5.电子换挡杆,电子换挡示意图,八、丰田普锐斯混合动力系统,（一）普锐斯混合动力汽车技术特点,电控制动系统（ECB）全电动空调系统,电动空调压缩机,八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,THS-组成简图1-减速器2-行星齿轮机构3-发动机4-MG1（发电机）5-HV（混合动力汽车）蓄电池6-变频器7-MG2（电动机）,1.总体组成,八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,丰田混合动力系统主要部件的位置（1）,1.总体组成,八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,丰田混合动力系统主要部件的位置（2）,1.总体组成,八、丰田普锐斯混合动力系统,八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,变速驱动桥组成,2.HV变速驱动桥,八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,2.HV变速驱动桥,（1）发电机MG1,发电机（MGl）由发动机带动旋转产生高压电以操作电动机（MG2）或为HV蓄电池充电。同时，它还可以作为起动机起动发动机,（2）电动机（MG2）由发电机（MGl）或HV蓄电池的电能驱动，产生车辆动力。制动期间或松开加速踏板时，它产生电能为HV蓄电池再次充电（再生制动控制),八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,2.HV变速驱动桥,MG1和MG21-MG12-MG2,八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,普锐斯用的行星齿轮机组,（3）行星齿轮组,以适当的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机。,八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,HV蓄电池,第三代普锐斯混合动力汽车都采用的是镍氢蓄电池。6个额定1.2V的镍氢电池串联组成一个7.2V的电池模块，若干组电池模块串联构成蓄电池。HV蓄电池、蓄电池ECU和SMR（系统主继电器）集中在一个信号箱中，位于后座后的行李厢中，这样可更有效地利用车内空间,3.动力蓄电池系统,（1）电池,八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,3.HV蓄电池系统,（2）检修塞,拆下检修塞1-检修塞,高压电路的主保险丝位于检修塞总成的内部,八、丰田普锐斯混合动力系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,普锐斯HV蓄电池冷却系统,蓄电池ECU控制冷却风扇的工作，蓄电池ECU根据HV蓄电池内部的3个蓄电池温度传感器和进气温度传感器给出的信号将HV蓄电池温度控制在合适的范围。,（3）HV蓄电池冷却系统,3.HV蓄电池系统,八、丰田普锐斯混合动力系统,(4)蓄电池ECU,a.估计充放电电流向HVECU发出充电和放电请求信息，以将SOC始终保持在中间水平；b.估计在充放电期间产生的热量，调整风扇，保持HV蓄电池有适当的温度。,蓄电池ECU的位置,1-蓄电池ECU,3.HV蓄电池系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,八、丰田普锐斯混合动力系统,3.HV蓄电池系统,（二）普锐斯混合动力系统的组成,辅助蓄电池,(5)辅助蓄电池,八、丰田普锐斯混合动力系统,4.变频器总成,（二）普锐斯混合动力系统的组成,变频器总成,变频器总成用于将高压直流电（HV蓄电池）转换为交流电（发电机MGl和电动机MG2）；反之亦可，交流电（AC）转为直流电（DC）。其组成部件包括增压转换器、DC/DC转换器和空调变频器。1）增压转换器将HV蓄电池的最高电压从DC201.6V增加到DC500V；反之亦可，从DC500V降到DC201