浅析混合动力汽车系统的结构与原理毕业论文

1、年此伦式题目：浅析混合动力汽车系统的结构与原理学院：姓名：专业：学号：指导教师：提交日期：毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教 师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加 以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体， 均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕

2、业设计（论文）的印刷本和电 子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供 目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制 手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分 或全部内容。作者签名：日 期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，木论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论

3、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月曰导师签名：u期：年nu注意事项1. 设计（论文）的内容拈：1）封而（按教务处制定的标准封而格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左农）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2. 论

4、文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不铋拈图纸、 程序清单等），文科类论文正文字数不少于1. 2万字。3. 附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。4. 文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错 別字，不准请他人代写2）工程设计类题目的阁纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所 宥图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程 字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用a4半面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应冇程序清单，并提供电子文档5. 装订顺序1）

5、设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装指导教师评阅书指导教师评价：一、撰写（设计）过程1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神 优 良 屮 及格 口不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度优良屮及格口不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力优良屮及格口不及格4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性优良屮及格口不及格5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况优良屮及格口不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格口不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优

6、良 中 及格 口不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 屮 及格 口不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良屮及格口不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优 良 屮 及格 口不及格建议成绩：优良中及格不及格（在所选等级前的内画“v”）指导教师:（签名）单位：年 月 日（盖章）评阅教师评阅书评阅教师评价：一、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优 r中及格口不及格2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 口不及格二、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的

7、指导意义 优 r 中 及格 口不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优 良 中 及格 口不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优口良中及格不及格建议成绩：优良中及格不及格（在所选等级前的内画“ v ”)评阅教师:（签名）单位：（盖章）年 月 日教研室（或答辩小组）及教学系意见教研室（或答辩小组）评价:一、答辩过程1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 口不及格2、对答辩问题的反应、理解、表达情况优良中及格口不及格3、学生答辩过程中的精神状态优良中及格口不及格二、论文（设计）质量1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？优良中及格口不及格2、是否完成指

8、定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？ 优 良 中 及格 口不及格三、论文（设计）水平1、论文（设计）的理论意义或对解决实阪问题的指导意义 优 良 中 及格 口不及格2、论文的观念是否有新意？设计是否有创意？优良中及格口不及格3、论文（设计说明书）所体现的整体水平优良中及格口不及格评定成绩：优良 中 及格 口不及格教研室主任（或答辩小组组长）：（签名）年 月 日教学系意见：系主任：（签名）年 月 日摘要全球能源及环境问题日益突出，一方面传统的燃油发动机车辆所排放的废气对空气 造成严重污染；另一方面石油资源作为不可再生能源r益紧缺。地球上的石油资源总有 一天会枯竭，若没有新能源或代替能源，到那

9、时汽车将寸步难行，为此替代燃油发动机 汽车已经成为现代汽车研发方向的重点，例如氢能源汽车、燃料电池汽车等。但以h前 的条件和实用性来看，适应社会发展需求的只有混合动力汽车(hybrid electric vehicle, 简称hev)。混合动力汽车(也称复合动力汽车，hybrid power automobile)是指车上 装有w个以上动力源：蓄电池、燃料电池、太阳能电池、内燃机的发电机组。当前复合 动力汽车一般是指内燃机车发电机，再加上蓄电池的汽车。混合动力汽车的诞生给人类 带来了很多好处，不仅减少了石油消耗，而且环境问题也得以改善，由于混合动力汽车 在节能和降低排放污染方面的明显优势，因而

10、受到很大的重视，研制开发和产业化的进 程和当快。本文重点闹述了混合动力汽车的结构性能特点、工作原理，并分析介绍了混 合动力汽车的控制策略、其优缺点、技术难题。关键词：混合动力汽车，结构，原理，控制策略abstractthe global energy and environmental issues have become increasingly prominent, waste gas emitted from a traditional fuel engine vehicle of the serious pollution of the air; on the other hand,

11、oil as a non-renewable energy shortage. the oil resources on earth will be exhausted one day，if there is no new energy and alternative energy，then the car will cant do anything, this alternative fuel engine automobile has become the focus of modern automobile development direction，such as hydrogen e

12、nergy, fuel cell vehicles. but in the present conditions and practical, to meet the needs of social development only hybrid electric vehicle (hybrid electric vehicle，referred to as hev). hybrid electric vehicle (also known as hybrid car，hybrid power automobile) refers to the vehicles equipped with m

13、ore than two sources of power: power unit battery，fuel cell, solar battery, internal combustion engine. the composite power automobile generally refers to diesel generator, plus battery cars. the birth of hybrid cars have brought many benefits to human beings，not only to reduce the oil consumption，a

14、nd environmental issues will also be improved，because hybrid vehicles to reduce pollution emissions has obvious advantage in energy saving and，thus greatly attention，research and development and industrialization process quite quickly. this paper describes the working principle，structure and perform

15、ance characteristics of the hybrid electric vehicle，and analyses the control strategy of hybrid electric vehicle，the advantages and disadvantages, technical problemskeywords: hybrid electric vehicle, structure, principle，control strategy目录1職i2混合动力汽车的简介与分类22.1混合动力汽车的简介-22.2混合动力汽车系统的分类23混合动力汽车的结构与原理73

16、.1混合动力汽车的节能机理73.2串联式混合动力汽车（shev）73.3并联式混合动力汽车（phev）83.4混联式混合动力汽车（pshe）104混合动力汽车的策略114.1混合动力系统的j空制策略114.2混合动力能量管理策略115混合动力汽车优缺点分析及技术难点135.1串联式混合动力汽车的优却点分析135.2并联式混合动力汽车的优缺点分析135.3混联式混合动力汽车的优缺点分析135.4混合动力汽车的关键技术14街吾16参考文献171绪论随着全球能源短缺，环境问题的日益突显，开发利用新能源无疑是k久发展的岀路 之一。为此世界各国和各大汽车公司纷纷研究与幵发新型高效能汽车，例如氢能源汽车、

17、 电动汽车、太阳能汽车等。这些新型汽车的开发能有效减少有害气体的排放，改善生活 环境，还可以减少人类对石油资源的依赖。虽然这些新型汽车有很多优势，但还有许多 不完善之处，例如：制造、运输等比较闲难、成本高、投资大。然而，混合动力汽车作 为节能化、环保化的新型动力系统的现代化汽车，早是现代汽车发展道路上的重要话 题。混合动力汽车同时装备w种动力来源热动力源（由传统的内燃机产生）与电动 力源（电池与电动机）的汽车m。通过在混合动力汽车上加装使用电动机，使得动力系 统可以按照整车的实际运行工况进行灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的ix域内 工作，从而降低油粍，减少有害气体的排放。其优点在于车辆启

18、动、停止时只靠发电机 带动，达不到一定速度发动机则不工作，因此便能使发动机一直保持在最佳工作状态， 即动力性好、排放低。采用混合动力系统可以按平均需用的功率来确定内燃机的最大功 率，使发动机处在油耗低、污染少的最优工况下工作。汽车起步强劲、加速有力，还能 实现较高水平的燃油经济性。比较而言，在这传统的内燃机与新型能源汽车的过渡期间, 混合动力汽车更适合社会发展和人类生活的需求。2混合动力汽车的简介与分类2. 1混合动力汽车的简介混合动力汽车（hybrid electrical vehecle，簡称hev）是指配置两种或两种以h不h=d 类型的动力源，联合驱动车辆行驶，车辆的行驶动力依裾车辆行驶

19、工况巾单个动力源单 独或多个动力源共提供，其中至少冇一种能提供电能的汽车2。通常所说的混合动力汽车一般指的是汕电混合动力电动汽车，即以燃汕和电能作为 车辆行驶的能量来源，是由电机作为发动机的辅助动力来驱动车辆行驶的汽车。油电混 合动力系统中发动机和电机作为能暈转换器使机械能与其他能暈之间进行转换，能景储 存系统为油箱和动力电池。混合动力汽车的特点是能提高燃汕经济性和降低排放，主耍原因如下：（1）由于电动机的协助工作，因而选用较小功率的发动机即可。（2）在车辆行驶吋由于有辅助动力系统提供所需功率，所以可以控制发动机在高 效率、低污染的区域内运行。当发动机功率不足吋，电池可以补充能量；当发动机功率

20、 过剩吋可通过发电机给电池充电。（3）由于系统具冇能量回收功能，所以电机、电源系统可以方便地回收汽车制动、 下坡时的能量。（4）在车辆频繁起停的行驶条件下，由电池单独驱动车辆，发动机可以不参与能 量的提供从而消除怠速能耗，并实现零排放。2.2混合动力汽车的分类浞合动力系统有多种分类方式。依据混合方式的不同，浞合动力汽车系统可以分为 串联、并联和混联三种类型；依据混合程度不同，混合动力系统还可以分为弱混合动力、 轻度浞合动力、屮度況合动力、重度浞合动力、插电混合动力五类；本文对上述两种分 类进行简要分析讨论。2.2.1按混合方式分类根据混合动力驱动的混合方式，混合动力汽车主要分为串联、并联和混联

21、三类。1. 串联式浞合动力汽车（series hybrid electric vehicle, shev）串联式混合动力系统由发动机、发电机、电机控制器、电动机和动力电池组成。发 电机在发动机带动卜转动产生电能，电能经过电机控制器的调节提供给驱动电机，驱动 电机驱动车辆行驶，整个过程屮进行了机械能与电能的多次转换。动力电池在系统的控 制下根据不同工况的要求释放和储存电能，以保证车辆不同的功率需求。在申联式浞合 动力系统屮，由于动力电池和发电机是通过控制器中联在hl路屮的，动力的流动方向为串联，所以称为串联式混合动力系统，结构如图2-1所示:车轮7.变速箱图2-1串联型plug-in hev动力

22、系统简图根据申联式浞合动力系统的结构特点，该系统可以实现以卜几种工作模式：（1）纯电驱动模式：发动机关闭，由驱动电机驱动车辆行驶。（2）纯发动机驱动模式：发动机只提供电动机驱动车辆所需的能景，该模式主要 用于车辆中速和离速行驶工况。（3）浞合驱动模式：驱动功率由发动机-发电机组和蓄电池共同提供，该模式主要 用于车辆加速和爬坡工况。（4）发动机驱动和电池充电模式：发动机工作带动发电机发电，产生的电能由电 机控制器分配能量，一部分输送给电动机用于驱动车辆，另一部分向动力电池充电，该 模式主要用于车辆低负荷行驶且电池soc较低的工况。（5）冋馈制动模式：该模式下发动机不工作，电动机以发电形式工作，把

23、来自车 轮的动能转化为电能，通过电机控制器给动力电池充电，该模式主耍用于车辆制动和下 坡工况。（6）电池充电模式：电动机不工作，通过发电机实现机械能与电能之间的转换， 把来自发动机的机械能全部以电能的形式通过电机控制器给动力电池充电，该模式主要 用于车辆静止且电池soc较低的工况。在以低负荷行驶时，串联式混合动力汽车可采用纯粹的电驱动模式或纯粹的发动机 驱动模式。在以高负荷行驶时（如超车或满载爬坡时），申联式浞合动力汽车则采用浞 合驱动模式，电能来自于发动机-发电机组和蓄电池组。在正常行驶时，串联式混合动 力汽车则一般采用发动机驱动和蓄电池充电模式运行。此时，发动机可以始终工作在效 率较高、排

24、放较低的单一工况，并带动发电机发电。2. 并联式混合动力系统（parallel hybrid electric vehicle,phev）并联式混合动力系统由发动机、变速器、电机、电机控制器和动力电池组成，其中电机町作为电动机使用，也讨作为发电机使用，根据工况要求实现电能和机械能之间的 相互转换。并联式混合动力系统的汽车宥传统的发动机驱动系统和电机驱动系统两大驱 动系统，这两个动力系统既川以同时协调工作，也uf以各自单独工作来驱动汽车。当两 个动力系统同时工作时，动力的流动方向为并联，所以称为并联式混合动力系统。车轮图2-2并联型plug-in hev动力系统简图并联式浞合动力汽车根据驱动系统

25、的特点存在以十*几种工作模式：（1）纯粹的电驱动模式：该模式下离合器是分离的，发动机不工作，电动机产生 的机械能经耦合器传动驱动汽车行驶。（2）纯粹的发动机驱动模式：该模式下电动机是关闭的，仅由发动机提供驱动能 量，而蓄电池组既不供电也不获取任何能量。（3）浞合驱动模式：该模式下由发动机和蓄电池组共同提供车辆行驶所需能景。（4）发动机驱动和蓄电池充电模式：来自发动机的功率分为两部分，一部分用于 驱动车辆行驶，另一部风向蓄电池组提供充电功率。（5）再生制动模式：该模式下发动机关闭，而牵引电动机运行在发电机状态，把 来q车辆本身的动能转换为电能向蓄电池组充电。（6）停车充电模式：车辆停驶，发动机运

26、转带动电机发电，向蓄电池组充电。 在以低负荷行驶吋，并联式混合动力汽车可采用纯粹的电驱动模式或纯粹的发动机驱动模式。纯粹的电驱动模式主耍用于对排放耍去较高的市区道路环境。在以高负荷行 驶时（如超车或满载爬坡时），并联式混合动力汽车则采用混合驱动模式。在正常行驶 时，并联式混合动力汽车一般采用发动机驱动和蓄电池充电模式运行。此时，发动机的 工作效率与工作区间随着负荷的变化而不断变化，不能像申联式混合动力汽车那样工作 在单一工况。当发动机输出的功率宥多余时，可以同时向蓄电池组充电。3. 混联式混合动力系统（series/parallel hybrid electric vehicle）混联式混合动

27、力系统由发动机、动力分配机构、发电机、电机控制器、电动机和动 力电池组成。由于该混合动力系统的动力流向既有申联又宥井联，所以称为混联式混合 动力系统。车轮图2-3混联型plug-in hev动力系统简图混联式混合动力汽车根裾行驶负荷和动力系统的特点主要冇以下几种工作模式：（1）纯粹的电驱动模式：该模式下仅由电动机驱动车辆行驶，而发动机、发电机 是关闭的。（2）纯粹的发动机驱动模式：车辆驱动功率仅源于发动机，而发电机关闭，蓄电 池组既不供电也不获取任何能量。（3）混合驱动模式：该模式下由发动机和蓄电池组共同提供车辆行驶所需的能量。（4）发动机驱动和蓄电池充电模式：发动机的功率既用于驱动车辆又用干

28、给蓄电 池充电。（5）再生制动模式：该模式下通过牵引电动机把来自车辆的动能转换为电能，用 于向蓄电池组充电。（6）停车充电模式：车辆停驶，发动机功率仅提供电池充电能量。2.2.2按混合程度分类在混合动力系统中，根裾混合程度和功能要求的差别分以卜*五类：(1) 弱混合动力系统这种混合动力系统应用了带传动的发电起动一体式电机(bsg)，该电机用来控制 发动机快速起停。此类动力系统的电机功率比较小，在车辆起步时还需发动机介入，所 以是一种初级的混合动力系统。(2) 轻度混合动力系统该混合动力系统采用了集成起动电机(isg),不仅能够实现用电机控制发动机的 起停，在一定工况下还能够实现对部分能量的回收

29、。在行驶过程中，发动机吋以在驱动 能量需求和发电能量需求之间进行调节工作。(3) 中度混合动力系统该混合动力系统同样采用了 isg系统，所用的电机为高压电机，在汽车加速或者大 负荷工况吋，电机可作为辅助动力补充发动机本身动力输出的不足，以提高整车性能。(4) 重度混合动力系统重度混合动力系统采用了 272-650v的高压电机，电机功率更为强大，完全可以满 足车辆在起步和低速时的动力要求31。因此重度混合车型可以完全依靠电机提供起步、 低速行驶状态下的动力输出。(5) 插电式混合动力系统插电式混合动力汽车(plug-in hybrid electric vehicle,phev)是口j以利用电网

30、对动 力电池充电的混合动力汽车，插电式混合动力汽车可在夜间用电低谷对动力电池进行充 电和降低排放等优势，因而已成为汽车主流发展方a之一。3混合动力系统的结构与原理3.1混合动力汽车的节能机理1. 混合动力汽车的节能途径混合动力汽车可以从以下叫个方面达到节能0的：（1）由于冇辅助动力系统所以可选择较小的发动机，从而提高发动机的负荷率。（2）通过系统控制使发动机在高效区工作，以实现燃汕经济性。（3）发动机具冇取消怠速和高速断油的功能，以节省燃油消耗。（4）可在制动、下坡时进行能量回收。混合动力汽车配置冇辅助动力系统因此吋选用较小功率的发动机以提高发动机的 负荷率，从而改善燃汕经济性约15%-20%

31、；通过控制发动机工作区域在最优状态，可实 现节油5%-10%；再生制动能量回收节能约为5%-12%；而消除停车怠速可节省燃油 5%-10%o综合分析表明，混合动力技术在特定工况下的总节能潜力可达到30%-60%3. 2串联式混合动力汽车（shev）1. 串联式混合动力的结构串联式混合动力的结构如k图所示：图3-1串联式简图2. 串联式混合动力的工作原理蓄电池组处于电量饱和状态，辅助动力系统不需要工作，蓄电池输出的直流电经控 制器变为交流电后供入驱动电动机，驱动电动机输出的转矩经变速器、传动轴及驱动桥 驱动车轮。当蓄电池组电量低于60%时，这时辅助动力系统起动，为驱动系统和蓄电池 组提供能量：当

32、车辆能量需求较大时，辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动系统提供能 量。发动机在蓄电池组的协助作用下可始终工作在一个相对稳定的工况下，所以其排放得到宥效控制。3. 串联式混合动力的结构特点（1）发动机和发电机组成的辅助动力单元一起工作提供车辆行驶所需的能量。（2）发电机产生的电能既用于给电池充电又用于驱动车辆。（3）宥两个电机，一个电机用于驱动和能量回馈，另一个电机专门用于发电。（4）属于|aj燃机辅助型的电动汽车可以増加电动汽车的续驶里程。4. 串联式混合动力的性能特点（1）由于有辅助动力系统的协助发动机工作状态不受汽车行驶工况的影响，始终 在最佳的工作区域内稳定运行，因此发动机其宥良好的经济性

33、和低的排放指标。（2）由于有电池进行驱动功率“调峰”和辅助动力系统的协助，所以只需较小功 率的发动机來满足汽车在某一速度卜*稳定运行工况所需的功率即可5。（3）发动机与驱动桥之问无机械连接，不直接驱动车辆，因此，对发动机的转速 无任何耍求，发动机的选择范围较大。（4）发动机与电动机之间无机械连接，整车的结构布置相对自由、灵活一些。（5）发动机的功率输出需全部转化为电能再经驱动电机变为驱动汽车的机械能， 因此需要功率足够大的发电机和电动机。（6）为了使发动机输出功率平衡、防止电池出现过充电或过放电现象，必须使用 容量较大的电池。（7）由于机械能和电能之间多次的能量转换以及电池充放电过程中都宥能量

34、的损 失，因此能量的利用率较低。3.3并联式混合动力汽车（phev）1. 并联式混合动力的结构并联式混合动力系统足由发动机、电动机/发动机或驱动电机两大动力总成组成。 如图3-2所示，它们采用“并联”的方式组成驱动系统。电动机的动力要求与驱动系统 之间有以下三种结合方式：（1）在发动机输出轴处进行组合；（2）在变速器（包括驱动桥）处进行组合；（3）在驱动桥处进行组合；蓄屯池/in 逆变器电动机偶合器图3-2并联式简图2. 并联式混合动力的工作原理图3-2所示，此种结构的动力系统驱动模式分为两种：(1) 发动机作为基本的驱动模式，独立驱动后驱动轮；(2) 辅助驱动系统模式也能独立驱动前驱动轮；在

35、混合驱动时，发动机驱动后轮转动而电机驱动前轮转动，此时车辆成为混合四驱 动模式。3. 并联式氾合动力的结构特点(1) 该系统可通过内燃机和电动机各cj的驱动线路驱动车辆行驶。(2) 该系统具有发动机单独驱动、电动机单独驱动、发动机和电动机混合驱动三 种驱动模式，可以实现不同路况卜*的行驶。(3) 属于电力辅助型的燃油汽车，可以降低排放和燃油消耗。(4) 电动机可以工作在发电机状态，将來cj发动机多余的能量和制动回收的能量 转换成电能充入蓄电池。4. 并联式混合动力的性能特点汽车在低速或变速工况行驶时，町以通过控制发动机的功率输出以满足该工况的动 力需求；在汽车高速行驶，发动机的输出功率低于汽车

36、行驶所需的功率时，在控制器的 作用下电动机工作协助驱动61。这样的结构形式和驱动方式，使并联式混合动力汽车具 有如下的性能特点:(1) 发动机的动力无需经过机械能与电能之间的转换可直接作用于驱动轮，w此 发动机输出能量的利用率相对较高，当发动机在其最佳工作范围内运行时，并联式的 hev燃油经济性比中联式的高。(2) 在驱动总成中，电动机起“调峰”作用，因此可选用较小功率的发动机。(3) 在驱动总成中，如果电动机只是作为辅助驱动可选功率较小的电动机。(4) 驱动系统中的发电机也可选用较小功率。(5) 由于有发电机补充电能，比较小的电池容量即可满足使用要求。(6) 由于发动机运行工况耍受汽车行驶工

37、况的影响，因此汽车在行驶工况变化较多、较大时，发动机多在不良工况卜*运行，其排污比串联式高。3.4混联式混合动力汽车(pshev)1 .混联式混合动力汽车的结构pshev是综合shev和phev结构特点组成的，由发动机、电动机或发动机和驱 动电机三大动力总成组成pl。如图3-3所示：图3-3混联式简图2. 混联式混合动力汽车的工作原理图3-3所示的是一种发动机的动力与驱动电动机的动力在驱动轮处进行组合的方 式，其驱动模式为：(1) 以发动机驱动为基本驱动模式，并独立驱动后驱动轮。(2) 以驱动电动机为辅助驱动模式，电动机可独立驱动前驱动轮。在混合驱动吋，发动机驱动的后轮动力与电动机驱动的前轮动

38、力通过耦合器结合， 此时，汽车为叫轮驱动3. 混联式混合动力汽车的结构特点与串联式和并联式混合动力汽车比较，混联式混合动力汽车的机构特点如下：(1) 结合了串联式和并联式混合系统的优点。(2) 相对于串联式混合动力汽车相比，其增加了机械动力的传递路线。(3) 相对于并联式混合动力汽车相比，其増加了电能的传输路线。4混合系统的策略4. 1混合系统的控制策略 混合动力汽车控制策略的设计主要考虑以下几点：（1）优化发动机的工作点：根据发动机的转矩和转速特性曲线确定最佳工作点， 來实现最佳的燃油经济性。（2）优化发动机的工作的线：根据发动机在不m功率下的最优工作点来确定其最 优工作曲线。（3）优化发动

39、机的工作区：根据发动机转矩和转速特性曲线，确定发动机的高效 工作区。（4）最小的发动机动态波动：由于发动机动态波动带来的燃汕经济恶化，所以要 通过缓慢调节发动机转速來实现燃油经济性。（5）限值发动机最低转速：当发动机低速运行吋，燃汕效率很低，所以设定发动 机转速的限值以自动开启、关闭发动机。（6）适当减少发动机的起停次数：频繁起停发动机会造成燃烧不良，从而引起汕 耗和排放恶化。（7）合适的动力电池荷电状态：为了保证汽车在加速时有足够的功率，在制动、 下坡时回收能量，电池的容量必须保持在适当的水平。（8）安全的动力电池电压：为保证电池的使用寿命，在充、放电和制动回收充电 吋，须保证电池电压保持在

40、稳定状态。（9）分工适当：在不m的工况要求下，发动机和动力电池应合理分担所需功率。（10）附件系统的控制：依据水温传感器监测的信息，控制发动机、电机及电池冷 却风扇的转述。（11）工作模式平稳转换：应保证纯电动模式驱动、混合动力模式和汽车减速制动 工作模式的平稳转换。4.2混合动力的能量管理策略浞合动力系统管理模式应该遵循选定的能景管理策略并对其进行优化，以实现浞合 动力汽车要达到的口标，通常来说，混合动力汽车动力系统的结构从某种程度上决定了 可以采用哪种控制策略，但仍然有一些可以广泛应运于各种结构的控制策略。1. 电动机辅助控制策略电动机辅助控制策略（electric assisted co

41、ntrol strategy）,这种控制策略容扬对发动 机工况进行优化。与发动机相比，电动机相应快，可以通过不同的控制方法对其进行调 控。2. 优化ice曲线控制策略优化ice曲线控制策略(optimum ice curve control strategy)。优化ice曲线控制 策略从静态条件卜*的发动机万宥特性出发，将一定发动机转速和一定负荷卜*发动机的最 低燃油消耗点连成一条线，也就是静态条件下发动机的最佳工作曲线9。在这种模式下， 由于对驱动系统功率需求的设定，只宥在一定的行驶工况卜发动机才会工作，并控制调 整发动机的工作点，以实现燃油经济化，排放最低化。5混合动力汽车的优缺点分析及技

42、术难点5.1串联式混合动力汽车的优缺点分析1. 串联式混合汽车的优点(1) 以动力电池组为基木能源，在纯电动驱动模式下可实现“零污染”状态行驶。 由于发动机-发电机组的工作，既可给动力电池充电，又可直接向驱动电动机供给电能。(2) 发动机工作在最佳区域内，有害气体排放少。(3) 趋近于纯电动汽车，电动机具冇较为理想的转矩-转速特性，所以驱动系统不 需耍复杂的传动装置，从而使结构大为简化，进而降低成木(4) 动力系统的总体结构较简单，易于控制，在车上布置时有较大的自由度。2. 串联式混合动力汽车的缺点(1) 对电池的要求非常高，技术研发困难。(2) 在动力传递过程中，由于电能与机械能之间的多次能

43、暈转换，其能暈损失较 大；在动力电池组的充、放电过程中也存在能量损耗。所以能量转换的综合效率比内燃 机汽车低。(3) 动力电池组soc的变化反复无常，为避免动力电池组过放电和过充电，因此 需要更人容暈的电池。5.2并联式混合动力汽车的优缺点1. 并联式浞合动力汽车的优点(1) 只有发动机和电动机两个动力总成，所以动力总成的质量、体积较小。(2) 发动机可直接驱动车辆，无需能量的多次转换所以能量损失较小。在最大输 出功率吋，由于辅助动力系统的协助，发动机的功率可选择得较小。(3) 应用的是小容量的动力电池组，所以整车质量小。(4) 当轻度混合吋，电动机可调节发动机的功率输出，反过来发动机也可带动

44、电 动机发电向电池组充电。2. 并联式混合动力汽车的缺点(1) 其传动机构复杂，有害气体排放高于率联式汽车。(2) 跟传统内燃机一样要装置离合器、变速器、传动轴和驱动桥等总成，还有电 动机、动力电池组和动力耦合器等装置，因此动力系统结构复杂，布置和控制更困难。5.3混联式混合动力汽车的优缺点1. 混联式混合动力汽车的优点(1)三个动力总成的功率、质量和体积小，节约能源。（2）根裾不同工况需求进行多种工作模式转换工作，可实现超低污染的排放性能。（3）发动机川直接驱动车辆，无需机械能与电能之间的转换，能量的综合利用效率高。（4）可在城市中实现“零污染”行驶，具有更好的燃油经济性。2. 混联式混合动

45、力汽车的缺点（1）由于发动机工况受行驶工况的影响，不能有效控制有害气体的排放。（2）动力系统结构复杂，总介置困难。（3）多能源动力系统有多种形式的工作模式，动力总成控制系统复杂。5.4混合动力汽车的关键技术混合动力汽车，动力耦合及控制系统、电机及控制系统、动力电池组及管理系统是 三项最为关键核心技术1"。1. 动力耦合系统动力耦合系统最关键的技术是其布置方案，合理的布置方案可以将传统汽车与电动 汽车的优点结合起来。目前采用的动力耦合方式有转矩耦合、速度耦合和功率耦合三种 方式，以功率耦合方式为主要发展方向。2. 动力总成控制系统汽车动力总成控制系统作为车辆行驶的核心单元，同时也是实现

46、汽车动力性、经济 性、排放性能指标的重要保障。为保证整车的综合性能，发动机要与电机配合工作，在 不同的条件下适时起动和关闭发动机，因此需要用成熟可靠的动力耦合装置以及先进的 控制策略实现功率的合理分配，以达到油耗低和动力性好的目标。3. 电机及控制系统用于混合动力汽车的驱动电机类型主要有交流感应电机、永磁电机和开关磁阻电 机。目前w外以永磁同步电机为主，国内应用较多的是交流感应电机，故需要开发高效 率永磁电机。4. 动力电池及其管理系统混合动力系统的动力电池需要频繁充放电，在充放电过程中，电压、电流波动较大, 所以电池要具有大功率充放电能力、较高的比功率、高的充放电效率以及充放电时的性 能稳定性，以满足快速充电和制动时大功率能量冋收的需要。5. 混合动力系统专用发动机车用发动机经不断的技术探索与