第5章混合动力汽车

1、第第5章章 混合动力汽车混合动力汽车邮箱：网上教学资源：http:/丰田普锐斯插电式混合动力汽车丰田普锐斯插电式混合动力汽车分“短版”和“长版”两种。短版：装备3.5kwh锂电池，纯电动续驶里程20公里；长版：装约4.8kwh的电池，充电时间约2.5小时，纯电动续驶里程30公里。19辆插电式普锐斯在天津市试用。统计下来，短版的平均百公里油耗为2.71升，长版的2.24升。普通普锐斯的城市油耗大约为5升，短版的插电式油耗较其降了约46%，长版的降了约55%。5.1概述概述混合动力汽车是指携带不同动力源、可根据汽车的行驶需要、同时或分别使用不同的动力源而行驶的汽车。 混合动力汽车是介于内燃机汽车和

2、电动汽车之间的一种车型，它是一种内燃机汽车向EV过渡型的车辆，同时，也是一种“独立”型车辆。 混合动力汽车可分为两大类，即液压蓄能式混合动力汽车HHV（Hydraulic Hybird Vehicle）和混合动力电动汽车HEV（Hybird Electric vehicle）。 液压蓄能式混合动力汽车由液压驱动系统和热力发动机驱动系统组成。 混合动力电动汽车以内燃机和电动机为动力源。现时生产的通常由电动机及内燃机发动，由一个或多个电动机推动车辆，内燃机则负责为电池充电，或者在需要大量推力（例如上斜坡或加速时）直接提供动力。5.1.2混合动力车的主要组成混合动力车的主要组成 发动机发动机 发动机

3、是混合动力电动机的主要动力源，可以广泛地采用四冲程内燃机(包括汽油机和柴油机)、二冲程内燃机(包括汽油机和柴油机)、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。 驱动电动机驱动电动机 驱动电动机是HEV的辅助动力源。HEV的驱动电机可以是：交流感应电动机、永磁电动机、开关磁阻电动机、直流电动机和特种电动机等。 辅助电源辅助电源 HEV可以装备各种不同的蓄电池和超级电容等作为“辅助电源”。5.1.3 混合动力车的优缺点混合动力车的优缺点 较之纯电动车，混合动力汽车HEV具有以下优点：与纯电动车比，多了内燃机提供动力，因此电池较少，因此降低整车质量，为提高动力性做贡献；由于采用辅助动力驱动，打破了纯电动

4、汽车的续驶里程的限制；在混合动力电动汽车上采用高度实时和动态的优化控制策略，优化控制的结果尽量使动力系统各部件工作在最佳状态和最高效率区域，大大限制了内燃机在恶劣工况下的高燃油消耗率和大量的尾气排放，大大提高了混合动力汽车的燃油经济性。在排放限制严格的地区，还可关闭辅助动力，以纯电动方式工作，成为零排放汽车。空调系统等附件由内燃机直接驱动，有充分的能源供应，保证了汽车的乘坐舒适性。在控制策略的作用下，辅助动力可以向储能装置（一般为电池组）提供能量，从而保证混合动力电动汽车无需停车充电，因此可利用现有加油站，不需要进行专门充电设施的建设由于混合动力汽车的电池组在使用过程中是浅充浅放，所以可以延长

5、电池的使用寿命。5.1.4混合动力汽车的关键技术混合动力汽车的关键技术 混合动力汽车是集汽车、电力拖动、自动控制、新能源及新材料等高新技术于一体的高新集成产物。它的研究涉及多个领域，其关键技术主要有电池及电池管理、电机、发动机和整车能量管理等。 电池及电池管理系统电池及电池管理系统 电机电机 发动机发动机 动力耦合装置动力耦合装置 驱动系统控制驱动系统控制5.1.4混合动力汽车的关键技术混合动力汽车的关键技术普锐斯电机及转速传感器5.1.4混合动力汽车的关键技术混合动力汽车的关键技术普锐斯动力合成行星齿轮及主减速器5.1.4混合动力汽车的关键技术混合动力汽车的关键技术普锐斯动力合成行星齿轮5.

6、1.4混合动力汽车的关键技术混合动力汽车的关键技术普锐斯动力合成器链传动机构5.2 混合动力车的分类混合动力车的分类 5.2.1按照动力系统结构形式划分按照动力系统结构形式划分 串联式混合动力电动汽车串联式混合动力电动汽车 SERIES HYBRID ELECTRIC VEHICLE（SHEV）车辆行驶系统的驱动力只来源于电动机的混合动力电动汽车。结构特点是发动机带动发电机发电，电能通过电机控制器输送给电动机，由电动机驱动汽车行驶。另外，动力电池也可以单独向电动机提供电能驱动汽车行驶。并联式混合动力电动汽车并联式混合动力电动汽车 PARALLEL HYBRID ELECTRIC VEHICLE

7、（PHEV）车辆行驶系统的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力电动汽车。结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电动机作为动力源，也可以同时使用电动机和发动机作为动力源驱动汽车行驶。混联式混合动力电动汽车混联式混合动力电动汽车 COMBINED HYBRID ELECTRIC VEHICLE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。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的特点。 5.2 混合动力车的分类混合动力车的分类 5.2.2按照混合度划分 微混合型混合动力电动汽车 MICRO HYBRID ELECTRIC

8、VEHICLE微混合，也称为“起停混合”（Micro Hybrids）。在微混合动力系统中，电机仅作为内燃机的启动机/发电机（Belt-alternator Starter Generator，简称BSG系统）一般情况下，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比5%。轻度混合（弱混合）型混合动力电动汽车 MILD HYBRID ELECTRIC VEHICLE混合动力系统采用集成启动电机（Integrated Starter Generator，简称ISG系统），车辆以发动机为主要动力来源，助动电机被安装在发动机和变速器之间。当需要重新启动熄火的发动机时，它被用作为一个起动机。一般情况下，电动机的

9、峰值功率和发动机的额定功率比为5%15%。中度混合型混合动力电动汽车 MODERATE HYBRID ELECTRIC VEHICLE以发动机和/或电动机为动力源的混合动力电动汽车。一般情况下，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比为15%40%。 重度混合（强混合）型混合动力电动汽车 FULL HYBRID ELECTRIC VEHICLE以发动机和/或电动机为动力源，且电动机可以独立驱动车辆行驶的混合动力电动汽车。一般情况下，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比40。5.3混合动力汽车的基本结构混合动力汽车的基本结构 5.3.1串联式混合动力电驱动系串联式混合动力电驱动系5.3.3并联式混合

10、动力电驱动系并联式混合动力电驱动系5.3.3混联式混合动力电驱动系混联式混合动力电驱动系5.4 混合动力汽车能量管理混合动力汽车能量管理 能量管理作为混合动力汽车的核心，其主要的功用是在满足汽车基本技术性能(如动力性、驾驶平稳性等)和成本等要求的前提下，根据各部件的特性及汽车的运行工况，实现能量在能源转换装置(如发动机、电动机、储能装置、功率变换模块、动力传递装置、发电机和燃料电池等)之间按最佳路线流动、使整车的能源利用效率达到最高，提高电动汽车的经济性。因此能量管理是设计混合动力汽车的重要环节之一。 5.6串联式混合动力电驱动系设计串联式混合动力电驱动系设计 串联式混合动力电驱动系的概念源于电动汽车驱动系的发展,然而，采用现代技术的电动汽车也存在一些缺点：由于车载蓄电池组能量存储不足，其行驶里程有限；因蓄电池组的重量和庞大的体积，使其有效载荷和装载容积受到限制；以及较长的蓄电池组充电时间。研发串联式混合动力电动汽车（S-HEV）的原始目的在于通过添加一个发动机/交流发电机系统为车载蓄电池组充电。5.6串联式混合动力电驱动系设计串联式混合动力电驱动系设计5.6串联式混合动力电驱动系设计串联式混合动力电驱动系设计5.6.2 控制策略控制策略 5.6.2 控制策略控制策略 5.6.2 控制策略控制策略 发动机开/关控制或发动机