《新能源汽車概論》項目6

新能源汽車概論簽到掃碼下載文旌課堂APP掃碼簽到（2022.3.2515:00至2022.3.2515:10）簽到方式教師通過“文旌課堂APP”生成簽到二維碼，并設(shè)置簽到時間，學(xué)生通過“文旌課堂APP”掃描“簽到二維碼”進行簽到。。項目六混合動力電動汽車

混合動力電動汽車是人們在開發(fā)純電動汽車的過程中，為有利于市場化而推出的一種新車型。它可通過先進控制系統(tǒng)，將現(xiàn)有內(nèi)燃機與一定容量的儲能器件進行整合，從而大幅度降低油耗，減少污染物排放。由于它投資少、選擇余地大、易于滿足排放標準和節(jié)能目標，且市場接受度高，因此引起各大汽車企業(yè)的關(guān)注。

混合動力電動汽車作為一種新興的節(jié)能型汽車，其技術(shù)和市場正處于蓬勃發(fā)展階段。隨著制造技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)也將迎來飛速發(fā)展，在未來20～30年內(nèi)，混合動力電動汽車將會得到廣泛應(yīng)用。項目導(dǎo)讀達成目標技能目標思政目標知識目標（1）熟悉混合動力電動汽車的組成。（2）掌握混合動力電動汽車的分類和特點。（3）掌握串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)與原理。（4）熟悉混合動力電動汽車的動力耦合類型。（5）掌握混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)。

（1）能夠識別混合動力電動汽車。（2）能夠分析混合動力電動汽車的工作原理和特點。（3）能夠分析混合動力電動汽車的性能。（1）弘揚愛崗敬業(yè)、甘于奉獻的職業(yè)精神。（2）培育崇尚技藝、求實創(chuàng)新的職業(yè)品質(zhì)。（3）堅定投身民族復(fù)興的理想信念。

認識混合動力電動汽車6.1混合動力電動汽車項目6任務(wù)導(dǎo)入為了方便通勤，王先生決定購買一輛新能源汽車。但是他對新能源汽車一點兒也不了解，不知道怎樣才能買到適合自己且性價比較高的新能源汽車。于是王先生發(fā)了一條朋友圈，向自己的朋友們請教。經(jīng)過朋友們的解說，王先生了解到，新能源汽車中的混合動力電動汽車比純電動汽車的續(xù)航能力強，且比傳統(tǒng)燃油汽車更環(huán)保。聽了朋友們的介紹，王先生立馬對混合動力電動汽車有了好感，當(dāng)即決定去4S店體驗下混合動力電動汽車。

本任務(wù)要求學(xué)生從混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)、分類和特點等方面認識混合動力電動汽車，知識與技能要求如表所示知識與技能要求想一想任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車

混合動力電動汽車沿用了傳統(tǒng)燃油汽車的大部分傳動系統(tǒng)，保留了傳統(tǒng)燃油汽車的操縱裝置，包括發(fā)動機控制裝置、離合器和變速器的操縱裝置、加速踏板、制動踏板等?；旌蟿恿﹄妱悠囈话阌砂l(fā)動機、電動機/發(fā)電機、驅(qū)動電機、儲能裝置、電動附件等組成?；旌蟿恿﹄妱悠嚾蝿?wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.1混合動力電動汽車的組成

1.發(fā)動機

發(fā)動機用于為發(fā)電裝置（發(fā)電機或驅(qū)動電機）提供動力，或用于直接驅(qū)動車輛。

根據(jù)能量來源的不同，發(fā)動機可分為汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機兩種類型；

根據(jù)結(jié)構(gòu)原理的不同，發(fā)動機可分為二沖程發(fā)動機、四沖程發(fā)動機和轉(zhuǎn)子發(fā)動機等類型。在混合動力電動汽車中，較常使用的是四沖程汽油發(fā)動機。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.1混合動力電動汽車的組成

2.電動機/發(fā)電機

電動機/發(fā)電機主要有以下幾方面的作用。（1）在某些混合動力電動汽車上直接驅(qū)動車輛。（2）在車輛加速或爬坡時提供輔助動力。（3）在車輛制動時回收制動能量。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.1混合動力電動汽車的組成

3.驅(qū)動電機驅(qū)動電機用于純電驅(qū)動、混合驅(qū)動和制動能量回收，目前較常使用的是永磁同步電機。4.儲能裝置儲能裝置是混合動力電動汽車的電能儲存單元。儲能裝置可以是各種動力蓄電池、燃料電池，也可以是多種儲能裝置的組合。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.1混合動力電動汽車的組成

5.電動附件電動附件包括制動系統(tǒng)、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。這些操縱系統(tǒng)可接收駕駛員的控制輸入信號，并發(fā)出控制信號，通過中控計算機的中央控制器和各控制模塊向發(fā)動機、驅(qū)動電機、離合器、變速器等發(fā)出指令，以獲得不同的驅(qū)動模式。同時整車的各傳感器負責(zé)采集車輛信號，為控制系統(tǒng)提供反饋信號。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

混合動力電動汽車可以按照動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式、混合度和外接充電能力進行分類。1.按照動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式分類混合動力電動汽車按照動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的不同，可分為以下三種類型。串聯(lián)式混合動力電動汽車并聯(lián)式混合動力電動汽車混聯(lián)式混合動力電動汽車任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

1）串聯(lián)式混合動力電動汽車串聯(lián)式混合動力電動汽車是指車輛行駛所需的動力只來源于驅(qū)動電機的混合動力電動汽車。它利用發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，電能通過MCU輸送給驅(qū)動電機，再由驅(qū)動電機驅(qū)動車輛行駛。另外，動力蓄電池也可以單獨向驅(qū)動電機供電，以驅(qū)動車輛行駛。這種動力系統(tǒng)在城市公交車上應(yīng)用的比較多，而在轎車上很少使用。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

2）并聯(lián)式混合動力電動汽車并聯(lián)式混合動力電動汽車是指車輛行駛所需的動力由驅(qū)動電機、發(fā)動機同時或單獨供給的混合動力電動汽車。并聯(lián)式混合動力電動汽車有兩套動力系統(tǒng)：燃油驅(qū)動系統(tǒng)和電驅(qū)動系統(tǒng)。兩套動力系統(tǒng)既可以單獨驅(qū)動車輛，也可以同時協(xié)調(diào)驅(qū)動車輛。并聯(lián)式混合動力電動汽車適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜的路況。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

3）混聯(lián)式混合動力電動汽車混聯(lián)式混合動力電動汽車是指同時具備串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的混合動力電動汽車?；炻?lián)式混合動力電動汽車動力系統(tǒng)的特點在于燃油驅(qū)動系統(tǒng)和電驅(qū)動系統(tǒng)各有一套機械變速機構(gòu)，兩套機構(gòu)通過齒輪系或行星齒輪機構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)發(fā)動機與驅(qū)動電機之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

與并聯(lián)式混合動力電動汽車相比，混聯(lián)式混合動力電動汽車可以更加靈活地根據(jù)工況來調(diào)節(jié)發(fā)動機和驅(qū)動電機的輸出功率。它既可以在串聯(lián)模式下工作，也可以在并聯(lián)模式下工作，同時兼顧了串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種混合動力電動汽車的特點。在車輛啟動和低速行駛時，車輛只靠驅(qū)動電機驅(qū)動車輛行駛；當(dāng)車速提高時，車輛由發(fā)動機和驅(qū)動電機共同分擔(dān)動力。這種混合動力電動汽車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

3）混聯(lián)式混合動力電動汽車任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

2.按照混合度分類

混合動力電動汽車按照混合度的不同，可分為微混合型混合動力電動汽車、輕度混合型混合動力電動汽車和重度混合（強混合）型混合動力電動汽車。1）微混合型混合動力電動汽車

微混合型混合動力電動汽車是以發(fā)動機為主要動力源，以驅(qū)動電機為輔助動力源，具備制動能量回收功能的混合動力電動汽車。一般情況下，混合度（驅(qū)動電機的峰值功率和總功率的比值）小于10%。

僅具有怠速啟停功能的混合動力電動汽車也可稱為微混合型混合動力電動汽車。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

2）輕度混合型混合動力電動汽車

輕度混合型混合動力電動汽車是以發(fā)動機為主要動力源，以驅(qū)動電機為輔助動力源，在車輛加速或爬坡時，驅(qū)動電機可向車輛行駛系統(tǒng)提供輔助驅(qū)動力矩的混合動力電動汽車。一般情況下，混合度為10%～30%。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

2）輕度混合型混合動力電動汽車

輕度混合型混合動力電動汽車在傳統(tǒng)燃油汽車的基礎(chǔ)上增加了怠速起停、加速助力、制動能量回收和行駛充電等功能，在城市循環(huán)工況下節(jié)油率可達20%～30%，目前技術(shù)比較成熟，應(yīng)用廣泛。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

3）重度混合型混合動力電動汽車

重度混合型混合動力電動汽車是以發(fā)動機和（或）驅(qū)動電機為動力源，且驅(qū)動電機可以獨立驅(qū)動車輛行駛的混合動力電動汽車。一般情況下，混合度大于30%。

與前兩種混合動力電動汽車不同的是，重度混合型混合動力電動汽車電驅(qū)動系統(tǒng)的功率強大，完全可以滿足車輛在起步和低速時的動力要求。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

3）重度混合型混合動力電動汽車

因此，重度混合型混合動力電動汽車無論是在起步還是在低速行駛狀態(tài)下都不需要啟動發(fā)動機，僅用驅(qū)動電機就可以勝任，在低速狀態(tài)下可將其視為一款純電動汽車。

重度混合型混合動力電動汽車一般采用200V以上的高壓驅(qū)動電機，混合度一般大于30%，甚至可以達到50%。隨著技術(shù)的發(fā)展，重度混合型混合動力電動汽車已逐漸成為混合動力電動汽車的主要發(fā)展方向。

任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

3.按照外接充電能力分類

混合動力電動汽車按照外接充電能力的不同，可分為可外接充電式混合動力電動汽車和不可外接充電式混合動力電動汽車。

1）可外接充電式混合動力電動汽車可外接充電式混合動力電動汽車是在正常使用情況下可從非車載裝置中獲取電能的混合動力電動汽車。目前較常見的插電式混合動力電動汽車就屬于此類型。

插電式混合動力電動汽車可以使用純電模式驅(qū)動車輛行駛，且純電續(xù)航能力較強；當(dāng)電能不足時，還可以使用重度混合模式驅(qū)動車輛行駛。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

2）不可外接充電式混合動力電動汽車不可外接充電式混合動力電動汽車是在正常使用情況下從車載燃料中獲取全部能量的混合動力電動汽車。

混合動力電動汽車還可以按照行駛模式的不同進行分類，可分為有手動選擇功能的混合動力電動汽車和無手動選擇功能的混合動力電動汽車。有手動選擇功能的混合動力電動汽車，車輛的行駛模式包括純電動模式、熱機模式和混合動力模式。（接下一頁）任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.2混合動力電動汽車的分類

無手動選擇功能的混合動力電動汽車，車輛的行駛模式可根據(jù)不同工況自動切換。

此外，還有一種增程式電動汽車，它在純電動模式下可以達到其所有的動力性能，但是當(dāng)車載可充電儲能系統(tǒng)無法滿足續(xù)駛里程的要求時，會打開車載輔助供電裝置為動力系統(tǒng)供電，以延長車輛的續(xù)駛里程。該車載輔助供電裝置與動力系統(tǒng)之間沒有傳動軸、傳動帶等傳動連接。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.3混合動力電動汽車的特點

混合動力電動汽車將發(fā)動機、驅(qū)動電機和動力蓄電池等組合在一起，并對它們進行良好的動力匹配及優(yōu)化，兼具了純電動汽車和傳統(tǒng)燃油汽車的優(yōu)點。1.與純電動汽車相比與純電動汽車相比，混合動力電動汽車具有以下優(yōu)點。（1）減少了電池模塊的數(shù)量，從而降低了車輛的整備質(zhì)量和生產(chǎn)成本。（2）延續(xù)了傳統(tǒng)燃油汽車成熟的驅(qū)動與控制技術(shù)，適合量產(chǎn)，從而降低了制造成本。（3）車輛的續(xù)駛里程和動力性可達到傳統(tǒng)燃油汽車的水平。（4）借助發(fā)動機的動力，可帶動壓縮機、真空泵及其他輔助設(shè)備，不用消耗動力蓄電池的電能，同時還保證了車輛的舒適性。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.3混合動力電動汽車的特點

2.與傳統(tǒng)燃油汽車相比

與傳統(tǒng)燃油汽車相比，混合動力電動汽車具有以下優(yōu)點。

（1）可使發(fā)動機在最佳效率區(qū)域穩(wěn)定運行，避免或減少了發(fā)動機在變工況下的不良運行。（2）可實現(xiàn)純電驅(qū)動，提升了車輛的低速性能。（3）可實現(xiàn)制動能量回收，進一步降低車輛的能耗和污染物排放。（4）可滿足日益嚴格的環(huán)保法規(guī)要求。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車6.1.3混合動力電動汽車的特點

混合動力電動汽車由于兼具純電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的優(yōu)點，可以實現(xiàn)續(xù)駛里程長、節(jié)能環(huán)保的雙重目標，因此具有很好的市場發(fā)展前景。近年來，各大汽車企業(yè)不斷投入研發(fā)力量，使得混合動力技術(shù)有了飛速發(fā)展。大力發(fā)展混合動力電動汽車，不僅是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重要舉措，還是貫徹新發(fā)展理念、推動經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇?；旌蟿恿﹄妱悠嚨慕M成課堂總結(jié)混合動力電動汽車的分類任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車混合動力電動汽車的特點課后作業(yè)（1）簡述混合動力電動汽車的組成。任務(wù)6.1

認識混合動力電動汽車

6.2項目6分析混合動力電動汽車的工作原理混合動力電動汽車任務(wù)導(dǎo)入冬天到了，天氣越來越冷，小軍想買一輛混合動力電動汽車用于接送孩子上下學(xué)。小軍在網(wǎng)上查找了混合動力電動汽車的相關(guān)資料，了解到混合動力電動汽車有多種驅(qū)動模式，而且不同的驅(qū)動模式對動力系統(tǒng)的要求不一樣，舒適度也不一樣。于是，小軍決定到4S店體驗一下。4S店的銷售人員根據(jù)小軍的使用需求給小軍提了很多建議，并推薦了幾款混合動力電動汽車。小軍在詳細了解各個車型的結(jié)構(gòu)及優(yōu)缺點后，如愿購買了一款自己特別滿意的混合動力電動汽車。

知識與技能要求想一想

本任務(wù)要求學(xué)生從串聯(lián)式混合動力電動汽車、并聯(lián)式混合動力電動汽車、混聯(lián)式混合動力電動汽車三個方面分析混合動力電動汽車的工作原理，知識與技能要求如表6-4所示。

1.串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作原理串聯(lián)式混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電機和動力蓄電池等部件組成，如圖所示。其中，發(fā)動機僅用于驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電，發(fā)電機發(fā)出的部分電能用于向動力蓄電池供電，以延長混合動力電動汽車的續(xù)駛里程。另外，動力蓄電池還可以單獨向驅(qū)動電機供電來驅(qū)動電動汽車，使混合動力電動汽車在“零排放”狀態(tài)下行駛。任務(wù)6.2

分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車

串聯(lián)式混合動力電動汽車動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)掃

一

掃

混合動力電動汽車的工作原理串聯(lián)式混合動力電動汽車的動力傳遞流程如圖所示。

從圖中可以看出，發(fā)電機直接與發(fā)動機連接，以產(chǎn)生電能，電能經(jīng)整流變換器、控制器整流變換后輸送至驅(qū)動電機，或由整流變換器整流變換后直接對動力蓄電池充電；驅(qū)動電機直接與驅(qū)動橋相連，輸出車輛行駛所需的動力。當(dāng)動力蓄電池的SOC降到一個預(yù)定值時，發(fā)電機開始對動力蓄電池進行充電，以延長混合任務(wù)6.2

分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車串聯(lián)式混合動力電動汽車的動力傳遞流程動力電動汽車的續(xù)駛里程。發(fā)動機與動力系統(tǒng)并沒有機械地連接在一起，這樣可以很大程度地減少發(fā)動機的瞬態(tài)響應(yīng)，從而可對發(fā)動機進行最優(yōu)的噴油和點火控制，使其工作在最佳工況點附近。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車串聯(lián)式混合動力電動汽車的車載能量源包括燃油的化學(xué)能和動力蓄電池的電能，但動力裝置單一。2.串聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動模式串聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動模式主要有純電驅(qū)動模式、純發(fā)動機驅(qū)動模式、混合驅(qū)動模式等。1）純電驅(qū)動模式當(dāng)車輛負荷較小且動力蓄電池電量充足時，動力蓄電池單獨向驅(qū)動電機供電，以驅(qū)動車輛行駛。純電驅(qū)動模式下發(fā)動機不啟動，可以實現(xiàn)“零排放”。

任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車2.串聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動模式

2）純發(fā)動機驅(qū)動模式當(dāng)車輛負荷較大，但所需的驅(qū)動功率不超過發(fā)動機的最大功率時，由發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，將電能提供給驅(qū)動電機，以驅(qū)動車輛行駛。3）混合驅(qū)動模式當(dāng)車輛在加速、爬坡、大負荷運行等工況下行駛時，發(fā)動機帶動發(fā)電機產(chǎn)生的電能直接流向驅(qū)動電機，同時動力蓄電池也向驅(qū)動電機供電，驅(qū)動車輛行駛。此模式可以使混合動力電動汽車的動力性能達到最大。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車3.串聯(lián)式混合動力電動汽車的特點

1）優(yōu)點

（1）污染物排放少。串聯(lián)式混合動力電動汽車采用純電模式行駛時，會關(guān)閉發(fā)動機，只用動力蓄電池的電力驅(qū)動車輛，可以實現(xiàn)“零排放”。發(fā)動機-發(fā)電機組所發(fā)出的電能向動力蓄電池充電，發(fā)動機獨立工作在高效率區(qū)域用于補充動力蓄電池的電能或直接為驅(qū)動電機供電，可以增加續(xù)駛里程，減少有害氣體排放。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車1）優(yōu)點

（2）驅(qū)動形式多樣。串聯(lián)式混合動力電動汽車可采用驅(qū)動電機驅(qū)動或輪轂電機驅(qū)動。根據(jù)布置方式的不同，串聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動形式還有前輪驅(qū)動、后輪驅(qū)動、四輪驅(qū)動等。

（3）布置方便。串聯(lián)式混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)只有驅(qū)動電機的電驅(qū)動系統(tǒng)，其特點更趨近于純電動汽車。由于驅(qū)動電機與發(fā)動機沒有機械連接，因此，機械結(jié)構(gòu)布置起來更方便。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車3.串聯(lián)式混合動力電動汽車的特點

2）缺點

（1）對驅(qū)動電機、發(fā)動機-發(fā)電機組的要求高。在串聯(lián)式混合動力電動汽車上，由于驅(qū)動電機的功率需要滿足車輛在行駛中的最大功率需求，因此車輛需要一個功率較大的發(fā)動機-發(fā)電機組，且其外形尺寸和質(zhì)量都較大。

（2）能量轉(zhuǎn)換效率低。串聯(lián)式混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)所需要的能量通過化學(xué)能→機械能→電能→機械能轉(zhuǎn)換而來，整個過程的能量損失較大。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車2）缺點

（3）對動力蓄電池要求高。動力蓄電池的充放電循環(huán)決定了其使用壽命。為了保護動力蓄電池，使其獲得更好的性能和更長的使用壽命，車輛要根據(jù)動力蓄電池SOC的變化自動啟動或關(guān)閉發(fā)動機-發(fā)電機組，以避免動力蓄電池過充電或過放電，因此串聯(lián)式混合動力電動汽車對動力蓄電池的質(zhì)量及發(fā)動機-發(fā)電機組與動力蓄電池之間的搭配要求較高。

任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.1串聯(lián)式混合動力電動汽車1.并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作原理并聯(lián)式混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、驅(qū)動電機、動力蓄電池和變速器等部件組成，如圖所示。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車

并聯(lián)式混合動力電動汽車動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)并聯(lián)式混合動力電動汽車有多種結(jié)構(gòu)形式，可以根據(jù)需要進行選擇。并聯(lián)式混合動力電動汽車有發(fā)動機和驅(qū)動電機兩套獨立的動力系統(tǒng)，它們可以分開工作，也可以一起協(xié)調(diào)工作。因此，并聯(lián)式混合動力電動汽車可以在工況比較復(fù)雜的情況下使用，應(yīng)用范圍較廣。1.并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作原理

并聯(lián)式混合動力電動汽車的動力傳遞流程如圖所示。發(fā)動機和驅(qū)動電機通過變速器同時與驅(qū)動橋相連接，輸出車輛行駛時所需的動力。發(fā)動機可以用驅(qū)動電機來平衡其所受的載荷，使其能在高效率區(qū)域工作，因為通常工作在滿負荷（中等轉(zhuǎn)速）下的發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性最好。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車并聯(lián)式混合動力電動汽車的動力傳遞流程1.并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作原理當(dāng)車輛在較小載荷下工作時，并聯(lián)式混合動力電動汽車可以關(guān)閉發(fā)動機而只用驅(qū)動電機來驅(qū)動車輛行駛；或者增加發(fā)動機的負荷使驅(qū)動電機同時也作為發(fā)電機，給動力蓄電池充電（即一邊驅(qū)動車輛行駛，一邊充電）。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車2.并聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動模式并聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動模式主要有純電驅(qū)動模式、純發(fā)動機驅(qū)動模式、混合驅(qū)動模式等。1）純電驅(qū)動模式

當(dāng)車輛在起步、低速運行等工況下，且動力蓄電池電量充足時，發(fā)動機關(guān)閉，由動力蓄電池提供能量，由驅(qū)動電機驅(qū)動車輛行駛。此模式可以使發(fā)動機避開低效、高排放量的工作區(qū)。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車2）純發(fā)動機驅(qū)動模式當(dāng)車輛高速平穩(wěn)運行，或者行駛在郊區(qū)等對排放要求不高的地方時，可由發(fā)動機單獨工作驅(qū)動車輛行駛。此模式可以使發(fā)動機工作在高效率區(qū)域，燃油經(jīng)濟性好、傳動效率高。3）混合驅(qū)動模式當(dāng)車輛急加速或者爬坡時，發(fā)動機和驅(qū)動電機均處于工作狀態(tài)，動力蓄電池向驅(qū)動電機提供能量，驅(qū)動電機作為輔助動力源協(xié)助發(fā)動機，提供車輛急加速或者爬坡時所需的功率。此模式可以使混合動力電動汽車的動力性能處于最佳狀態(tài)。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車

從概念上講，并聯(lián)式混合動力電動汽車屬于電力輔助型燃油汽車，當(dāng)其發(fā)動機提供的功率大于驅(qū)動車輛所需的功率時，其驅(qū)動電機將工作在發(fā)電機狀態(tài)，將多余的能量充入動力蓄電池。與串聯(lián)式混合動力電動汽車比較，并聯(lián)式混合動力電動汽車的發(fā)動機和驅(qū)動電機的體積要小一些。3.并聯(lián)式混合動力電動汽車的特點

1）優(yōu)點（1）燃油經(jīng)濟性好。并聯(lián)式混合動力電動汽車有兩套動力系統(tǒng)，可根據(jù)實際工況選擇不同的動力輸出方式，避免能量在多次轉(zhuǎn)換中的浪費，提高燃油經(jīng)濟性。（2）動力性好。當(dāng)車輛高負荷運行時，發(fā)動機和驅(qū)動電機通過動力耦合，同時驅(qū)動車輛，使車輛具有良好的動力性。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車1）優(yōu)點（3）穩(wěn)定性較高。當(dāng)一套動力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以啟用另一套動力系統(tǒng)，從而保證車輛的正常運行。（4）驅(qū)動電機功率較小。由于發(fā)動機可以單獨或和驅(qū)動電機共同驅(qū)動車輛，因此可以選擇功率較小的驅(qū)動電機。（5）動力蓄電池的容量較小。驅(qū)動電機作為輔助動力，其所需的動力蓄電池容量較小。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車3.并聯(lián)式混合動力電動汽車的特點

2）缺點（1）排放性相對較差。由于不同驅(qū)動模式之間的切換，會使發(fā)動機頻繁出現(xiàn)點火、啟動、熄火等情況，因此發(fā)動機不能穩(wěn)定工作在高效區(qū)域，致使整車的排放性較差。（2）整車布置較復(fù)雜。發(fā)動機和驅(qū)動橋之間存在機械連接，考慮到兩種動力的耦合，整車布置較復(fù)雜。

任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車2）缺點（3）控制策略較復(fù)雜。并聯(lián)式混合動力電動汽車具有多種驅(qū)動模式，需要實現(xiàn)多種驅(qū)動模式之間的切換及兩種動力之間的耦合，控制策略比較復(fù)雜。

（4）純電驅(qū)動模式下續(xù)駛里程較短。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.2并聯(lián)式混合動力電動汽車1.混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作原理

混聯(lián)式混合動力電動汽車的動力系統(tǒng)主要由發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電機、行星齒輪機構(gòu)、動力耦合器、動力蓄電池等部件組成，如圖所示。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.3混聯(lián)式混合動力電動汽車混聯(lián)式混合動力電動汽車動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

發(fā)動機發(fā)出的功率一部分通過行星齒輪機構(gòu)輸送給驅(qū)動橋，另一部分則驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電。發(fā)電機發(fā)出的電能可輸送給驅(qū)動電機或動力蓄電池，驅(qū)動電機產(chǎn)生的驅(qū)動力矩通過動力耦合器傳送給驅(qū)動橋?；炻?lián)式混合動力電動汽車的控制策略是：當(dāng)車輛低速行駛時，動力系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；當(dāng)車輛高速穩(wěn)定行駛時，動力系統(tǒng)主要以并聯(lián)方式工作。

1.混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作原理

目前，混聯(lián)式混合動力電動汽車一般采用行星齒輪機構(gòu)作為動力分配裝置。有一種性能較好的混聯(lián)式結(jié)構(gòu)是將發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電機通過一個行星齒輪裝置連接起來，動力從發(fā)動機輸出到與其相連的行星架，行星架將一部分轉(zhuǎn)矩傳送到發(fā)電機，另一部分傳送到傳動軸，同時發(fā)電機也可以通過逆變器為驅(qū)動電機供電，來驅(qū)動傳動軸。此時車輛并不是串聯(lián)式或并聯(lián)式，而是兩種驅(qū)動形式同時存在，其動力傳遞流程如圖所示。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.3混聯(lián)式混合動力電動汽車混聯(lián)式混合動力電動汽車的動力傳遞流程1.混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作原理

混聯(lián)式混合動力電動汽車充分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動力電動汽車的優(yōu)點，能夠使發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電機等設(shè)備進行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了系統(tǒng)在復(fù)雜工況下可處于最優(yōu)工作狀態(tài)，這樣就更容易實現(xiàn)污染物排放和油耗的控制目標。因此，混聯(lián)式混合動力電動汽車是最具影響力的混合動力電動汽車。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.3混聯(lián)式混合動力電動汽車2.混聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動模式

混聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動模式主要有純電驅(qū)動模式、純發(fā)動機驅(qū)動模式、混合驅(qū)動模式等。1）純電驅(qū)動模式純電驅(qū)動模式是指車輛由動力蓄電池向驅(qū)動電機供電，驅(qū)動電機通過動力耦合器驅(qū)動車輛行駛。此模式下，發(fā)動機、發(fā)電機處于關(guān)閉狀態(tài)。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.3混聯(lián)式混合動力電動汽車2）純發(fā)動機驅(qū)動模式純發(fā)動機驅(qū)動模式是指車輛的驅(qū)動功率僅由發(fā)動機提供，動力蓄電池既不從傳動系統(tǒng)中獲取能量也不為其供電。此模式下，驅(qū)動電機、發(fā)電機處于關(guān)閉狀態(tài)。3）混合驅(qū)動模式混合驅(qū)動模式是指車輛的驅(qū)動功率由動力蓄電池和發(fā)動機共同提供，并通過動力耦合器耦合，然后向機械傳動裝置提供動力，驅(qū)動車輛行駛。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.3混聯(lián)式混合動力電動汽車3.混聯(lián)式混合動力電動汽車的特點1）優(yōu)點（1）排放污染小?；炻?lián)式混合動力電動汽車具有多種驅(qū)動模式，能保證發(fā)動機工作在最佳區(qū)域，較大限度地降低有害氣體的排放。（2）燃油經(jīng)濟性較好。在低速運行時，動力系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式運行，使車輛具有較好的燃油經(jīng)濟性。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.3混聯(lián)式混合動力電動汽車1）優(yōu)點（3）動力性較好。在加速或高速運行時，動力系統(tǒng)主要以并聯(lián)方式運行，發(fā)動機和驅(qū)動電機同時提供動力，使車輛具有較好的動力性。（4）舒適性較好。在車輛啟動及中低速運行時，驅(qū)動電機單獨驅(qū)動車輛行駛，減少了噪聲，使車輛具有較好的舒適性。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.3混聯(lián)式混合動力電動汽車2）缺點（1）整車布置較復(fù)雜?；炻?lián)式混合動力電動汽車有兩套動力系統(tǒng)，且發(fā)動機和驅(qū)動橋之間存在機械連接，考慮到兩種動力的耦合，整車布置較復(fù)雜。（2）控制策略較復(fù)雜?；炻?lián)式混合動力電動汽車對驅(qū)動模式切換及動力耦合的控制較復(fù)雜。（3）技術(shù)難度大、成本高。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.3混聯(lián)式混合動力電動汽車

三種混合動力電動汽車的特點比較如表所示。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.3混聯(lián)式混合動力電動汽車混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)包括驅(qū)動電機及其控制技術(shù)、動力蓄電池技術(shù)、能量管理策略、動力傳動系統(tǒng)參數(shù)匹配、制動能量回收技術(shù)、先進車輛控制技術(shù)等。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

1.驅(qū)動電機及其控制技術(shù)對于混合動力電動汽車來說，驅(qū)動電機的重要性與發(fā)動機是等同的。混合動力電動汽車對驅(qū)動電機的要求是能量密度高、體積小、質(zhì)量輕、效率高。驅(qū)動電機的控制技術(shù)涉及大功率電子器件、變換器、微處理器等相關(guān)技術(shù)，以及驅(qū)動電機控制策略等。高性能的大功率電子器件仍處于研究中，并且向微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)集成的第四代功率集成電路方向發(fā)展。變換器所采用的能量變換技術(shù)可分為DC/DC直流斬波技術(shù)和DC/AC逆變技術(shù)，分別用于直流和交流驅(qū)動電機，它們會隨著大功率電子器件的發(fā)展而發(fā)展。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

1.驅(qū)動電機及其控制技術(shù)控制驅(qū)動電機的微處理器主要有單片機和DSP芯片兩種，目前驅(qū)動電機控制專用DSP芯片已被廣泛采用，而將微處理器與功率器件集成到一塊芯片上（即PTC芯片）是目前的研究熱點。當(dāng)前常規(guī)的驅(qū)動電機控制方法，如矢量控制、變壓變頻控制、模型參考自適應(yīng)控制、直接轉(zhuǎn)矩控制、自調(diào)整控制等，都已被用到混合動力電動汽車的驅(qū)動電機控制中。從目前的實踐看，矢量控制是比較好的控制方法。此外，近年來興起的變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制及專家系統(tǒng)控制等新興控制方法也不斷地應(yīng)用于混合動力電動汽車中，效果也較為理想。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

2.動力蓄電池技術(shù)

動力蓄電池是混合動力電動汽車的基本組成單元，其性能會直接影響驅(qū)動電機的性能，進而影響整車的燃油經(jīng)濟性和排放性。混合動力電動汽車使用的動力蓄電池工作負荷大，對功率密度要求較高，但體積和容量小，而且動力蓄電池的SOC工作區(qū)間較窄，對循環(huán)壽命要求高。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

動力蓄電池要配備BMS，以對其進行全面、準確地管理，使其發(fā)揮出最佳的效能。一般來說，BMS要涵蓋以下幾個方面的功能。（1）能夠科學(xué)、準確地計算出動力蓄電池的SOC工作區(qū)間。（2）能夠?qū)崟r監(jiān)控電池單體或電池模塊的溫度、電壓等數(shù)據(jù)及其變化情況。

（3）能夠明確動力蓄電池在目標時間內(nèi)的工作極限，并將結(jié)果反饋給車輛電控單元（ECU）。（4）能夠有效地進行動力蓄電池的熱管理。（5）能夠?qū)崟r監(jiān)控動力蓄電池出現(xiàn)的電壓失衡問題，并能對其進行校正。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

能否開發(fā)出適合混合動力電動汽車的專用動力蓄電池是決定混合動力電動汽車能否大量推廣使用的重要因素之一。全面、準確地對動力蓄電池進行管理，是決定動力蓄電池發(fā)揮出最佳效能的關(guān)鍵條件。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

3.能量管理策略

混合動力電動汽車能量管理策略的控制目標是根據(jù)駕駛員的操作，如對加速踏板、制動踏板、變速桿的操作等，判斷駕駛員的駕駛意圖，在滿足駕駛員需求的前提下，將輸出功率科學(xué)地分配給驅(qū)動電機、發(fā)動機、動力蓄電池等動力設(shè)備，實現(xiàn)能量的最優(yōu)分配，并獲得最佳的燃油經(jīng)濟性和排放性。

任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

混合動力電動汽車的結(jié)構(gòu)形式不同，能量管理策略也不同。下面進行簡單介紹。

1）串聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略由于串聯(lián)式混合動力電動汽車的發(fā)動機與車輛行駛工況沒有直接聯(lián)系，因此其能量管理策略的目標主要是使發(fā)動機工作在最佳效率區(qū)和排放區(qū)。為了優(yōu)化能量分配、提升整體效率，還應(yīng)考慮動力蓄電池、驅(qū)動電機和發(fā)電機等動力設(shè)備的影響。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

串聯(lián)式混合動力電動汽車有以下三種基本的能量管理策略。恒溫器式策略功率跟蹤式策略基本規(guī)則式策略任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

（1）恒溫器式策略

恒溫器式策略主要是依據(jù)動力蓄電池相關(guān)的驅(qū)動需求所提出的一種能量管理策略。當(dāng)動力蓄電池SOC低于設(shè)定的下限值時，啟動發(fā)動機，使發(fā)動機在最低油耗或排放點按照恒定功率模式輸出，在驅(qū)動車輛行駛的同時，還對動力蓄電池充電；當(dāng)動力蓄電池SOC上升到所設(shè)定的上限值時，發(fā)動機關(guān)閉，由動力蓄電池為驅(qū)動電機供電，驅(qū)動車輛行駛。

恒溫器式策略的優(yōu)點是發(fā)動機效率高、污染物排放少；缺點是能量轉(zhuǎn)換效率較低，且頻繁充放電會降低動力蓄電池的使用壽命。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

（2）功率跟蹤式策略

功率跟蹤式策略是使發(fā)動機全程跟蹤車輛功率需求的一種策略，只有當(dāng)動力蓄電池SOC高于設(shè)定的上限值，且滿足車輛需求的功率僅由動力蓄電池提供時，發(fā)動機才關(guān)閉或怠速運行。功率跟蹤式策略的優(yōu)點是能量轉(zhuǎn)換效率高，缺點是發(fā)動機的效率和排放性不如恒溫器式策略。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

（3）基本規(guī)則式策略基本規(guī)則式策略綜合了恒溫器式策略和功率跟蹤式策略的優(yōu)點，可以充分利用發(fā)動機和動力蓄電池的高效率工作區(qū)，保證了整車的效率。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

2）并聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略并聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略是基于轉(zhuǎn)矩的控制策略，主要有以下幾種類型。1234并聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略模糊管理策略瞬時優(yōu)化策略全局最優(yōu)策略靜態(tài)邏輯門限策略任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

（1）靜態(tài)邏輯門限策略

靜態(tài)邏輯門限策略主要通過對門限值（如車速、動力蓄電池SOC上下限等）的設(shè)定，實現(xiàn)對發(fā)動機工作區(qū)間的實時限制，從而提高車輛的整體性能。靜態(tài)邏輯門限策略實現(xiàn)簡單，但由于其主要依靠工程經(jīng)驗設(shè)置門限參數(shù)，因此無法保證車輛具有最優(yōu)的燃油經(jīng)濟性，而且這些靜態(tài)參數(shù)不能適應(yīng)工況的動態(tài)變化，無法使整車運行效率達到最大。

任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

（2）瞬時優(yōu)化策略

瞬時優(yōu)化策略是通過對不同節(jié)點的污染物排放和油耗水平進行實時監(jiān)控來確定最佳的工作方式和工作參數(shù)，從而實現(xiàn)瞬時優(yōu)化控制的。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

（3）全局最優(yōu)策略

全局最優(yōu)策略是通過對控制理論和控制方法進行合理有效的調(diào)整，最終實現(xiàn)有效調(diào)整整車污染物排放和油耗的目標。

全局最優(yōu)策略實現(xiàn)了真正意義上的最優(yōu)化，但該策略并不具有實際應(yīng)用價值。因為在目前的全局最優(yōu)策略中，車輛的行程必須是已知的，而實際上車輛的行程往往是無法預(yù)知的，因此該策略只限于理論研究。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

（4）模糊管理策略

模糊管理策略是基于模糊控制方法來確定混合動力電動汽車動力系統(tǒng)的工作模式和功率分配方式的，是將“專家”的知識以規(guī)則的形式輸入到模糊控制器中，模糊控制器將輸入量（如車速、動力蓄電池SOC上下限等）模糊化，然后基于設(shè)定的控制規(guī)則來完成決策，以實現(xiàn)對混合動力系統(tǒng)的合理控制，從而提高車輛的整體性能。

模糊管理策略可以實現(xiàn)不同影響因素的折中處理，魯棒性好，但由于模糊控制器的建立主要依靠經(jīng)驗，因此很難獲得全局最優(yōu)能量管理。任務(wù)6.2分析混合動力電動汽車的工作原理6.2.4混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)

3）混聯(lián)式混合動力電動汽車的能量管理策略

混聯(lián)式混合動力電動汽車由于采用了特有的行星齒輪機構(gòu)，所以除了采用上述常用的能量管理策略外，還采用了一些特有的能量管理策略，如發(fā)動機恒定工作點策略和發(fā)動機最優(yōu)工作曲線策略。

（1）發(fā)動機恒定工作點策略

由于采用了行星齒輪機構(gòu)，發(fā)動機轉(zhuǎn)速可以獨立于車速變化，這樣可使