混合动力

混合动力汽车讨论混合动力车辆历史1混合动力分类2混合动力主要部件3前景及讨论4电动车时间：1834发明人：斯塔夫·特鲁夫国籍：美国动力：直流电机第一辆车内燃机汽车时间：1886发明人：卡尔·本茨国籍：德国动力：汽油机一.混合动力车辆历史电能电池容量充电时间电机转速、扭矩控制两种能源石油油箱内燃机“变速箱”--1889如何解决电池的短板？---混合动力依靠发动机提供电能1905，第一篇混合动力专利混合动力汽车发展历史19世纪末，大部分汽车是纯电动汽车，大约同一时间，ICE也诞生1905年，H.Piper首次申请混合动力汽车设计专利1920年，被ICE超越，基本被淘汰。1980年，IGBT使现代混合动力汽车的发展成为可能石油危机、排放、环境石油价格如何省油？发动机方面：1.提高发动机热效率2.燃料替代--天然气、氢气3.增加储能部件—液压蓄能、超级飞轮能源替代----电能电能转机械能——成熟异步电机、永磁同步、磁阻、无刷直流；电能存储装置——发展中电池、超级电容；混合动力折衷1串联2并联3混联二.混合动力分类串联系统发动机发电机电池电动机车轮发动机始终工作在高效区增加了两套大功率电机、电池，但输出到车轮的功率没有增加并联系统发动机和电机同时提供动力，扭矩叠加发动机电机电池车轮变速箱离合器离合器接合，发动机与电机转速相同混联系统双电机行星轮结构，无传统的变速箱能量-+停止开始行驶全加速正常行驶制动行驶动力提供能量储存制动能量回收发动机输出动力动力不足时补充HV电池混和动力汽车更具燃油经济性的原因最大车速最大巡航车速驱动力车速发动机+电动机EV模式驾驶加速全加速常规车辆驱动力车速1st2nd3rd4th5th混合动力如何省油？1.发动机燃烧效率低的时候使用电能；2.发动机可以熄火的时候，熄火（等红绿灯、堵车）；3.刹车时，动能转化成电能；4.对发动机进行改造，牺牲低速性能，提高高速性能（阿特金森循环）；5.内燃机技术进步（可变进排气门、低负荷时关闭部门气缸）跑高速不省油自动停止（AutoStop）Powerfulelectricmotor/generators大功率的电动/发电机ICE(HEV)--AutoStop自动停止:Coast-down汽车下坡Stop汽车停止Auto-Start自动启动再生制动（RegenerativeBraking）非混合动力汽车刹车时汽车的动能热能混合动力汽车刹车或下坡时汽车的动能电能发动机改进（EngineModifications）电动机提供辅助动力驱动汽车体积小、功率小的发动机可应用在HEVActiveFuelManagement智能燃油管理(非混合动力车在发动机高转速下可应用)Torque-Smoothing转矩平滑AFM模式开始在发动机较低转速下应用LateIntakeValveClosing进气门延时关闭1800-2400rpm效率10%扭矩输出压缩比13:1（理论）8.5:1发动机改进（EngineModifications）阿特金森循环阿特金森循环奥托循环下止点上止点奥托循环ABCDClose进气门活塞运动阿特金森循环发动机阿特金森循环进气门的关闭时间被延迟,因而延迟了实际的压缩行程的开始关闭时间被延迟实际压缩行程缩短Open实际压缩行程A:膨胀冲程B:排气冲程C:进气冲程D:压缩冲程发动机阿特金森循环和奥托循环相比较进气损失和排气损失的减少上止点下止点气缸容积0低(Vacuum)气缸压缩压力(kPa)高阿特金森循环奥托循环排气损失进气损失:阿特金森循环:奥托循环阿特金森循环奥托循环ABCD压缩开始线A:膨胀冲程B:排气冲程C:进气冲程D:压缩冲程发动机停机后存在的问题……发电机如何给蓄电池充电？…DCDC助力转向液压、电动液压、电动空调、暖风动力源？…电动自动变速箱动力源？气动、电动、液压空压机如何给气瓶充气？…电动三.混合动力主要部件混联发动机+双电机+行星齿轮机构--------车轮电池伊顿松正绿控xx商用车丰田普锐斯凯美瑞乘用车比亚迪秦乘用车单轴并联发动机---离合器---电机---变速箱--------车轮电池单轴并联机械式变速箱本体永磁同步电机自动离合器（电控气动）发动机（可匹配气体机/柴油机）电控电动式选换挡执行机构单轴并联单轴并联动力总成控制器电池系统电机控制器发动机ECUAMT变速箱驱动电机/发电机自动离合器发动机变速箱控制器发动机传动桥减震器MG1差速器小齿轮主减速从动齿轮中间轴齿轮MG2油泵马达减速行星齿轮组合齿轮单元动力分配行星齿轮混联3.1电池不可充电铅酸镍氢锂电池锌空电池单元电压2V锰酸锂钴酸锂磷酸铁锂燃料电池车辆中普遍使用技术成熟单元电压1.2V技术成熟小型充电电池单元电压3.2v--4.2V优点：成熟、廉价、安全缺点：能量循环、使用寿命、快速充电等方面较差且污染较为严重。优点：高能量比、高功率、适合大电流放电、无污染缺点：价格较高，高温下电荷量急剧下降优点：电压高、比能高、循环寿命长、自放电率低、无记忆性、无污染、能制造成任意形状。缺点：成本高且需要特殊的保护电路以防止过充。1.2Vx6格x28块=201.6V1.2Vx6格x38块=273.6V’03PRIUS串联+并联电池如何组成？电池主要参数容量：Ah电流对时间积分SOC：剩余容量占总容量的百分比主动均衡冷却系统加热系统BMS进风口高压插头出风口HV电池(电池模块)–SOC(充电状况)指示HV电池的充电状况充电过度范围放电过度范围SOC的充电举例SOC控制上限SOC控制下限目标SOCSOC时间3.2电机驱动电机有换向器无换向器自励他励并励激励永磁激励异步电动机同步电动机线绕式转子笼型转子线绕式转子永磁转子磁阻式永磁无刷直流电动机开关磁阻电动机永磁混合电动机定子产生磁场1.固定---直流、永磁2.旋转---交流（正弦波、矩形波）转子转动的部件1.供电---直流、交流2.感应---异步3.永磁为什么不用直流电机？调速优点调速容易，连续调速缺点最高转速低扭矩扭矩小，导致尺寸大换向成本高，维护困难；矩形波---无刷直流霍尔传感器定子绕组转子磁铁采用永磁体简化了电机的结构，提高了可靠性，又没有转子铜耗，提高电机的效率。定子由正弦波脉宽调制（SVPWM）的电压型逆变其供电，三相电流为正弦或准正弦波三相绕组沿定子铁心对称分布，在空间互差120度电角度，通入三相交流电时，产生旋转磁场。实物图结构示意图永磁同步电机原理结构扭矩功率电机转速+电机转速、扭矩、功率特性定子线圈的极性和磁性时刻变化永久磁铁转子因为定子线圈的吸引和排斥旋转定子线圈的极性和磁性时刻变化永久磁铁转子因为定子线圈的吸引和排斥旋转定子线圈的极性和磁性时刻变化永久磁铁转子因为定子线圈的吸引和排斥旋转定子线圈的极性和磁性时刻变化永久磁铁转子因为定子线圈的吸引和排斥旋转电机扭矩由电流大小控制电机转速由电流频率控制低扭矩高扭矩低速高速PI3-PhaseInverterSVPWMPIPIPMSM,dq,dq,,abcreldcURotorSpeed/PositionFeedback*rr*dsibiaiiidsiqsi*qsiqsvdsvvvqsidsi电机控制PIIGBTSVPWMPIPIPMSM,dq,dq,,abcreldcURotorSpeed/PositionFeedback*rr*dsibiaiiidsiqsi*qsiqsvdsvvvqsidsi0电机控制PIIGBTSVPWMPIPIPMSM,dq,dq,,abcreldcURotorSpeed/PositionFeedback*rr*dsibiaiiidsiqsi*qsiqsvdsvvvqsidsi0电机控制HIL3.3变速箱手动自动ATAMTCVTDCTECVTATCVTDCTAMT气动液压电动CBA13、75、94、82、6R500mv1100mv2000mv2380mv3700mv4400mv1375~1500mv2250~2800mv3250~3350mv分离合扭矩清零电机调速合离合恢复扭矩摘空档挂档动力分配机构(行星齿轮机构)MG1–太阳轮MG2–齿圈车轮发动机–行星架MG1(AC500V)MG2(AC500V)ECVTECVT行星齿轮齿圈行星架太阳轮四.前景及讨论商用车1.价格高2.省油？3.国家补贴乘用车1.价格高2.省油（prius销量超过100万）3.国家补贴（国内）公交车