新能源汽車第3章混合動力電動汽車認知課件

1、 第 1 頁第3章 混合動力電動汽車認知3.1 混合動力電動汽車的分類與構(gòu)型3.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車3.3 并聯(lián)式混合動力電動汽車3.4 混聯(lián)式混合動力電動汽車3.5 增程式電動汽車3.6 混合動力電動汽車動力耦合類型 第 2 頁 第 3 頁 第 4 頁3.1 混合動力電動汽車的分類與構(gòu)型分類按動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式劃分，混合動力電動汽車分為串聯(lián)式混合動力電動汽車、并聯(lián)式混合動力電動汽車及混聯(lián)式混合動力電動汽車。 第 5 頁3.1 混合動力電動汽車的分類與構(gòu)型分類 第 6 頁3.1 混合動力電動汽車的分類與構(gòu)型分類混合度是指混合動力電動汽車中的電機峰值功率占動力源總功率（電機峰值功率+發(fā)動機峰

2、值功率）的百分比。按照混合度數(shù)值的大小，可以將混合動力電動汽車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型混合動力電動汽車。 第 7 頁3.1 混合動力電動汽車的分類與構(gòu)型分類微混合型混合動力電動汽車是以發(fā)動機為主要動力源，電機作為輔助動力，具備制動能量回收功能的混合動力電動汽車。混合度小于10%，節(jié)油率為5%8%。僅具有停車怠速停機功能的汽車也可稱為微混合型混合動力電動汽車。 第 8 頁3.1 混合動力電動汽車的分類與構(gòu)型分類輕度混合型混合動力電動汽車主要是以發(fā)動機為主要動力源，電機作為輔助動力，在車輛加速和爬坡時，電機可向車輛行駛系統(tǒng)提供輔助驅(qū)動力矩，補充發(fā)動機本身

3、動力輸出的不足，但不能單獨驅(qū)動車輛行駛的混合動力電動汽車?；旌隙却笥?0%，可以達到30%左右。 第 9 頁3.1 混合動力電動汽車的分類與構(gòu)型分類重度混合型混合動力電動汽車是以發(fā)動機和/或電機為動力源，且電機可以獨立驅(qū)動車輛行駛的混合動力電動汽車。重度混合動力系統(tǒng)一般采用200V以上的高壓電機，混合度大于30%，可以達到50%以上，在城市循環(huán)工況下節(jié)油率可以達到30%50%。 第 10 頁3.1 混合動力電動汽車的分類與構(gòu)型分類按照是否能夠外接充電，混合動力電動汽車可分為外接充電型混合動力電動汽車和非外接充電型混合動力電動汽車。 第 11 頁3.1.2 混合動力電動汽車的構(gòu)型混合動力電動汽車

4、的混動構(gòu)型按照電機的放置位置進行分類，其中P的定義就是電機的位置。對于單電機的混合動力系統(tǒng)，根據(jù)電機相對于傳統(tǒng)動力系統(tǒng)的位置，可以把單電機混合動力方案分為五大類，分別以P0、P1、P2、P3、P4命名 第 12 頁3.1.2 混合動力電動汽車的構(gòu)型P0P4構(gòu)型示意圖如圖所示。 第 13 頁3.1.2 混合動力電動汽車的構(gòu)型電機位于發(fā)動機前端皮帶上，給發(fā)動機增加一款小型發(fā)電機（BSG），其通過皮帶與曲軸連接，當發(fā)動機運轉(zhuǎn)時，由曲軸帶動發(fā)電。自動起停、弱混是常見的P0構(gòu)型。 第 14 頁3.1.2 混合動力電動汽車的構(gòu)型P1構(gòu)型：電機位于發(fā)動機曲軸上，在發(fā)動機后離合器前，原來飛輪的位置。電機和曲軸

5、轉(zhuǎn)速相等，因此電機需要有較大轉(zhuǎn)矩。 第 15 頁3.1.2 混合動力電動汽車的構(gòu)型P2也需要布置在發(fā)動機和變速器中間，但因為不必像P1一樣整合在發(fā)動機外殼中，P2布置的形式更靈活，不僅可以直接套在變速器輸入軸上，也可以通過皮帶與變速器輸入軸連接，甚至也可以使用減速齒輪。 第 16 頁3.1.2 混合動力電動汽車的構(gòu)型P3構(gòu)型：電機位于變速器輸出端，與發(fā)動機共享一根軸，同源輸出。 第 17 頁3.1.2 混合動力電動汽車的構(gòu)型P2.5（也稱PS）是介于P2和P3之間的一種混合動力形式，就是將電機整合進入變速器內(nèi)。 第 18 頁3.1.2 混合動力電動汽車的構(gòu)型P4構(gòu)型：電機放在后橋上，另外輪邊驅(qū)

6、動也叫P4。 第 19 頁3.1.2 混合動力電動汽車的構(gòu)型3.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車組成2022/7/24串聯(lián)式混合動力電動汽車是指車輛行駛系統(tǒng)的驅(qū)動力只來源于電機，結(jié)構(gòu)特點是發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電，電能通過電機控制器輸送給驅(qū)動電機，由電機驅(qū)動車輛行駛。另外，動力電池也可以單獨向驅(qū)動電機提供電能驅(qū)動車輛行駛。3.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車組成2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式美國

7、通用汽車的沃藍達混合動力系統(tǒng)采用的是串聯(lián)式結(jié)構(gòu)。沃藍達混合動力系統(tǒng)采用1臺發(fā)動機、1臺發(fā)電機和1臺電機對車輛進行綜合驅(qū)動。動力電池采用的是容量為16kWh的360V鋰電池組，電池組成T型布置，隱藏于后排座椅下及車身中部，純電動最高行駛里程可達80km。沃藍達混合動力系統(tǒng)包括汽油發(fā)動機、綜合動力分配系統(tǒng)、高容量鋰電池以及電力控制單元。2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式沃藍達混合動力系統(tǒng)由1臺峰值功率為111kW的電機、1臺55kW的發(fā)電機和和1臺1.4L自然進氣、峰值功率為63kW的發(fā)動機組成，發(fā)動機僅用于發(fā)電。其中功率較大的電機主要用于驅(qū)動車輛，而功率較小的發(fā)電機主

8、要用于發(fā)電2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式發(fā)動機、發(fā)電機和電機通過1個行星齒輪機構(gòu)以及3個離合器組成了動力產(chǎn)生/回收/分配系統(tǒng)。行星齒輪機構(gòu)的太陽輪連接到電機，行星架連接到減速機構(gòu)直接輸出動力到車輪，而齒圈則根據(jù)實際情況連接到動力分配系統(tǒng)的殼體（固定）或者連接到發(fā)電機和發(fā)動機。2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式沃藍達混合動力系統(tǒng)通過3個離合器來控制動力的分配，這三個離合器分別命名為C1、C2、C3。C1用于連接行星齒輪齒圈與動力分配系統(tǒng)的殼體（固定）；C2用于連接發(fā)電機與行星齒輪齒圈；C3用于連接發(fā)動機與發(fā)電機。沃藍達混合動力系統(tǒng)一共有

9、5種工作模式，分別為EV低速模式、EV高速模式、EREV混合低速模式、EREV混合高速模式以及能量回收模式。2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式處于EV低速模式時，C1吸合，C2、C3松開，發(fā)動機停轉(zhuǎn)，僅由電機驅(qū)動車輛。齒圈被固定，電池為電動機供電，推動太陽輪轉(zhuǎn)動，行星架因太陽輪的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，把動力傳輸?shù)綔p速齒輪并傳遞到車輪。2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式處于EV高速模式時，C2吸合，C1、C3松開，發(fā)動機停轉(zhuǎn)，發(fā)電機和電動機共同驅(qū)動車輛2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式處于EREV混合低速模式時，C1、C3

10、吸合，C2松開，發(fā)動機運轉(zhuǎn)，發(fā)動機為電池充電，電動機驅(qū)動車輛2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式處于EREV混合高速模式時，C2、C3吸合，C1松開，發(fā)動機運轉(zhuǎn)，發(fā)動機為電池充電的同時與電動機共同驅(qū)動汽車2022/7/243.2.2 串聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式處于能量回收模式時，C1吸合，C2、C3松開，發(fā)動機停轉(zhuǎn)，電動機充當發(fā)電機回收來自車輛的動能2022/7/243.2.3 串聯(lián)式混合動力電動汽車的特點（1）發(fā)動機獨立于行駛工況，使發(fā)動機運轉(zhuǎn)始終處于高效率區(qū)域，避免在低速和怠速區(qū)域所造成的能源浪費、排放差的情況，因此，提高了發(fā)動機經(jīng)濟性和排放性。（2）串聯(lián)式

11、結(jié)構(gòu)使混合動力系統(tǒng)只有單一的驅(qū)動路線，動力系統(tǒng)的控制策略較為簡單。（3）動力電池具有儲能作用，能夠根據(jù)驅(qū)動功率的需求對電機進行功率的補充，發(fā)動機用作儲能作用，因此可以選擇功率較小的發(fā)動機。2022/7/243.2.3 串聯(lián)式混合動力電動汽車的特點（4）發(fā)電機和電機之間采用電氣連接，發(fā)動機只與發(fā)電機采用機械連接，使傳動系統(tǒng)及底盤的布置具有較大的空間和靈活性，有利于整車傳動系統(tǒng)的布置。（5）由于發(fā)動機與車輪在機械上的解耦，發(fā)動機運轉(zhuǎn)速度對整車運行速度沒有關(guān)聯(lián)，發(fā)動機選型范圍較大。（6）當發(fā)動機關(guān)閉時，可實現(xiàn)純電動模式的行駛，發(fā)動機可以延長汽車的續(xù)航里程。2022/7/243.2.3 串聯(lián)式混合動力

12、電動汽車的特點（1）串聯(lián)系統(tǒng)只能由電機驅(qū)動車輪，在化學能轉(zhuǎn)化機械能、機械能轉(zhuǎn)化電能、電能再轉(zhuǎn)化為機械能過程中，能量損失較大，降低能量利用率。（2）動力蓄電池就像一個調(diào)節(jié)水庫，除了要滿足發(fā)電機的輸出功率，還要使充放電水平處于合理的區(qū)間內(nèi)，避免充電過渡和放電過渡，這就需要容量較大的動力電池，增加成本，質(zhì)量增加。（3）由于只有電機直接驅(qū)動，就需要較大功率的電機，增加了整車的質(zhì)量，同時也增加成本。2022/7/243.3 并聯(lián)式混合動力電動汽車組成并聯(lián)式混合動力電動汽車是指車輛行駛系統(tǒng)的驅(qū)動力由驅(qū)動電機及發(fā)動機同時或單獨供給，結(jié)構(gòu)特點是并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)可以單獨使用發(fā)動機或驅(qū)動電機作為動力源，也可以同時使

13、用驅(qū)動電機和發(fā)動機作為動力源驅(qū)動車輛行駛。2022/7/243.3 并聯(lián)式混合動力電動汽車組成2022/7/243.3.2 并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式主要有純電驅(qū)動模式、純發(fā)動機驅(qū)動模式、混合驅(qū)動模式、行車充電模式、再生制動模式和停車充電模式2022/7/243.3.2 并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.3.2 并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.3.2 并聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.3.3 并聯(lián)式混合動力電動汽車的特點（1）良好的燃料經(jīng)濟性。并聯(lián)式結(jié)構(gòu)布置兩套動力傳遞路線，可根據(jù)實際工況選擇不

14、同的動力輸出路線和動力組合，具有更強的選擇性和適應性，避免所有能量在多次轉(zhuǎn)換中浪費和損失，提高燃料經(jīng)濟性。（2）良好的動力性。當高負荷運行時，發(fā)動機和電機動力耦合，同時對汽車進行驅(qū)動，具有良好的動力性。（3）系統(tǒng)穩(wěn)定性較高。并聯(lián)式結(jié)構(gòu)布置兩套獨立動力傳遞路線，當一條傳遞系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可以啟用另外一條傳遞路線，保證汽車的正常運行。2022/7/243.3.3 并聯(lián)式混合動力電動汽車的特點（4）發(fā)動機與電機是兩套相互獨立的動力系統(tǒng)，都可以單獨作為動力源驅(qū)動汽車，因此系統(tǒng)整體可靠性較高。（5）電機功率較小。由于發(fā)動機可以單獨驅(qū)動，或和電機共同驅(qū)動汽車，因此可以選擇功率較小的電機。（6）電池容量較小

15、。電機作為輔助動力，所需動力電池容量較小。2022/7/243.3.3 并聯(lián)式混合動力電動汽車的特點（1）控制策略較復雜。并聯(lián)插電式混合動力電動汽車具有兩條驅(qū)動路線，可以單獨或耦合參與驅(qū)動，使該結(jié)構(gòu)具有多種驅(qū)動模式，多種驅(qū)動模式之間的切換以及兩種動力的耦合控制比較復雜。（2）整車布置復雜。由于存在兩套動力系統(tǒng)，并且發(fā)動機和驅(qū)動軸之間存在機械連接，以及兩種動力的耦合，使底盤的布置比較復雜。（3）排放性能相對較差。由于不同驅(qū)動模式之間的切換，發(fā)動機頻繁出現(xiàn)點火啟動、熄火，發(fā)動機不能穩(wěn)定在高效率區(qū)域工作，致使排放性能較差。（4）純電動續(xù)航里程較短。2022/7/243.4 混聯(lián)式混合動力電動汽車組成

16、混聯(lián)式混合動力電動汽車是指具備串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種混合動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，主要由發(fā)動機、電機1、電機2、行星齒輪動力分配機構(gòu)、電機控制器、傳動裝置、動力電池和外部充電接口等組成。該混合動力系統(tǒng)的特點是利用一個單排行星齒輪機構(gòu)將發(fā)動機和兩個電機的動力耦合在一起。2022/7/243.4 混聯(lián)式混合動力電動汽車組成2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式主要有純電驅(qū)動模式、純發(fā)動機驅(qū)動模式、混合驅(qū)動模式、行車充電模式、再生制動模式和停車充電模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動

17、汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式豐田普銳斯混合動力電動汽車行駛工況有啟動、低中速行駛、一般行駛、一般行駛/剩余能量充電、全

18、速行駛、減速/能量再生和停車。2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.2 混聯(lián)式混合動力電動汽車的工作模式2022/7/243.4.3 混聯(lián)式混合動力電動汽車的特點（1）低排放性。應對復雜的運行工況，混聯(lián)式混合動力電動汽車具有多種驅(qū)動模式，能保證發(fā)動機在最佳工作區(qū)域工作，最大限度降低有害氣體排放。（2）低油耗性。在低速運行時，主要以串聯(lián)模式運行，燃料經(jīng)濟性好。（3）較強的動力性。在加速或高速運行時，動力系統(tǒng)主要以并聯(lián)模式運行，發(fā)動機和電機同時提供驅(qū)動力，為汽車運行提供較強動力。（4）較

19、好的舒適性。啟動以及中速以下行駛時，電機獨立驅(qū)動車輛行駛，減少了噪聲，提高舒適性。2022/7/243.4.3 混聯(lián)式混合動力電動汽車的特點（1）控制策略較復雜?；炻?lián)插電式混合動力電動汽車有兩套動力系統(tǒng)，它們可以分別單獨驅(qū)動或耦合參與驅(qū)動，使該結(jié)構(gòu)具有多種驅(qū)動模式，多種驅(qū)動模式之間的切換以及兩種動力的耦合的控制比較復雜。（2）整車布置復雜。由于存在兩套動力系統(tǒng)，并且發(fā)動機和驅(qū)動軸之間存在機械連接，以及考慮兩種動力的耦合，使底盤的布置比較復雜。（3）技術(shù)難度大，成本高。2022/7/243.5 增程式電動汽車組成增程式電動汽車動力傳動系統(tǒng)主要由驅(qū)動電機系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、增程器和整車控制器等組成。與純電動汽車相比，增加了增程器。2022/7/243.5 增程式電動汽車工作模式增程式電動汽車有5種工作模式，即純電