《混合動力汽車構(gòu)造原理與檢修》-教案.docx

在此處鍵入 教 案 學 院： 教 研 室： 課程名稱：混合動力汽車原理與檢修 授課專業(yè)： 新能源汽車技術(shù) 授課班級： 任課教師： 混合動力汽車原理與檢修課程教案第 1 次課，2學時適用專業(yè)新能源汽車技術(shù)課 題電動汽車和混合動力汽車的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀教學目的了解電動汽車和混合動力汽車歷史和發(fā)展現(xiàn)狀掌握混合動力汽車的基本概念重點與難點重點：電動汽車和混合動力汽車發(fā)展現(xiàn)狀難點：混合動力汽車的學習教學設(shè)計概述組織教學復(fù)習提問引入案例新課教學學習小結(jié)作業(yè)布置教學環(huán)境及資源要求多媒體復(fù)習提問新能源汽車有哪些？授課要點電動汽車和混合動力汽車歷史電動汽車和混合動力汽車發(fā)展現(xiàn)狀混合動力汽車的基本概念課外作業(yè)混合動力汽車的定義是什么？教學設(shè)計與教學內(nèi)容時間分配教學內(nèi)容教學方法及要求組織教學10教師自我介紹，課程考核說明嚴肅課堂紀律，考勤出勤人數(shù)，引導(dǎo)學生進入學習狀態(tài)無新課導(dǎo)入5請學生回答現(xiàn)在新能源汽車有哪幾種？學生討論并回答講授新課25電動汽車和混合動力汽車的歷史及發(fā)展現(xiàn)狀一、電動車的歷史與現(xiàn)狀電動汽車指用電力驅(qū)動的汽車。驅(qū)動電動汽車的電力常見的有各種蓄電池（又稱二次電池）、燃料電池、太陽能電池等。最常見的分類方法是把電動汽車分為三類。1、蓄電池汽車(Battery Powered Electric Vehicle)2、燃料電池汽車FCEV(Fuel Cell Electric Vehicle)3、混合動力汽車(Hybrid Vehicle)混合動力電動汽車定義為“由兩種和兩種 以上的儲能器、能源或轉(zhuǎn)換器作驅(qū)動能源，其中至少有一種能提供電 能的車輛稱為混合動力電動汽車”。根據(jù)這個通用的定義，內(nèi)燃機和蓄電池、蓄電池和燃料電池、蓄電池和超級容量電容器、蓄電池和飛輪儲能器、燃料電池和超級容量電容器、燃料電池和飛輪儲能器等組 成的混合動力汽車都屬于混合動力電動汽車。2011年全球各主要國家和地區(qū)電動汽車銷量統(tǒng)計表國家/地區(qū)北美歐盟日本中國其他地區(qū)2011年銷量（萬輛）2.01.31.51.01.0銷量占比（%）29.4119.1222.0614.7114.71二、電動車的優(yōu)勢1.良好的環(huán)境保護效果為燃料制造過程中的NOx的排放值和電能的比較燃料種類汽油柴油電力甲醇氫NOx排放量/（g.MJ-1）0.1130.0560.0470.011-0.02220.0215-0.04162.噪聲低汽車加速和等速運行時噪聲的構(gòu)成噪聲源加速？/（）等速（）輪胎22. 980.4發(fā)動機34. 419.6牽引（底盤）2.8冷卻系統(tǒng)1 9吸氣116排氣系統(tǒng)23.43.熱效率高燃料電池車與其他動力車的效率比較汽油電力混合動力（汽油機）燃料電池車（壓縮氫氣）燃油生產(chǎn)效率（）88268858汽車運行效率（）16803050總效率（）14.0820.826.4294.電動汽車排放的廢熱少5.電動汽車可回收利用能量多6.改善能源結(jié)構(gòu)解決汽車的替代能源問題三、電動汽車的不足1.續(xù)行里程短，承載量少2.制造成本高3.必須重新建設(shè)基礎(chǔ)設(shè)施 學生看圖分析分析討論還有那些不足10第二節(jié)混合動力系統(tǒng)的基本概念及發(fā)展現(xiàn)狀一、混合動力系統(tǒng)的基本概念1混合動力系統(tǒng)HPS（HybridPowerSystem）的概念 動力指使機械做功的各種作用力?；旌蟿恿ο到y(tǒng)（HPS）即 指采用兩種或兩種以上能量轉(zhuǎn)換方式的能量轉(zhuǎn)化裝置，其突出的優(yōu) 點是能量轉(zhuǎn)換效率高。5二、混合動力系統(tǒng)的應(yīng)用狀況1. 德國奧迪公司Q5混合動力動力系統(tǒng)簡介2、奧迪Q5混合動力四驅(qū)車的識別標記學生自己學習,有問題咨詢教師25一、傳統(tǒng)汽車的動力傳動系統(tǒng) 常見的四輪轎車的動力傳動系統(tǒng)（1）發(fā)動機前置后輪驅(qū)動（2）發(fā)動機前置前輪驅(qū)動兩種由發(fā)動機、離合器、變速器、傳動軸、差速器和驅(qū)動 軸等組成。二、混合動力汽車的定義混合動力汽車指攜帶有不同動力源的、可根據(jù)汽車的行駛需要，同時或分別使用不同的動力源而行駛的汽車。與傳統(tǒng)汽車最大區(qū)別是動力傳動 系統(tǒng)，一般都至少擁有兩個動力源（能量變換器）和兩個能量儲存系統(tǒng)（車載狀態(tài)）?；旌蟿恿ζ嚳煞譃閮纱箢悾?）液壓蓄能式混合動力汽HHV(Hydraulic Hybird Vehicle)由液壓驅(qū)動系統(tǒng)和熱力發(fā)動機驅(qū)動系統(tǒng)組成。（2）混合動力電動汽車HEV(Hybrid Electirc Vehicle)由熱力發(fā)動機系統(tǒng)和電動機或燃料電池和電能蓄儲存器組成。簡稱為混合動力汽車HV (Hybrid Vehicle) 三、混合動力電動汽車HEV的基本概念HEV的特點是燃油（氣）發(fā)動機動力與電動機動力兩種動力的組合。通常把燃油（氣）發(fā)動機與電動機兩種動力組合而成的混合動力電動汽車 簡稱為油（氣）一電混合動力電動汽車，把汽（柴）油發(fā)動機與電動機兩 種動力組合而成的混合動力電動汽車簡稱汽（柴）油一電力混合動力電動汽車等。HEV與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別主要是驅(qū)動系統(tǒng)，HEV通常至少由兩種動力源組成。一種是由發(fā)動機提供的、與傳統(tǒng)汽車類似的動力系統(tǒng)。 從理論上講，所有可以用于傳統(tǒng)汽車的發(fā)動機（包括各種內(nèi)燃機和外燃機）都可用于HEV；另一種是傳統(tǒng)汽車上所設(shè)有的電驅(qū)動系統(tǒng)。電驅(qū)動系統(tǒng)通常由電能儲存器（蓄電池、超級電容器、飛輪電池等）、電源變換器（逆變器、變壓器等）和電動機（直流電動機、三相異步感應(yīng)電動機、永磁電動機、開關(guān)磁阻電動機）等組成，傳統(tǒng)汽車的動力驅(qū)動系統(tǒng)電驅(qū)動系統(tǒng)四、混合動力汽車的優(yōu)勢1.能量轉(zhuǎn)換效率高2.良好的環(huán)境保護效果3.排放的廢熱少，可以減輕城市的“熱島效應(yīng)” 4.可回收利用部分能量 5.改善能源結(jié)構(gòu)，解決汽車的替代能源問題 五、混合動力汽車推廣應(yīng)用中的主要問題1.制造成本較高2.小型化和輕量化3.可靠性等性能有待進一步提高 說出兩大系統(tǒng)區(qū)別總結(jié)5六、典型混合動力汽車發(fā)展歷程1.Hybrid混合動力車輛的發(fā)展歷史，如圖1-18。2. 日本混合動力車輛的的發(fā)展歷程學生自己學習了解5知識回顧與作業(yè)布置回答第 2 次課，2學時適用專業(yè)新能源汽車技術(shù)課 題混合動氣汽車的構(gòu)造與原理教學目的了解混合動力汽車的種類及特點掌握串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動力汽車組成及特點重點與難點重點：混合動力汽車的種類和特點難點：串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動力汽車組成及特點 教學設(shè)計概述組織教學復(fù)習提問引入案例新課教學學習小結(jié)作業(yè)布置教學環(huán)境及資源要求多媒體復(fù)習提問混合動力汽車的定義是什么？授課要點混合動力汽車的種類和特點串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動力汽車組成及特點課外作業(yè)混合動力汽車如何進行分類？并聯(lián)式混合動力汽車的主要組成部件有哪些，有何特點?混聯(lián)式混合動力汽車的主要組成部件有哪些，有何特點?教學設(shè)計與教學內(nèi)容時間分配教學內(nèi)容教學方法 及要求5嚴肅課堂紀律，考勤出勤人數(shù)，引導(dǎo)學生進入學習狀態(tài)組織教學5請學生回答現(xiàn)在新能源汽車有哪幾種？教師提問學生討論并回答25第一節(jié)混合動力汽車的種類及特點一、混合動力汽車的種類 HEV與傳統(tǒng)汽車類似，有許多不同的種類，常見分類如下： 1.根據(jù)混合動力汽車的動力系統(tǒng)中兩種動力系統(tǒng)的關(guān)系分類（1)串聯(lián)式、并聯(lián)式、串并聯(lián)混合式和功率（或動力）分配式。（2）串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式。（3）串聯(lián)式、并聯(lián)式、串并聯(lián)式和復(fù)雜混合動力系統(tǒng)。2.根據(jù)并聯(lián)式混合動力汽車的兩種動力源的作用大小和結(jié)構(gòu)特點（1）全面混合。（2）輔助混合。（3）輕度混合。（4）可外電源充電式混合動力汽車。3.按照傳統(tǒng)汽車用途與結(jié)構(gòu)特點的分類方法（1) 混合動力小汽車。（2 ）混合動力SUV。（3) 混合動力卡車。（4）混合動力小型貨車。（5）混合動力軌道車輛。（6）混合動力巴士。（7）可充電式混合動力汽車：該類混合動力汽車的特點是全面混合動力型、 可單獨使用電力行駛，并可使用電網(wǎng)電源充電，因而可減少人類對石油的依賴性。4、根據(jù)電力起作用的大小分類（1）S/S型（2）ISAD型（3）IMA型（4）FH型5.根據(jù)發(fā)動機和燃料來源（1）汽油機混合動力汽車。（2)柴油機混合動力汽車。（3）燃料電池混合動力汽車。（4）渦輪機混合動力汽車。（5)混合燃料混合動力汽車。（6)人力混合動力汽車。6.從驅(qū)動形式分（1）并聯(lián)結(jié)構(gòu)混合動力。（2）串聯(lián)結(jié)構(gòu)混合動力。（3）串并聯(lián)混合動力7從混合程度分（1）全混合動力（Full Hybrid）（2）電動輔助混合動力（Power Assist Hybrid），也稱中混合動力（3）輕混合動力（Mild Hybrid）（4）充電式混合動力（Plug-In Hybrid二、新能源汽車的分類 根據(jù)電能在驅(qū)動車輛過程中貢獻的大小，新能源汽車可分為一般混合動力汽車、插電式混合動力汽車和純電動汽車。三、混合動力系統(tǒng)概述混合動力系統(tǒng)是指由兩個或兩個以上不同工作原理的動力源組成，可以將不同動力源組合在一起用于驅(qū)動車輛的系統(tǒng)。四、完全混合動力汽車驅(qū)動的分類與特點1完全混合動力驅(qū)動有四種形式（1）并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)（2）分支式混合動力系統(tǒng)（3）串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)（4）分支式串聯(lián)混合動力系統(tǒng)分別列舉不同種類學生比較區(qū)別教師補充學生自己看圖說出新能源汽車的分類講授10第二節(jié)串聯(lián)式混合動力汽車動力系統(tǒng)的主要組成及特點一、串聯(lián)式混合動力汽車SHEV動力系統(tǒng)的組成 SHEV由發(fā)動機、發(fā)電機、逆變器、電能儲存器（蓄電池、超級電容器、飛輪 電池等）、電動機/發(fā)電機、驅(qū)動橋等組成。二、串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)，也稱增程式電動汽車動力系統(tǒng)，主要由內(nèi)燃機、發(fā)電機、驅(qū)動電機和動力電池幾個部件組成三、串聯(lián)式混合動力汽車的特點 串聯(lián)式混合動力汽車的不足有四點：一是驅(qū)動電動機等的選擇難度大，為了能夠克服汽車在行駛過程中的最大阻力，驅(qū)動電動機的功率要求較大，外形尺寸較大，質(zhì)量也較重，動力電池組的容量要求大，需要裝置一個較大發(fā)動機/發(fā)電機組；二是適用車型少，龐大的動力電池組，外形尺寸較大，質(zhì)量也較大，較適合在大型客車上采用，在中、小型車上布置有一定的困難；三是發(fā)動機由燃料的化學能轉(zhuǎn)換的機械能必須先轉(zhuǎn)換為電能，即必須經(jīng)過燃料的化學能熱 能電能機械能的能量轉(zhuǎn)換過程中，因而能量損失較大；另外，在動力電池組的充、放電過程中也存在能量損耗，不經(jīng)常在滿負荷狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，總的能量轉(zhuǎn)換效率較??；四是發(fā)動機/發(fā)電機組與動力電池組之間的匹配要求較 嚴格，應(yīng)能自動起動或關(guān)閉發(fā)動機發(fā)電機組，以避免動力電池組過量放電， 這就需要更大的電池容量。看圖說出SHEV動力系統(tǒng)的組成20第三節(jié)并聯(lián)式混合動力汽車的主要組成及特點一、并聯(lián)式混合動力電動汽車PHEV組成 PHEV由發(fā)動機、變速器、電動機發(fā)電機、逆變器、電能儲存器（蓄電池、超級電容器、輪電池等）、驅(qū)動橋等組成。并聯(lián)式混合動力電動汽車并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)組成示意圖二、并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu)形式之一如圖三、并聯(lián)式混合動力汽車的驅(qū)動模式、優(yōu)勢及不足1PHEV的驅(qū)動模式 2并聯(lián)式混合動力汽車的主要優(yōu)點 3并聯(lián)式混合動力汽車的不足 看圖說出并聯(lián)式混合動力電動汽車的組成20第四節(jié)混聯(lián)式混合動力汽車的主要組成及特點一、混聯(lián)式混合動力汽車組成 混聯(lián)式HEV也可稱為串并聯(lián)混合式混合動力汽車、串并聯(lián)式混合動力汽車、 混聯(lián)式混合動力汽車等。二、混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 豐田普銳斯（Prius) 混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)為了更好地理解普銳斯(Prius)混合動力系統(tǒng)，此處簡單介紹普銳斯(Prius)的行星齒輪機構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖1.起步與小負荷時 2. 加速或爬坡時3. 車輛在巡航時 4. 車輛在巡航時5知識回顧與作業(yè)布置回答第 3次課，2學時適用專業(yè)新能源汽車技術(shù)課 題混合動力汽車的構(gòu)造與原理教學目的掌握雙模式混合動力汽車的主要組成及特點 掌握混合動力系統(tǒng)功能掌握純電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制工作原理及基本功能掌握插電式混合動力汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理重點與難點重點：混合動力系統(tǒng)功能難點：純電動汽車動力系統(tǒng)控制工作原理、插電式混合動力汽車動力系統(tǒng)工作原理教學設(shè)計概述組織教學復(fù)習提問引入案例新課教學學習小結(jié)作業(yè)布置教學環(huán)境及資源要求多媒體復(fù)習提問混合動力汽車如何進行分類？串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動力汽車的主要組成部件有哪些，有何特點?授課要點雙模式混合動力汽車的主要組成及特點 混合動力系統(tǒng)功能純電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制工作原理及基本功能插電式混合動力汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理課外作業(yè)混合動力系統(tǒng)有哪些功能？純電動汽車動力系統(tǒng)控制工作原理是如何進行的?教學設(shè)計與教學內(nèi)容時間分配教學內(nèi)容教學方法及要求5嚴肅課堂紀律，考勤出勤人數(shù)，引導(dǎo)學生進入學習狀態(tài)5混合動力汽車如何進行分類？串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動力汽車的主要組成部件有哪些，有何特點？學生討論并回答35第五節(jié)雙模式混合動力汽車的主要組成及特點一、雙模式混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)是三種基本的混合動力運行模式，這三種模式的任意 兩種模式組合起來就構(gòu)成了雙模式混合動力驅(qū)動系統(tǒng)由于雙模式混合動力系統(tǒng)有兩個機械耦合器，這使得系統(tǒng)更易靈活組合及控制，與并聯(lián)式和串聯(lián)式相比，該結(jié)構(gòu)具有更多的運行工況。常見的運行模式：1.純電動驅(qū)動模式2串聯(lián)驅(qū)動模式3并聯(lián)驅(qū)動模式4.內(nèi)燃機單獨驅(qū)動模式5.內(nèi)燃機驅(qū)動行車發(fā)電模式6.能量回收模式7.全油門加速驅(qū)動模式學生先看圖分析模式5第六節(jié)混合動力系統(tǒng)功能一、模式切換功能 二、內(nèi)燃機起停功能(Start-StopSTT) 三、電機助力（Motor Assist)四、動力電池智能充電控制(Intelligent Charging)五、減速斷油（Deceleration Fuel Cut Off，DFCO)六、純電動爬行 七、駕駛員意圖識別 八、智能熱管理系統(tǒng) 九、扭矩安全監(jiān)控 十、低壓智能充電控制 十一、整車上下電管理 十二、故障診斷 十三、能量回收25第七節(jié)純電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制工作原理及基本功能一、純電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在圖2-9的新能源汽車系統(tǒng)框圖中，將內(nèi)燃機、燃油箱、內(nèi)燃機控制器和機械藕合裝置去掉就形成了純電動汽車系統(tǒng)框圖，由此可以看出，純電動汽車系 統(tǒng)是一個相對比較簡單的系統(tǒng)。圖中的驅(qū)動子系統(tǒng)和電源子系統(tǒng)構(gòu)成了純電 動汽車動力系統(tǒng)，可簡化如圖2-40所示。從圖2-40中可以看出，純電動汽車動力系統(tǒng)由整車控制器、電機控制器、 電動機、傳動裝置、動力電池、電池管理系統(tǒng)及外接充電控制單元構(gòu)成。二、純電動汽車動力系統(tǒng)控制工作原理三、常見純電動汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)舉例 由于純電動汽車電驅(qū)動特性的多樣性，純電動汽車有多種動力系統(tǒng)架構(gòu)，圖2-41為常見的幾種EV結(jié)構(gòu)形式。四、純電動汽車動力系統(tǒng)基本功能前面已經(jīng)介紹了純電動汽車動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理，下面將對系 統(tǒng)的主要功能作一點簡單介紹。除了具有混合動力汽車系統(tǒng)的主要功能如純電動爬行、駕駛員意圖識別、智能熱管理、低壓智能充電及整車高壓上下電管理外，純電動汽車還有如下特有功能。1外接智能充電功能2故障診斷功能3輔助功能10第八節(jié)插電式混合動力汽車動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理插電式混合動力電動汽車(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, PHEV)，是指可外接充電的新型混合動力汽車，它兼有一般混合動力汽車與純電動汽車的功能特征。5知識回顧與作業(yè)布置回答第 4次課，2學時適用專業(yè)新能源汽車技術(shù)課 題混合動力汽車構(gòu)造與原理、電能儲存裝置教學目的掌握典型混合動力汽車的構(gòu)造與工作原理了解混合動力汽車電能儲存裝置種類及主要性能指標了解二次電池 重點與難點重點：混合動力汽車電能儲存裝置種類及主要性能指標、二次電池難點： 典型混合動力汽車的構(gòu)造與工作原理教學設(shè)計概述組織教學復(fù)習提問引入案例新課教學學習小結(jié)作業(yè)布置教學環(huán)境及資源要求多媒體復(fù)習提問混合動力系統(tǒng)有哪些功能？純電動汽車動力系統(tǒng)控制工作原理是如何進行的?授課要點典型混合動力汽車的構(gòu)造與工作原理、混合動力汽車電能儲存裝置種類及主要性能指標、二次電池課外作業(yè)混合動力汽車控制系統(tǒng)由哪些子系統(tǒng)組成？混合動力系統(tǒng)ECU的控制原理是什么？電能儲存裝置的種類有哪幾種？電能儲存裝置的主要性能指標有哪些？二次電池的電池主要性能指標包括哪些內(nèi)容？教學設(shè)計與教學內(nèi)容時間分配教學內(nèi)容教學方法及要求5嚴肅課堂紀律，考勤出勤人數(shù)，引導(dǎo)學生進入學習狀態(tài)5請學生回答現(xiàn)在新能源汽車有哪幾種？學生討論并回答25第九節(jié) 典型混合動力汽車的構(gòu)造與工作原理豐田Prius混合動力汽車總體構(gòu)造及主要性能指標1.Prius混合動力汽車的主要尺寸2.動力總成的主要零、部件的布置3. 豐田公司生產(chǎn)的THS和THS II特點4. THS和THS II的電池特點 5THS的改型產(chǎn)品的特點。6THS和THS 混合動力系統(tǒng)的Prius HV的異同THS 的組成及工作原理1THS 的組成THS II的主要組成如圖249所示，主要由發(fā)動機（汽油機）、發(fā)電機、電動機、動力電池、逆變器等18個部件組成。2. THS II混合動力汽車的工作原理（1）準備啟動狀態(tài)（2）汽車起動（3）發(fā)動機熱機和充電（4）起步工況（5）發(fā)動機微加速工況（6)發(fā)動機和電動機并聯(lián)加速起步（7)發(fā)動機和電動機串聯(lián)加速起步（8）低載荷巡航工況（9)節(jié)氣門全開加速工況（10)減速工況（11）行駛中發(fā)動機充電（12）倒車工況（13)電動機行駛（14）制動能量回收（15)汽車滑行（16)汽車停車3.動力分配機構(gòu)的組成及工作原理動力分配機構(gòu)使用的是行星齒輪裝置。齒圈、行星齒輪架和中心齒輪分別與電動機、發(fā)動機和發(fā)電機 相連。4動力分配機構(gòu)齒圈、行星架、太陽輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系齒圈、行星架、太陽輪轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 假定太陽輪的齒數(shù)為Zs、轉(zhuǎn)矩為Ts、轉(zhuǎn)速為ns，齒圈的齒數(shù)為Zr、轉(zhuǎn)矩為Tr、轉(zhuǎn)速為nr，行星齒輪架的為轉(zhuǎn)矩為Tp、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩為np，則由行星齒輪（Zs=30， Zr=78）的工作原理可知齒圈、行星架、太陽輪的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之 間的關(guān)系。齒輪、行星架、太陽輪轉(zhuǎn)速之間關(guān)系為：ns+nrZrZs-np（1+ZrZs）=0或nr=ns-np（1+ZrZs）（ZrZs）齒輪、行星架。太陽輪轉(zhuǎn)矩之間關(guān)系為：Ts ns+ Tr nr+ Tp np=040一、混合動力汽車控制系統(tǒng)1.混合動力汽車控制系統(tǒng)的組成 （1）混合動力系統(tǒng)ECU的控制 （2）發(fā)動機ECU的控制（3）變頻器的控制（4）增壓轉(zhuǎn)換器的控制（5）轉(zhuǎn)換器的控制（6）空調(diào)變頻器的控制（7）發(fā)電機(MG1)和電動機(MG2)的控制（8）制動防滑控制ECU的控制（9）蓄電池ECU的控制（10）換擋的控制（11）碰撞時的控制（12）電動機驅(qū)動模式的控制（13）巡航控制系統(tǒng)操作的控制（14）指示燈和警告燈點亮的控制（15）診斷（16）安全保護2.混合動力汽車控制系統(tǒng)主要功能（1）HV ECU控制功能（2）系統(tǒng)主繼電器(SMR)控制功能（3）發(fā)動機ECU控制（4）變頻器控制（5）制動防滑控制ECU控制（6）蓄龜池ECU控制（7）汽車碰撞控制（8）純電動機驅(qū)動模式控制（9）指示燈和警告燈（10）診斷（11）安全保護二、混合動力汽車控制系統(tǒng)構(gòu)造與工作原理1.MG (電動機/發(fā)電機)的構(gòu)造與工作原理2.變頻器的控制的構(gòu)造與工作原理3.電機控制控制的構(gòu)造與工作原理4.輔助蓄電池的構(gòu)造與工作原理5.系統(tǒng)主繼電器的構(gòu)造與工作原理6.HV蓄電池的構(gòu)造與工作原理5混合動力汽車電能儲存裝置的種類及主要性能指標一、電能儲存裝置的種類 混合動力汽車的電能儲存裝置可分為二次電池、超級電容和飛輪電池三類。 1.二次電池2.超級電容器3.飛輪電池二、電能儲存裝置的主要性能指標 1.比能量2.能量密度 3.比功率4.功率密度 5.壽命6.充、放電效率10二次電池的基本概念一、二次電池的電池主要性能指標1開路電壓2.電池的內(nèi)阻3.電池的工作電壓4.終止電壓和放電曲線5.電池容量（Ah)。6.能量7.功率8.成本9.二次電池的壽二、二次電池性能比較 HEV和EV對電源的主要要求有如下6個方面：（1)高的比能量（2)大的比功率（3)循環(huán)壽命長。（4）安全可靠，免維護。（5）環(huán)境友好，可再生。（6）成本低廉。三、輸出電流、功率和效率的關(guān)系蓄電池的放電電流、放電端電壓、效率、輸出功率等與汽車的續(xù)駛里程、車速等有密切關(guān)系。它們之間的關(guān)系是HEV和EV選用蓄電池的重要理論依據(jù)。蓄電池的放電特性通?？杀硎緸椋篣0UbIbRi 式中：U0-蓄電池的開路端電壓（V）；Ub-蓄電池放電時的端電壓（V）；Ib-蓄電池的放電電流（A）；Ri-蓄電池的內(nèi)阻（）。 輸出功率PbIbUbIb（Uo-IbRi）蓄電池的效率b（IbUb）/（IbU0）（Uo-IbRi）/ U01-（IbRi）/ U0蓄電池能輸出的最大功率為：PbmaxUo2 /（4Ri） 輸出最大功率時的放電電流為：IbmaxUo /（2Ri5知識回顧與作業(yè)布置回答第 5次課，2學時適用專業(yè)新能源汽車技術(shù)課 題混合動力汽車的電能儲存裝置教學目的掌握鉛酸蓄電池、鎳氫（Ni-MH）電池、鎳-鎘（Ni-Cd）電池、鋰離子電池的工作原理重點與難點重點：酸蓄電池、鎳氫（Ni-MH）電池、鎳-鎘（Ni-Cd）電池、鋰離子電池結(jié)構(gòu)等難點：鉛酸蓄電池、鎳氫（Ni-MH）電池、鎳-鎘（Ni-Cd）電池、鋰離子電池的工作原理教學設(shè)計概述組織教學復(fù)習提問引入案例新課教學學習小結(jié)作業(yè)布置教學環(huán)境及資源要求多媒體復(fù)習提問混合動力汽車控制系統(tǒng)由哪些子系統(tǒng)組成？ECU的控制原理是什么？二次電池的電池主要性能指標包括哪些內(nèi)容？授課要點鉛酸蓄電池、鎳氫（Ni-MH）電池、鎳-鎘（Ni-Cd）電池、鋰離子電池的工作原理課外作業(yè)鉛酸蓄電池有哪些危害？鎳氫電池有哪些特點？請敘述鎳-鎘電池的工作原理。鋰離子電池的優(yōu)點包括哪些內(nèi)容？請敘述鋰離子電池的工作原理。教學設(shè)計與教學內(nèi)容時間分配教學內(nèi)容教學方法及要求5嚴肅課堂紀律，考勤出勤人數(shù)，引導(dǎo)學生進入學習狀態(tài)5請學生回答混合動力汽車控制系統(tǒng)由哪些子系統(tǒng)組成？ECU的控制原理是什么？二次電池的電池主要性能指標包括哪些內(nèi)容？學生討論并回答15第三節(jié)鉛酸蓄電池一、鉛酸蓄電池的種類及型號以酸性水溶液為電解質(zhì)的蓄電池稱為酸蓄電池，鉛酸蓄電池是酸蓄電池的一種，其特點是電極材料為鉛及其氧化物。二、鉛酸蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池的放電和充電的反應(yīng)過程，是鉛酸蓄電池活性物質(zhì)進行的可逆化學變化過程。在鉛酸蓄電池的放電發(fā)生的化學反應(yīng)分別為：負極：PbH SO-4PbSO-4H+2e正極：PbO2H SO-43 H2e- = PbSO42H20 充電時發(fā)生的化學反應(yīng)為上述化學反應(yīng)的逆反應(yīng)。因此放電和充電的反應(yīng)可以用下列化學方程式表示：PbSO42H2S04PbPbSO42H20PbS04正極 負極 正極 負極三、鉛酸蓄電池的構(gòu)造四、鉛蓄電池的容量及其影響因素1.鉛蓄電池的容量 蓄電池的容量C是指蓄電池在允許放電的范圍內(nèi)所輸出的電量即放電電流I(A)和放電時間t(h)之積的積分。C與放電電流、溫度及電解液的密度等因素有關(guān)，蓄電池容量都 是用一定的標準規(guī)范測量得到。2.蓄電池容量的影響因素（1)極板構(gòu)造的影響（2）放電電流的影響（3）電解液溫度的影響（4）電解液密度的影響五、鉛酸蓄電池的特性及充、放電特性1.鉛酸蓄電池的電動勢與開路電壓 鉛酸蓄電池的電動勢與開路電壓是與鉛酸蓄電池的電解液H2S04的濃度有關(guān)，隨著電解液H2S04的濃度下降，鉛酸蓄電池的電動勢與開路電壓也下降。2.鉛酸蓄電池充、放電特性(1)鉛酸蓄電池恒電流放電特性（2）鉛酸蓄電池充電特性六、鉛酸蓄電池的性能指標 七、鉛酸蓄電池的危害 研制電動汽車的初衷之一就是要減少環(huán)境污染。然而，當電動汽車以鉛酸蓄電池作為動力時又會帶來鉛、銻、砷、鍋和硫酸等污染問題。鉛、錫等的污染已引起了汽車行業(yè)的高度重視。1鉛毒2酸霧3銻和砷、錫討論20第四節(jié)鎳氫（Ni-MH）電池一、鎳氫電池的發(fā)展概況 二、鎳氫電池的特點與組成1.鎳氫電池的主要特點 鎳氫電池的主要特點是：能量密度高，是Cd-Ni電池的 1.52倍；電池電壓1.213V，與Cd-Ni電池相當；可快速充、放電，低溫性能好；可密封，耐過充、放電能力 強；無毒，無環(huán)境污染，不使用貴金屬；無記憶效應(yīng)。 因此，可以說，鎳氫電池是一種容量高、污染小、壽命長的綠色電池，它將成為21世紀應(yīng)用最廣的高能電池之一。2.鎳氫電池的組成 鎳氫電池由氫氧化鎳正極，儲氫合金負極，隔膜紙，電解液，外殼，頂蓋，密封圈等組成。在圓柱形電池中，正負極用隔膜紙分開卷繞在一起，然后密封在外殼中的。三、鎳氫電池的原理正極負極 正極負極2NiOOHKOHH2（放電）（充電）Ni（OH）2KOHNi（OH）2正極 NiOOHH2OeNi（OH）2OH-負極 MHXx OH- MxH2Oxe總反應(yīng) x NiOOHMHx x Ni（OH）2M四、動力鎳氫電池的特性動力鎳氫電池的充電電流一般在1030A，充電后，電池的內(nèi)壓在0.15MPa。五、動力鎳氫電池的性能指標及應(yīng)用情況 六、鎳氫電池的命名規(guī)則根據(jù)國際電工委員會IEC規(guī)定，錫、鎳氫電池的標識由5部分組成，各部分的含義分別如下：（1)電池種類KR標識：HF表示鎳鎘電池，HR表示鎳氫電池。（2)電池尺寸資料包括圓形電池的直徑、高度；方型電池的 高度、寬度、厚度數(shù)值之間用斜杠隔開表示，單位mm。(3）放電特性符號L表示適宜放電電流倍率在0. 5 C以內(nèi)，M 表示適宜放電電流倍率在0.5 3.5C以內(nèi)，H表示適宜放電電流 倍率在3. 57. 0C以內(nèi)，X表示電池能在7C15C高倍率的放電 電流下工作。（4）高溫電池符號用T表示。（5）電池連接片表示：CF代表無連接片，HH，HB表示電池 有連接片。討論20第五節(jié)鎳-鎘（Ni-Cd）電池一、鎳-鎘電池的工作原理 鎳一鎘電池是以羚基氫氧化鎳為正極，金屬錫為負極，水溶性氧化鉀溶液為電解質(zhì)，在鎳一鎘電池充電和放電的化學反應(yīng)過程中，電解液基本上不會被消耗。為了提高壽命和改善高溫性能，通常在電解液中加入氧化鋰。鎳-鎘電池的化學反應(yīng)方程如下：正極 負極 正極 負極2 Ni（OH）32KOHCd（放電）（充電）2 Ni（OH）22KOHCd（OH）2二、鎳-鎘電池的構(gòu)造三、鎳-鎘電池的特點工作電壓較低，可以進行快速充電，可以在-4080 的環(huán)境溫度條件下正常工作。快速充電能力強。20第六節(jié)鋰離子電池一、概述1. 鋰離子電池的開發(fā)情況 鋰離子電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正、負極構(gòu)成的二次電池。2. 鋰離子電池的種類 根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同（1）液態(tài)鋰離子 電池（Lithium Ion Battery,簡稱為LIB)（2）聚合物鋰離子電池（Polymer Lithium Ion Battery，簡稱為LIP）3. 鋰離子電池的優(yōu)點 液態(tài)鋰離子電池：（1）能量密度高。（2）電壓高。（3）無污染，環(huán)保。（4）循環(huán)壽命長。（5）負載特性好。 （6）安全性好。”工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比液態(tài)鋰離子電池有所 提高。聚合物鋰離子電池：（1)具有液態(tài)鋰離子電池的優(yōu)良性能。（2）容易裝配。（3）整體電池很輕、很薄。（4)不存在游離電解質(zhì)，電池可以在低壓下工作，消除了漏液問題。（5）電池結(jié)構(gòu)簡化。（6)可以簡化甚至取消充電保護裝置。（7）聚合物鋰離子電池使用膠體電解質(zhì)故不會發(fā)生液體電液泄露現(xiàn)象。 (8)聚合物鋰離子電池在工作電壓、充放電循環(huán)壽命等方面都比液態(tài)鋰離子電池有所提高。二、鋰離子電池的組成1.液態(tài)但離子電池 組成：正極、負極、正 極板、負極板、隔膜，電解液、外殼、頂蓋和密封圈等。（1）鋰離子電池的負極材料（2）鋰離子電池正極材料；（3）電解質(zhì)；（4)隔膜；（5） 外殼三、鋰離子電池的工作原理充電時，Li的一部分會從正極中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入到負極碳的層間去，形成層間化合物。放電時，則進行可逆反應(yīng)。 正極為LiCoO2時，充（向左）、放（向右）電時的正、負極的脫嵌反應(yīng)方程式為：正極CoO2+ LieLiCoO2負極LiC6 6C + Lie正極為Lix-yMn2O4時，電池充（向右）、放（向左）電的 總化學反應(yīng)為：Lix-yMn2O4 + LiC6LixMn2O4 +yC6四、鋰離子聚合物及鋰離子電池的性能指標1. 鋰離子聚合物的性能指標2鋰離子電池的性能指標 五、鋰離子蓄電池的命名規(guī)則1. GB/Z 18333.1-2001對電動道路車輛用枉離子蓄電池的規(guī)定5知識回顧與作業(yè)布置回答第 6次課，2學時適用專業(yè)新能源汽車技術(shù)課 題混合動力汽車的電能儲存裝置教學目的掌握超級電容器、蓄電池充電原理與充電器、HEV蓄電池的監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)重點與難點重點：超級電容器難點： 蓄電池充電原理 教學設(shè)計概述組織教學復(fù)習提問引入案例新課教學學習小結(jié)作業(yè)布置教學環(huán)境及資源要求多媒體復(fù)習提問鉛酸蓄電池有哪些危害？鎳氫電池有哪些特點？請敘述鎳-鎘電池和鋰離子電池的工作原理。鋰離子電池的優(yōu)點包括哪些內(nèi)容？授課要點什么是超級電容器、蓄電池充電原理與充電器、HEV蓄電池的監(jiān)控系統(tǒng)、管理系統(tǒng)課外作業(yè)蓄電池充電方法有哪幾種？各有什么特點？教學設(shè)計與教學內(nèi)容時間分配教學內(nèi)容教學方法及要求5嚴肅課堂紀律，考勤出勤人數(shù)，引導(dǎo)學生進入學習狀態(tài)5請學生回答鉛酸蓄電池有哪些危害？鎳氫電池有哪些特點？請敘述鎳-鎘電池和鋰離子電池的工作原理。鋰離子電池的優(yōu)點包括哪些內(nèi)容？學生討論并回答15第七節(jié)超級電容器一、超級電容器的特點及其在電動汽車上的作用 超級電容器又叫電化學電容器、雙電層電容器、黃金電容、法拉電容等，是一種新型的電容器。二、超級電容的組成及原理 雙電層電容器的工原理是利用電極與電解液界面形成的雙電層的空間電荷層積蓄電荷，實現(xiàn)儲能之目的。雙電層電容器的原理示意圖由單節(jié)超級電容組合而成的超級電容器， 主要由充電控制器、單節(jié)電容器、電極連接板等組成。三、超級電容器的性能指標1.日野公司開發(fā)的單節(jié)超級電容器及其總成 2.日產(chǎn)公司的超級電容器3. Maxwe科技公司的超級電容器 討論20第八節(jié)蓄電池充電原理與充電器一、充電方法與充電過程1.充電方法 蓄電池的充電可分為恒（定）流充電、恒（定）壓充電和脈沖快速充電三種不同的充電方法，可根據(jù)具體情況選擇一種 充電方法或幾種方法的組合方法，現(xiàn)代智能型蓄電池充電器 大多可設(shè)置不同的充電方法。（1）定流充電 定流充電是指充電過程中使充電電流保持不變的充電方法 恒流充電有如下四種方法。1)涓流充電。2）最小電流充電。3）標準充電。4)高速率充電（2）定壓充電 定壓充電是指充電過程中保持充電電壓不變的充電方法。（3）脈沖充電 2.電池的充電過程 理想的充電器的實際充電過程應(yīng)分為預(yù)充電、快速充電、補足充電、涓流充電四個階段。3.脈沖快速充電 采用小電流充電，電池內(nèi)產(chǎn)生的熱量可以自然散去，因而電池溫度不會過高；另外，電池內(nèi)也不會產(chǎn)生過多的氣體。（1)快速充電的理論基礎(chǔ) （2）脈沖快速充電法 （3）快速充電終止控制方法 二、充電器的種類及充電電路舉例1.充電器的種類充電器可分為直接充電器和帶過壓、欠壓保護電路、電池反接保護電路 等功能的自動（智能）充電器兩類。2.充電器的實際電路舉例三、電動汽車的蓄電池充電器 汽車蓄電池充電器的基本功能有3個：一是對市電進行電力變換并提供直流電；二是供給與蓄電池額定條件相對應(yīng)的電力；三是當蓄電池充滿后自動停止充電。 20第九節(jié)HEV蓄電池的監(jiān)測系統(tǒng)一、動力蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)的必要性 二、動力蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)的組成 1電阻分壓法采用該種方案，將B1的電壓轉(zhuǎn)換U1，將 B2的電壓轉(zhuǎn)換為U2，依此類推?？梢钥闯?，該種方法產(chǎn)生的U1、U2、U3、 U4等為共地信號，因此測量較為方便，只要通過多路轉(zhuǎn)換開關(guān)，就可以分 別對U1、U2、U3、U4進行采樣測量。2繼電器開關(guān)切換法繼電器開關(guān)切換法的原理如圖3-34所示。該種方案采用繼電器將B1的電壓 轉(zhuǎn)換為U1，將B2的電壓轉(zhuǎn)換為U2，依此類推。可以看出，該種方法產(chǎn)生的 U1、U2等盡管是非共地信號，但由于在同一時刻只有一個繼電器接通，因此可將上面獲得的電壓作為共地信號處理，測量較為方便。目前，由于有 了MOS控制繼電器（無觸點），因此實現(xiàn)上述電路較為簡單，并且由于繼 電器采用了無觸點開關(guān)，壽命也得到了延長。3分布式電壓測量法三、HEV的蓄電池監(jiān)測系統(tǒng)示例Lexus GS450h HEV的蓄電池監(jiān)測模塊Lexus GS450h HEV蓄電池監(jiān)測模塊是檢測HEV動力蓄電池的電壓、電流和溫度，從而監(jiān)測故障發(fā)生和提高能量轉(zhuǎn)換效率。特點是采用在電路板的兩 面安裝低壓和高壓電路的元件，實現(xiàn)了輕量化和小型化，元件減少，體積 比老型號降低約65%，質(zhì)量減少約50%。Harrier HEV的蓄電池監(jiān)All單元BMU (Battery Monitoring Unit)討論20第十節(jié)蓄電池的管理系統(tǒng)一、混合動力汽車的電池組管理系統(tǒng) 混合動力汽車除動力電池組提供主要電源外，還有一個發(fā)動機-發(fā)電機組向動力電池組通過轉(zhuǎn)換器不斷地補充電能。電池組管理系統(tǒng)主要包括：1.熱（溫度）管理系統(tǒng)；2.電池組管理系統(tǒng)；3.電線線路管理系統(tǒng)。2熱管理系統(tǒng) 二、蓄電池管理系統(tǒng) 1電池的技術(shù)性能2電池狀態(tài)的管理3動力電池組的組合4動力電池組的安全管理三、動力電池組管理系統(tǒng) 1動力電池組管理系統(tǒng)的基本功能（1）動力電池組管理（2）單節(jié)電池管理對動力電池組中的單節(jié)電池的管理，可以及時發(fā)現(xiàn)單節(jié)電池的電狀態(tài)，對單節(jié)電池動態(tài)電壓和溫度 的變化進行實時測量，以便及時發(fā)現(xiàn)單節(jié)電池存在的問題， 并采取有效的預(yù)防措施。（3）剩余電量的估計和故障診斷2動力電池組管理系統(tǒng)組成5知識回顧與作業(yè)布置回答第 7次課，2學時適用專業(yè)新能源汽車技術(shù)課 題混合動力汽車的電動機教學目的熟悉什么是混合動氣汽車，掌握直流電動機、交流電動機、永磁電動機工作原理重點與難點重點： 混合動氣汽車概念 難點： 直流電動機、交流電動機、永磁電動機工作原理教學設(shè)計概述組織教學復(fù)習提問引入案例新課教學學習小結(jié)作業(yè)布置教學環(huán)境及資源要求多媒體復(fù)習提問蓄電池充電方法有哪幾種？各有什么特點？授課要點混合動氣汽車的概念直流電動機、交流電動機、永磁電動機的工作原理課外作業(yè)混合動力汽車的電動機系統(tǒng)有哪些特點?請敘述永磁同步電動機的工作原理。教學設(shè)計與教學內(nèi)容時間分配教學內(nèi)容教學方法及要求5嚴肅課堂紀律，考勤出勤人數(shù)，引導(dǎo)學生進入學習狀態(tài)5請學生回答蓄電池充電方法有哪幾種？各有什么特點？學生討論并回答10第一節(jié)混合動力汽車電動機概述一、混合動力汽車的電動機系統(tǒng)特點 混合動力汽車是利用電動機驅(qū)動作為輔助動力，來降低燃 料的消耗和實現(xiàn)“低污染”，或在純電動驅(qū)動模式時實現(xiàn)“零污染”。二、混合動力汽車驅(qū)動電動機種類電動機的種類很多，用途廣泛，功率的覆蓋面非常大。而混合動力汽車所采用的電動機種類較少，功率覆蓋面也較窄，只采用了一些符合混合動力汽車要求的電動機來作為驅(qū)動電動機?，F(xiàn)代混合動力汽車所采用的各種電動機三、混合動力汽車對電動機性能的基本要求混合動力汽車的驅(qū)動電動機的主要參數(shù)為：1) 電動機類型2) 額定電壓3) 機械特性4) 效率5) 尺寸參數(shù)6) 質(zhì)量參數(shù)7) 可靠性 8) 成本為電動機所配置的電子控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)，也會影響驅(qū)動電動機的性能。討論20第二節(jié) 直流電動機優(yōu)點：具有優(yōu)良的電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，調(diào)速比