混动汽车构造与工作原理

第二章混合动力汽车构造与工作原理§1-1混合动力汽车的基本概念与分类§1-2典型混合动力电动汽车结构§1-3混合动力汽车的电能储存装置§1-4混合动力汽车的驱动电机混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理§1-1混合动力汽车的基本概念与分类混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理一、新能源汽车新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车。根据《节能与新能源汽车产业发展规划（2012―2020年）》所指新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。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。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理二、电动汽车电动汽车指以电机驱动，从车载电源获得动力，并且满足道路交通安全法规的车辆。根据《电动汽车科技发展“十二五”专项规划》，电动汽车按动力电气化水平分为两类：一类是全部或大部分工况下主要由电机提供驱动功率的电动汽车（称为“纯电驱动”电动汽车，例如纯电动汽车、插电式电动汽车、增程式电动汽车以及燃料电池电动汽车）；另一类是动力蓄电池容量较小，大部分工况下主要由内燃机提供驱动功率的电动汽车（称为常规混合动力电动汽车）。这表明常规混合动力汽车不是新能源汽车，实际上是一种节能汽车，它还没有改变用内燃机做主驱动的设计。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理三、混合动力车辆的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：①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；混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理②这些能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置吸取能量；③从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的。如果可逆的储能装置供应的是电能时，则称作混合动力电动车。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理四、液压蓄能式混合动力汽车HHVHHV最初由VolvoFlygmotor在20世纪80年代开发，其主要应用于巴士、货车等重型车辆。HHV使用的动力是液力马达及传统的燃油（气）车的发动机。液力系统主要由液压泵（马达）、液力储存器和液体罐等组成。HHV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。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理五、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。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理六、混合动力电动汽车的发展1.国外混合动力汽车的技术发展状况（1）日本从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力电动汽车方面，日本居世界领先地位（2）欧美等国混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理2.我国混合动力汽车的发展现状目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主。一汽研发的红旗HQ3于2006年投产；而广州本田更是紧跟丰田的步伐，也推出了多款混合动力车；上汽集团与通用签署协议，将联手开发混合动力轿车和公交客车；上海别克君越eco-hybrid油电混合动力车是国内第一款中高档量产混合动力车型。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理3.混合动力电动汽车的优点（1）与纯电动汽车比较①整车重量小（由于电池的容量减小）；②汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平；③保证驾车和乘坐的舒适性（空调、暖风、动力转向的使用）。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理（2）与内燃机汽车比较①可使原动机在最佳的工况区稳定运行，从而降低排污和油耗；②在人口密集的商业区、居民区等地可用纯电动方式驱动车辆，实现“零排放”；③通过电动机回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低汽车的能量消耗和排放污染。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理4.混合动力电动汽车的技术发展表现（1）轿车混合动力系统的模块化愈加明显，逐步推进汽车动力的电气化。（2）城市客车混合动力系统出现平台化趋势。（3）插电式混合动力技术越来越引起人们的关注。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理七、插电式混合动力汽车丰田普锐斯并联式Plug-in混合动力系统混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理1.国外插电式混合动力汽车技术发展状况（1）日本第四代普锐斯等（2）美国通用VOLT（3）欧洲混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理2.中国插电式混合动力汽车技术发展状况中国在P1ug-in混合动力电动汽车领域的研究起步较晚，但进展较快。如奇瑞、长安、天津清源、南车时代电动、东风电动、五洲龙、比亚迪等。上汽荣威550插电式混合动力轿车计划在2012年量产，该车基于荣威550自主开发，搭载1.5VCT发动机，应用了混合动力系统、整车电转向系统、电空调系统和热管理系统。采用磷酸铁锂电池，节油率超过50%，百公里综合油耗2.5L，满足国5排放标准。比亚迪秦混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理3.插电式混合汽车的优点（1）在局部地区或短距离上下班行驶，可以作为纯电动汽车使用，用家里的电源对车上电池充电，不使用汽油。（2）利用晚上电网的低谷电对电池充电，可以提高电网效率。（3）加满油箱，PHEV行驶里程可以与混合动力汽车和内燃机汽车相媲美。（4）车辆寿命期间的维修成本低。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理八、混合动力电动汽车的类型1.按照动力系统结构形式划分（1）串联式混合动力电动汽车（2）并联式混合动力电动汽车（3）混联式混合动力电动汽车混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理2.按照混合度划分（1）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（3）重度混合（强混合）型混合动力电动汽车混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理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（2）非外接充电型混合动力电动汽车混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理4.按照行驶模式的选择方式划分（1）有手动选择功能的混合动力电动汽车（2）无手动选择功能的混合动力电动汽车混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理5.其他划分型式（1）按照可再充电能量储存系统不同可以划分为(但不限于)以下类型：①动力蓄电池混合动力电动汽车②超级电容器混合动力电动汽车③机电飞轮混合动力电动汽车④动力蓄电池与超级电容器组合式混合动力电动汽车（2）混合动力电动汽车按照其技术特征、燃料类型、功能结构和车辆用途等因索还可有其他划分型式。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理§1-2典型混合动力电动汽车结构混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理一、串联式混合动力汽车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-减速器混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理2.串联式混合动力驱动系统的三种基本控制模式（1）主要利用电池来驱动车辆，仅当SOC降低到最小限值时，发动机才起动，发动机在最高效率区以输出恒定功率的方式工作，当SOC回升到最大限值时发动机关机。（2）“负荷跟随”控制模式。（3）上述两种控制模式的一个折中方案。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理3.通用汽车公司Series-SHEV汽车的结构组成通用汽车公司的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-发动机混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理4.串联式混合动力驱动系统的优点与缺点（1）串联式混合动力驱动系统的优点1）能运行在其转矩-转速特性图上的任何工作点，而且能始终在最佳的工作区域内稳定运行，因此，发动机具有良好的经济性和低的排放性能。此外，发动机从驱动轮上的机械解耦，使高速发动机能够得到应用。2）整车的结构布置自由度较大，各种驱动系统元件可以放在最适合于它的位置。3）由于电动机的功率大，制动能量回收的潜力大，可以提高能量利用效率。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理4.串联式混合动力驱动系统的优点与缺点（2）串联式混合动力驱动系统的缺点1）发动机输出的能量利用率比较低。串联混合动力系统的发动机能保持在最佳工作区域内稳定运行，这一特点的优越性主要表现在低速、加速等工况，而在汽车中、高速行驶时，由于其电传动效率较低，抵消了发动机效率高的优点。2）电动机的功率要足够大。3）电动机和动力蓄电池的体积和重量都较大，使得整车重量较大。串联式混合动力电动汽车更适用于经常在市内低速运行的工况，而不适合高速公路行驶工况。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理二、并联式混合动力汽车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-减速器混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理2.并联式混合动力驱动系统典型工作模式的功率流（1）车辆起动、低速及轻载行驶时，发动机关闭，车辆由电机驱动，为纯电动工况纯电动工作模式混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理混合动力（2）车辆起动、低速及轻载行驶时，发动机关闭，车辆由电机驱动，为纯电动工况。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理向蓄电池充电（3）在车辆行驶过程中，当车载电池组电量过低时，发动机在驱动车辆行驶的同时向电池补充充电。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理制动能量回收（4）车辆减速及制动时，电机以发电机模式工作，回收车辆制动能量向电池充电混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理3.并联式混合动力驱动系统两种基本控制模式（1）发动机辅助混合动力模式这种模式主要利用电池-电机系统来驱动车辆，仅当以较高的巡航速度行驶、爬坡和急加速时才使发动机起动。这种控制模式的优点是大多数情况下车辆都是用电池的电能来工作，车辆的排放和燃油消耗较少，同时发动机的起动机可以取消而利用车辆运动的惯性力起动发动机。这种控制模式的缺点是，由于发动机每次关机期间，发动机和催化转化装置的温度降低而导致它们的效率降低，尾气排放增加。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理3.并联式混合动力驱动系统两种基本控制模式（2）电机辅助混合动力模式这种模式主要利用发动机来驱动车辆，电机只在两种状态下使用：一是用于瞬间加速和爬坡需要峰值功率时，可使发动机工作在最高效率区间，以降低排放和减少燃油消耗；二是在车辆减速制动时电机被用来回收车辆的制动动能对电池进行充电。这种模式的主要缺点是车辆不具备纯电动模式，在行驶过程中若经常加速，电池的电能消耗到最低限度，则会失去电机辅助能力，驾驶员会感到车辆动力性能有所降低。混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理4.日产风雅混合动力汽车混合动力系统（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-锂离子蓄电池混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理（2）工作过程1）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-逆变器混合动力汽车构造与工作原理第二章混合动力汽车构造与工作原理一般行驶时混合动力系统的工作过程1-