混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2

1、項(xiàng)目二 混合動(dòng)力電動(dòng)汽車學(xué)習(xí)目標(biāo)熟悉混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本概念; 了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類,并明確混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 的優(yōu)缺點(diǎn)。學(xué)習(xí)任務(wù)描述通過本次學(xué)習(xí),了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本概念,明確混合動(dòng)力電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別；了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 的不同分類方式；明確混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在新能源汽車發(fā)展 中的優(yōu)勢與劣勢。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理引導(dǎo)問題1:什么是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車?現(xiàn)代p蘭紡制氣混介動(dòng)力車LEXIS袖電混侖動(dòng)力乍引導(dǎo)

2、問題1:什么是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車?A混合動(dòng)力汽車通常是指由不同動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)的汽車，包括油電 混合動(dòng)力汽車、氣電混合動(dòng)力汽車。目前天然氣汽車通常也 是油氣混合動(dòng)力的一種。本文主要介紹油電混合動(dòng)力汽車。A混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（Hybrid Electrical Vehicle,簡稱HEV） 是指同時(shí)裝備兩種動(dòng)力來源一熱動(dòng)力源（由傳統(tǒng)的汽油機(jī) 或者柴油機(jī)產(chǎn)生）與電動(dòng)力源（電池與電動(dòng)機(jī)）的汽車。A通過在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上使用電機(jī)，使得動(dòng)力系統(tǒng)可以按 照整車的實(shí)際運(yùn)行工況要求靈活調(diào)控，而發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合 性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗與排放。引導(dǎo)問題1:什么是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車?混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是介于內(nèi)燃機(jī)汽

3、車和電動(dòng)汽車之間的一種 車型，是內(nèi)燃機(jī)汽車向純電動(dòng)汽車過渡的車型。A混合動(dòng)力電動(dòng)汽車盡管不能實(shí)現(xiàn)零排放，但其動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì) 性以及排放等性能能夠在一定程度上緩解汽車發(fā)展與環(huán)境污 染、能源危機(jī)的矛盾。與傳統(tǒng)汽車的最大區(qū)別在于其動(dòng)力系統(tǒng)，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車通常至少擁有兩個(gè)動(dòng)力源和兩個(gè)能量儲(chǔ)存系統(tǒng)。A混合動(dòng)力電動(dòng)汽車（視頻）引導(dǎo)問題2：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有哪些分類?根據(jù)2010年頒布的QC/T 8372010混合動(dòng)力電動(dòng)汽車類 型，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的有多種分類方式：根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能量流和功率流的配置結(jié)構(gòu)關(guān)系，混合動(dòng)力電 動(dòng)汽車可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。按照兩種不同能量的搭配比例不同，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可分

4、為微混合型、輕度混合型、中度混合型及重度混合型。按照外接充電能力，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車分為可外接充電型 （插電金）、不可外接充電型。引導(dǎo)問題3：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)缺點(diǎn)各有哪些? 優(yōu)點(diǎn)分析：混合動(dòng)力技術(shù)被公認(rèn)為是目前最可行、最現(xiàn)實(shí)的節(jié)能技術(shù),而混合動(dòng)力電動(dòng)汽車也是目前世界上唯一能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的節(jié)能環(huán)保型汽車，這是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的最大優(yōu)勢所在，具體 地：1 排放性能良好2 動(dòng)力性能佳3.耗油量低4.對電池的性能要求相對較低引導(dǎo)問題3：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)缺點(diǎn)各有哪些? 缺點(diǎn)分析:由于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車仍需要燃燒汽油，因此無法從根本 上擺脫對石油的依賴和徹底解決環(huán)保問題，也因此混合動(dòng) 力電動(dòng)沃車沒有太*:

5、的市場粵召力?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)的生產(chǎn)成本比內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的成本更高。混合動(dòng)力車需要配置普通汽車并不需要的昂貴配件，例如龐大笨重的電池組、電力發(fā)動(dòng)機(jī)以及精密的電子控制模板。另外受限于動(dòng)力電池與能量儲(chǔ)存等技術(shù)難題，以及充換電站等基礎(chǔ)配套設(shè)施目前未完善，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車要得到 大規(guī)模發(fā)展尚需要一定的時(shí)間。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例蓄電池醮H電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī) 三個(gè)動(dòng)力總成，以串聯(lián)方式組成其動(dòng)力單元系統(tǒng)。下圖為 串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

6、的功能原理圖。油箱一內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車功能部件分布串聯(lián)式的工作模式通常有三種：純電動(dòng)模式、純發(fā)動(dòng)機(jī)模式、 混合模式。純電動(dòng)模式即發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，車輛行駛完全依靠電池組供電 驅(qū)動(dòng)；純發(fā)動(dòng)機(jī)模式則僅在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行情況下驅(qū)動(dòng)車輛，蓄電池 電力充足時(shí)作為儲(chǔ)備，不足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)為其充電；混合模式，即整車動(dòng)力是通過發(fā)動(dòng)機(jī)與電池組共同提供。ir串聯(lián)式結(jié)構(gòu)適用于城市內(nèi)頻繁起步和低速運(yùn)行工況，主要用 于客車。下圖為中通串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)公交車。引導(dǎo)問題2：并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)油箱傳動(dòng)裝置蓄電池H換器電動(dòng)機(jī)匕液流連接電力連接機(jī)械連接并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)圖并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)有兩套

7、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況。該聯(lián)結(jié)方式結(jié)構(gòu)簡單，成本低。本田的Accord和Civic釆用的是并聯(lián)式聯(lián)結(jié)方式。引導(dǎo)問題2：并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)并聯(lián)型HEV的特點(diǎn)：汽車可由發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)或者 各自單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)是兩個(gè)相互獨(dú)立的系統(tǒng)，即可實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)行 駛，又可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)行駛，在功率需求較大時(shí)還可以 實(shí)現(xiàn)全混合動(dòng)力行駛，在停車狀態(tài)下可進(jìn)行外接充電。但以何種方式將兩處動(dòng)力得到融合呢？并聯(lián)式混合動(dòng)力電 動(dòng)汽車可以兩動(dòng)力源的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、功率為對象進(jìn)行耦合。 按耦合對象不同，可分為轉(zhuǎn)矩耦合、轉(zhuǎn)速耦合、轉(zhuǎn)速與

8、轉(zhuǎn) 矩耦合。從結(jié)構(gòu)上而言，則主要有兩軸式、單軸式結(jié)構(gòu)。1 轉(zhuǎn)矩耦合在這種結(jié)構(gòu)中，傳動(dòng)裝置通常設(shè)計(jì)在電動(dòng)機(jī)后端，電動(dòng)機(jī)通 過離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)相連，要實(shí)現(xiàn)同步調(diào)節(jié)，電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī) 的轉(zhuǎn)速范圍必須一致，因此僅適用于小型電動(dòng)機(jī)。1離合器電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī) 控制器發(fā)動(dòng)機(jī)蓄電池組、轉(zhuǎn)矩耦合裝置兩軸式轉(zhuǎn)矩耦合結(jié)構(gòu)1 轉(zhuǎn)矩耦合另一種轉(zhuǎn)矩耦合兩軸結(jié)構(gòu)形式為分離軸設(shè)計(jì)，電動(dòng)機(jī)與發(fā)動(dòng) 機(jī)分別為車輛提供動(dòng)力。其發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式與常規(guī) 汽車一樣，僅是將電動(dòng)機(jī)作為另一動(dòng)力源對車輛輸出轉(zhuǎn)矩。 此種結(jié)構(gòu)會(huì)減少車輛的乘座空間，且不能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)對蓄電池充電。分離軸結(jié)構(gòu)1 轉(zhuǎn)矩耦合轉(zhuǎn)矩耦合的單軸式并聯(lián)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，通常有兩種結(jié)構(gòu)

9、形式，如 右圖所示。口兩種結(jié)構(gòu)形式最大的區(qū)另!在于電動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)裝置的位置關(guān)系，且此時(shí)釆用的電動(dòng)機(jī)兼具發(fā)電 機(jī)功能，且其轉(zhuǎn)子起著 轉(zhuǎn)矩耦合的作用。2轉(zhuǎn)速耦合對于轉(zhuǎn)速耦合的并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車而言，其關(guān)鍵的兩種轉(zhuǎn)速耦合部件：一是行星齒輪機(jī)構(gòu)，二是具有浮動(dòng)定子的電動(dòng) 機(jī)（也稱為傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)），=比+耳T?=T：具有浮動(dòng)衛(wèi)子的電動(dòng)機(jī) 久轉(zhuǎn)子相對定子的柜對轅謹(jǐn)（傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)）2轉(zhuǎn)速耦合轉(zhuǎn)速耦合混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要優(yōu)點(diǎn)在于兩種動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn) 速是解耦的，因此二者的轉(zhuǎn)速是可以自由地進(jìn)行調(diào)節(jié)。鎖定器22轉(zhuǎn)速耦合傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速耦合的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)3轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合將轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合相結(jié)合，形成復(fù)合型混合

10、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。這種驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)下轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合狀態(tài)可交替運(yùn)行。配置行星齒輪機(jī)構(gòu)的復(fù)合型混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系結(jié)構(gòu)3轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合配置傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的復(fù)合型混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3轉(zhuǎn)矩耦合與轉(zhuǎn)速耦合電纜應(yīng)用IMA動(dòng)力系統(tǒng)的本田CR-Z發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)和變速箱 組成的IMA系統(tǒng)動(dòng)力總成電池與計(jì)算機(jī)組成的IPU智能動(dòng)力單元CR-Z本田IMA系統(tǒng)是非常典型的并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)，至今已發(fā)展到第六代并應(yīng) 用在本田最新的CRN、思域、飛度等車型上。IMA系統(tǒng)由4個(gè)主要部件構(gòu) 成，其中包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、CVT變速箱以及IPU智能動(dòng)力單元組成。引導(dǎo)問題3：混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車為轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速

11、耦合復(fù)合型的動(dòng)力系 統(tǒng)，它具有優(yōu)于串聯(lián)式和并聯(lián)式（單一轉(zhuǎn)矩或轉(zhuǎn)速耦合）混 合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)縈統(tǒng)的祝點(diǎn)。蓄電池|_| |s液流連接電力連接機(jī)械連接混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)圖引導(dǎo)問題3：混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的特點(diǎn)在于內(nèi)燃機(jī)系統(tǒng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)構(gòu)或通過齒輪系，或采用行星輪式的結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)與電 動(dòng)機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)索O與并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)相比，混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)可以更 加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的功率輸出和電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。 唯一的缺點(diǎn)就是價(jià)格高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜?；炻?lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車綜合了串聯(lián)式和并聯(lián)式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)組成的，由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)

12、或發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)三大動(dòng)力 總成組成。引導(dǎo)問題3：混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的功能結(jié)構(gòu)峰值電源發(fā)電機(jī)/電動(dòng)機(jī) 控制器車輛控制器 部件刮轉(zhuǎn)指引審令混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)實(shí)例學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例引導(dǎo)問題1:混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理能量管理是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的核心，其功能在于，當(dāng)滿 足汽車基本技術(shù)性能（動(dòng)力性、平順性等）、成本等要求 的前提下，根據(jù)各部件特性及汽車的行駛工況，實(shí)現(xiàn)能量 在能源轉(zhuǎn)換（發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能裝置、功率變換裝置、動(dòng)力傳遞裝置、發(fā)電機(jī)等）之間的

13、最佳線路流動(dòng)，使整車 的能源利用率達(dá)到最優(yōu)，提高整車的燃油經(jīng)濟(jì)性?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車的能量轉(zhuǎn)換裝置包括發(fā)電裝置（發(fā)動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)）、動(dòng)力電池、功率變換裝置、動(dòng)力傳遞裝置、充 放電裝置等。能量傳統(tǒng)路線通常有四類：由發(fā)電裝置到車輪；由動(dòng)力電池到車輪；由發(fā)電裝置到能量儲(chǔ)存裝置，再到車輪；由車 輪到能量儲(chǔ)存裝置（能量回收）。引導(dǎo)問題2：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的運(yùn)行模式從能源消耗與排放的角度，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車須滿足以下要車輛應(yīng)根據(jù)行駛工況對能量的需要，合理分配發(fā)動(dòng)機(jī)與動(dòng)力電池的能量，達(dá)到最佳的燃料消耗與排放效果;在復(fù)雜行駛工況下，盡可能減少發(fā)動(dòng)機(jī)工作轉(zhuǎn)速的變化、關(guān)閉與起動(dòng)的次數(shù)，盡量避免發(fā)動(dòng)機(jī)在低于一定轉(zhuǎn)速和負(fù)

14、荷時(shí)運(yùn)行；從動(dòng)力電池的使用壽命的角度，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車還須保證動(dòng)力電池的SOC與電壓在安全范圍內(nèi)O引導(dǎo)問題2：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的運(yùn)行模式根據(jù)動(dòng)力電池與發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過程中能量供應(yīng)的主次，混合動(dòng) 力電動(dòng)汽車主要有兩種運(yùn)行模式：第一種主要利用動(dòng)力電池的電能驅(qū)動(dòng)車輛。僅當(dāng)電池SOC降低于最小限 值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)才運(yùn)行，且保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最高效率區(qū)以輸出恒定功率的方式 工作，當(dāng)動(dòng)力電池SOC升至最大限值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)。這種模式下，發(fā) 動(dòng)機(jī)的啟閉出現(xiàn)在車輛的行駛過程中，較為頻繁時(shí)，影響發(fā)動(dòng)機(jī)的工作效 率。第二種模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)在行駛過程中起到主要作用，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工 作并盡可能供應(yīng)車輛行駛所需的電能，同時(shí)保持動(dòng)

15、力電池SOC處于規(guī)定 范圍內(nèi)。動(dòng)力電池起負(fù)荷調(diào)節(jié)的作用，僅在制動(dòng)能量回收、起動(dòng)、加速條 件下發(fā)揮作用。這種模式下，電池的充放電量較小，能量損失最小。但發(fā) 動(dòng)機(jī)不能在最佳轉(zhuǎn)速和負(fù)荷下工作，排放差，效率也較低。引導(dǎo)問題3：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量控制策略根據(jù)不同結(jié)構(gòu)形式的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車特點(diǎn)，其能量管理的 側(cè)重有所不同：1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理控制策略發(fā)動(dòng)機(jī)要經(jīng)由電動(dòng)機(jī)才能將動(dòng)力傳遞給車輪，整車的控制 策略目標(biāo)是使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率區(qū)和排放區(qū)工作，主要采 用靜態(tài)邏輯門限控制策略，較為典型的有恒溫模式（發(fā)動(dòng) 機(jī)開關(guān)控制策略）、峰值電源最大荷電狀態(tài)的控制策略2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理控制策略

16、實(shí)際是在一定約束條件下的燃油與排放的最優(yōu)控制疸。引導(dǎo)問題3：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量控制策略3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理控制策略低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量 控制策略；高速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量 控制策略。由于混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量控制綜合了串聯(lián)式與并 聯(lián)式的特點(diǎn)，因此這也成為了目前應(yīng)用成功的混合動(dòng)力電 動(dòng)汽車采用較多結(jié)構(gòu)類型。此法能較好地實(shí)現(xiàn)汽車各項(xiàng)性能指標(biāo)，使發(fā)動(dòng)機(jī)不受汽車 行駛狀況的影響，保持在最高效率狀態(tài)下工作或自動(dòng)關(guān)閉, 從而有效降低排放。但是這些能量控制策略技術(shù)復(fù)雜，配 套的硬件設(shè)計(jì)與制造成本也較高。學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基

17、礎(chǔ)知識(shí)2.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例引導(dǎo)問題1:混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)有哪些?混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是集整車技術(shù)、電力拖動(dòng)、新能源及新材料等高新技術(shù)于一體的高新集成產(chǎn)物。為實(shí)現(xiàn)其高效能、低排放目標(biāo)，行業(yè)內(nèi)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 技術(shù)發(fā)展集中于發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力電池與能量管理、電機(jī)及其 驅(qū)動(dòng)控制、整車技術(shù)等方面。本田混合動(dòng)力電動(dòng)汽車系統(tǒng)演示（視頻）引導(dǎo)問題2：發(fā)動(dòng)機(jī)由于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)需要頻繁起動(dòng)或關(guān)閉，為滿足嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，混合動(dòng)力車用發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)目標(biāo)從傳統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)追求的高功率轉(zhuǎn)向了高效率，將功率的調(diào)峰任務(wù)交 由驅(qū)動(dòng)

18、電機(jī)完成。從發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷史來看，自四沖程內(nèi)燃機(jī)誕生至今,如何提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是發(fā)動(dòng)機(jī)工程師們一直努力研究的 課題。引導(dǎo)問題2：發(fā)動(dòng)機(jī)目前釆用內(nèi)燃機(jī)的混合動(dòng)力系統(tǒng)基本上都對其發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行 了重新設(shè)計(jì)或重大改進(jìn)。例如豐田的Prius的1.5L汽油機(jī)采 用高效率、高膨脹比阿特金森工作循環(huán)、緊湊型傾斜式擠 氣燃燒室以及鋁合金缸體，并結(jié)合了可變氣門正時(shí)技術(shù)另外，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車還可以選用燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)等其他熱機(jī)，利用它們各自的優(yōu)勢，可 以構(gòu)成不同特點(diǎn)的混合動(dòng)力系統(tǒng)。引導(dǎo)問題2：發(fā)動(dòng)機(jī)I 2. 11 Yi島性腿阿協(xié)金處術(shù)廉發(fā)訓(xùn)兒 2阿步蛍汛水暢氏電動(dòng)忙3何步空流鳥安電杞I電子無級變

19、速系統(tǒng)HVT )5離功牢12氛冷電池6可交電.WWfeft7 DC Cjga豐田CAMRY混合動(dòng)力版Prius1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力電池必須同時(shí)具有高能量密度、高功率密度的特點(diǎn)，以便 車輛在加速或爬坡時(shí)能提供較大的峰值功率?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽 車對動(dòng)力電池的具體要求如下： 1.大功率充放電的能力。 2充放電效率。 3混合動(dòng)力系統(tǒng)的電池應(yīng)當(dāng)在快速充放電和充放電過程變工 況的條件下保持性能的相對穩(wěn)定。此外，作為車用動(dòng)力電池，還有一些基本要求電壓、質(zhì)量比 能量和體積比能量、免維護(hù)性以及成本。目前，鎳氫電池和鋰離子電池己經(jīng)可以達(dá)到混合動(dòng)力電動(dòng)汽車 的使用要求，但仍有價(jià)格高或壽命不長等缺陷。Prius即釆用鎳內(nèi)

20、比亞迪采用其自主研發(fā)的鋰離子電池，因采用的氫電池，材料含F(xiàn)e,其命名為鐵電池。=1豐田公司在最新款插電式Prius 首次釆用了鋰離子電池作為其 蓄電池，為整車提供動(dòng)力。除了動(dòng)力電池外，各大汽車公司亦開發(fā)了其它類型的混合動(dòng)力 電動(dòng)汽車儲(chǔ)能技術(shù)： 1飛輪電池。飛輪電池有比能量高、比功率大、充電快、壽 但目前技術(shù)難度和成本都校高。命長、無污染等優(yōu)點(diǎn),軸承真空容器II屯力電f變換器J L除了動(dòng)力電池外，各大汽車公司亦開發(fā)了其它類型的混合動(dòng)力 電動(dòng)汽車儲(chǔ)能技術(shù)： 1飛輪電池。飛輪電池有比能量高、比功率大、充電快、壽命長、無污染等優(yōu)點(diǎn)，但目前技術(shù)難度和成本都較高。飛輪電池的儲(chǔ)能原理 2超級電容。超級電容雖

21、然能量密度較低，但卻擁有很高的 功率密度，能在瞬時(shí)提供很大的電流和功率，同時(shí)壽命長、 效率高、充電快，是混合動(dòng)力系統(tǒng)中很有前途的一種瞬時(shí)供 能裝置。電池能量管理是整車能量管理系統(tǒng)的一部分。整車能量管理策略的實(shí)施要依賴電池管理系統(tǒng)對電池狀態(tài)的判別和對電池性能的維護(hù)。電池管理系統(tǒng)的主要功能有防止電池過充電或過放電判定荷電狀態(tài)選擇適當(dāng)?shù)某潆娀蚍烹娔Ｊ綄﹄姵剡M(jìn)行均衡充電控制并且平衡電池組的工作溫度。從發(fā)展看，能量儲(chǔ)存裝置的研究應(yīng)該包括以下幾個(gè)方面：一是研究電 池內(nèi)部的連接、檢測、監(jiān)控。二是電池設(shè)計(jì)和制造方面的改進(jìn)，降低 制造成本，改善電池的性能和提高壽命。三是電池的熱能管理及剩余 電量管理。此外，電池

22、的剩余電量直接影響混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性和排放，因此需要有效的測試方法和控制裝置。引導(dǎo)問題4：電機(jī)及其控制技術(shù)電機(jī)是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)輪動(dòng)能的直接來源，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車要求其電機(jī)具備性能穩(wěn)定、質(zhì)量輕、尺寸小、轉(zhuǎn)速范圍寬、效率高、電磁輻射量小、成本低等特點(diǎn)。從整車性能的角度，要求電機(jī)峰值功率要具備起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)能力、電驅(qū)動(dòng)能力、整車加速能力、制動(dòng)能量回收能力。目前，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具使用的電機(jī)主要有直流永磁電機(jī)、永磁無刷同步電機(jī)、交流異步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)等,引導(dǎo)問題4：電機(jī)及其控制技術(shù)豐田Prius電動(dòng)機(jī)及發(fā)電機(jī)實(shí)物豐田Prius采用的是同步交流永 磁電動(dòng)機(jī)作為電 動(dòng)機(jī)，采用同步 交流發(fā)電機(jī)作

23、為 電池充電，引導(dǎo)問題4：電機(jī)及其控制技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電機(jī)特性比較電機(jī)類型特性交流異步電機(jī)優(yōu)勢：結(jié)構(gòu)簡單，堅(jiān)固耐用，成本低廉，轉(zhuǎn)速極限高劣勢；控制技術(shù)難度大，控制器成本較高，控制器外形尺寸較大永磁無刷同步電機(jī)優(yōu)勢：效率較高，功率因素高，體積小，功率密度大劣勢：永磁材料昂貴，制造工藝復(fù)雜，性能受溫度影響犬，大功率 輸岀困難。幵關(guān)磁阻電機(jī)優(yōu)勢；結(jié)構(gòu)簡單，成本低，可靠性高，起動(dòng)性能好，控制簡單。 劣勢：轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪聲大直流永磁電機(jī)優(yōu)勢：機(jī)械特性好，調(diào)速方便且性能好，成本低，易于平滑調(diào)速， 控制器簡單，技術(shù)成熟劣勢；電機(jī)本身效率較低，質(zhì)量大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜學(xué)習(xí)任務(wù)1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基礎(chǔ)知識(shí)2.混合

24、動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要結(jié)構(gòu)形式3.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理4.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)5.混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的實(shí)例引導(dǎo)問題1：豐田Prius介紹(視頻：試駕普銳斯)豐田Prius是日本汽車制造商豐田旗下的一款全混合動(dòng)力 電動(dòng)中型車。Prius的燃料消耗率為綜合值，居世界最高 水平。在釆用混合動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，以世界最高水平的空氣動(dòng)力特性和輕型化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了低油耗目標(biāo)。美國環(huán)保署(EPA)的數(shù)據(jù)顯示，豐田Prius是目前美國市場燃油效 率最高的汽車。 EPA和加州空氣資源委員會(huì)(CARB)在煙霧和有毒廢氣 排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上都將豐田Prius評為美國市場最清潔的 汽車。動(dòng)力電池組驅(qū)動(dòng)機(jī) 變速器等控制單

25、元法合動(dòng)力傳動(dòng)橋THS分為發(fā)動(dòng)機(jī)、帶轉(zhuǎn)換器的變頻器、帶馬達(dá)的壓縮機(jī)、動(dòng)力管理控制單元總成、動(dòng)輔助電池DC/DC轉(zhuǎn)換器帶馬達(dá)的JI縮機(jī)總成（帶變頻器）結(jié)構(gòu)上，在電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)之間采用AC500V高壓電路力電池總成、傳動(dòng)橋、電機(jī)、 發(fā)電機(jī)等功能總成。左圖為 Prius動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。傳輸，可以極大地降低動(dòng)力 傳輸中電能損耗，高效地傳 輸動(dòng)力。釆用大功率電機(jī)輸 出，提高電機(jī)的利用率。當(dāng) 發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率低時(shí)，此系 統(tǒng)可以將發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)，車輛 依靠電機(jī)動(dòng)力行駛。極大地 增加了減速和制動(dòng)過程中的 能量回收，提高能量的利用 率。帶轉(zhuǎn)換器的換器總成增壓轉(zhuǎn)換曙DC 244.8V t Max. DC 650V術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的電力控制設(shè)備。變頻器主要由整流（交流變直流）、DC/DC轉(zhuǎn)換踞DC 244,8V t DC 14V變頻器（Variablefrequency Drive, VFD） 是應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技