混合動(dòng)力汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢匯編

1、電動(dòng)汽車課程(kchng)報(bào)告混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢行車記錄儀 /共三十六頁混合(hnh)動(dòng)力電動(dòng)汽車1混合動(dòng)力(dngl)傳動(dòng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀2混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展前景 3電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢2共三十六頁 1.混合(hnh)動(dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的概念12混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類電動(dòng)汽車混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢33混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的地位共三十六頁 1.1 混合(hnh)動(dòng)力汽車的基本概念 什么是混合(hnh)動(dòng)力電動(dòng)汽車(Hybrid Electric Vehicle簡稱HEV)？優(yōu)點(diǎn)：排放小，節(jié)能，可以再生制動(dòng);電動(dòng)汽車到2020年單是中國汽車的保有量將達(dá)

2、到2億；面對(duì)碳排量和環(huán)境保護(hù)的壓力，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有很好的發(fā)展前景。混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢4同時(shí)擁有電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)兩個(gè)動(dòng)力源的汽車。共三十六頁1.2混合(hnh)動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類混合動(dòng)力電動(dòng)汽車并聯(lián)串聯(lián)混聯(lián)復(fù)合按照(nzho)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢5共三十六頁按照(nzho)混合程度分混合動(dòng)力電動(dòng)汽車微混合輕度混合中度混合完全混合電動(dòng)汽車可以純電動(dòng)模式(msh)運(yùn)行。Prius發(fā)動(dòng)機(jī)起停控制在微混合基礎(chǔ)上添加能量回收功能榮威750、奔馳S400Lhybrid發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)協(xié)作，一定程度可以實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)運(yùn)行本田IMA混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢61.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類

3、共三十六頁1.3傳動(dòng)系統(tǒng)在機(jī)車(jch)中的地位動(dòng)力源（發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)）傳動(dòng)系統(tǒng)車輪動(dòng)力源（發(fā)動(dòng)機(jī)）傳動(dòng)系統(tǒng)車輪傳統(tǒng)(chuntng)汽車混合動(dòng)力再生制動(dòng)再生制動(dòng)電動(dòng)汽車現(xiàn)在：整個(gè)動(dòng)力系的核心，實(shí)現(xiàn)高效驅(qū)動(dòng)、最優(yōu)控制和良好駕駛性能的關(guān)鍵。傳統(tǒng)：轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩匹配混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢7共三十六頁對(duì)混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的理解控制系統(tǒng)(kn zh x tn)硬件系統(tǒng)先進(jìn)的機(jī)電技術(shù)作為物理機(jī)構(gòu)支撐。整個(gè)系統(tǒng)的“大腦”，運(yùn)用優(yōu)良算法，實(shí)現(xiàn)預(yù)期傳動(dòng)要求?？偪刂破髦噶顐鲃?dòng)系統(tǒng)輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩到車輪。電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢8共三十六頁二 混合動(dòng)力汽車(qch)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展

4、主要在2個(gè)方面: 1.物理結(jié)構(gòu)(jigu)的發(fā)展； 2.控制系統(tǒng)的發(fā)展；電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢9共三十六頁電機(jī)(dinj)技術(shù)1 物理結(jié)構(gòu)(jigu)的發(fā)展1動(dòng)力耦合、變速環(huán)節(jié)2電力電子 3電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢10共三十六頁 電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速方便，響應(yīng)快，低速大轉(zhuǎn)矩等特點(diǎn)。用以改善發(fā)動(dòng)機(jī)的低速和高速轉(zhuǎn)矩特性。 增大電傳動(dòng)功率來代替種類(zhngli)繁多的機(jī)械和液壓系統(tǒng)是汽車產(chǎn)業(yè)的一個(gè)發(fā)展趨勢。2.1.1 電機(jī)(dinj)技術(shù)電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢11電機(jī)是混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的標(biāo)志。共三十六頁2.1.1 電機(jī)(dinj)技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車用的電機(jī)主要有：感應(yīng)電機(jī)：

5、高可靠性和低成本、低維護(hù)成本成為混合動(dòng)力的最有潛力的電力驅(qū)動(dòng)選擇(xunz)，低功率因數(shù)，低效率等缺點(diǎn)需要改善。永磁電機(jī)：永磁刷直流電機(jī)在高能量密度和高功率密度，與感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相比有很大優(yōu)勢。近些年能量密度和功率密度隨著新永磁材料的出現(xiàn)還在提高。輪轂電機(jī)：傳動(dòng)路線大大縮短，實(shí)現(xiàn)無齒輪傳動(dòng)，在效率和扭矩比傳統(tǒng)電機(jī)方面有很大優(yōu)勢。Honda Insight用的永磁同步電機(jī)電動(dòng)汽車想要輪轂電機(jī)應(yīng)用于混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)必須采用串聯(lián)混合傳動(dòng)系統(tǒng)，串聯(lián)系統(tǒng)低效率不可回避，所以輪轂電機(jī)不太適合混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)。混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢12共三十六頁集成(j chn)啟動(dòng)/發(fā)電機(jī)ISG電機(jī)技術(shù)的發(fā)展使ISG成為可

6、能(knng)。對(duì)于中度混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)而言，集成啟動(dòng)/發(fā)電機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：1 結(jié)構(gòu)緊湊，傳統(tǒng)汽車用到發(fā)電機(jī)和啟動(dòng)電機(jī)，兩個(gè)電機(jī)，占用空間大，重量增加多。2 ISG可以完成傳統(tǒng)汽車中兩個(gè)部件功能同時(shí)，輔助提供峰值功率，改善機(jī)車動(dòng)力性能。3 針對(duì)一個(gè)電機(jī)的控制，簡單可靠。電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢13共三十六頁CVT和動(dòng)力(dngl)耦合發(fā)展趨勢電動(dòng)汽車 近年混合動(dòng)力系統(tǒng)中CVT兼任動(dòng)力耦合的功能，及兩者的功能一體化，結(jié)構(gòu)簡單(jindn)，控制更加方便。混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢14 電機(jī)的加入使無級(jí)變速(CVT)成為混合動(dòng)力傳動(dòng)變速方式首選，主要有電子無級(jí)變速和金屬帶式無級(jí)變速。 CVT

7、缺點(diǎn)是成本略高。 CVT可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)光滑的速度變化，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力與工況的最佳匹配；可以使發(fā)動(dòng)機(jī)一直工作與高效區(qū)，提高HEV的整車效率。共三十六頁電子(dinz)無極變速E-CVT以1997年，豐田Prius中電子無級(jí)變速為起點(diǎn)，電子無級(jí)變速成為(chngwi)混合動(dòng)力的主要變速方案。優(yōu)點(diǎn)：1、無離合器，傳動(dòng)效率高。2、無級(jí)變速，發(fā)動(dòng)機(jī)可以一直工作于高效區(qū)。3、怠速停止發(fā)動(dòng)機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)車，提高效率，減少排放。4、下坡或減速時(shí)完全再生制動(dòng)。電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢15Toyota Prius, Camry Hybrid, Highlander Hybrid- Ford Escape Hybr

8、id, Fusion Hybrid- Nissan Altima Hybrid- Lexus Hybrids.共三十六頁通過行星輪系實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)之間機(jī)械(jxi)耦合和無級(jí)變速缺點(diǎn)：需要(xyo)潤滑、傳動(dòng)能量損失、噪聲。無級(jí)變速完全靠一個(gè)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)性能要求很高。近年來，研究轉(zhuǎn)向無齒輪無級(jí)變速。電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢16共三十六頁雙轉(zhuǎn)子(zhun z)電機(jī)實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速和耦合功率的兩個(gè)路徑：由發(fā)動(dòng)機(jī)直接傳遞至輸出(shch)軸；電能通過滑環(huán)流入電機(jī)繞組，驅(qū)動(dòng)輸出(shch)軸。完全實(shí)現(xiàn)電磁耦合，不需要潤滑；非常有吸引力的變速和動(dòng)力耦合方案。當(dāng)需要的轉(zhuǎn)速變化時(shí)，通過控制電機(jī)

9、部分的輸出功率可以保持發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不變，實(shí)現(xiàn)無極變速。電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢17式子中d為輸出軸轉(zhuǎn)速共三十六頁無刷電子(dinz)無極變速混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢電動(dòng)汽車18與前一種e-CVT相比，去掉了電刷；通過電磁場完成能量的傳遞，結(jié)構(gòu)更加簡單，易于維護(hù)。共三十六頁金屬帶式無極(w j)變速原理：主、被動(dòng)工作輪的固定和可動(dòng)兩部分形成V形槽，與金屬傳送帶嚙合。當(dāng)主、被動(dòng)工作輪可動(dòng)部分作軸向移動(dòng)(ydng)時(shí)，改變了傳送帶的回轉(zhuǎn)半徑，從而改變傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速傳動(dòng)。缺點(diǎn)：1變速范圍小，需要另外增加變速齒輪。2 受金屬帶的強(qiáng)度限制，應(yīng)用有限。電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢

10、19共三十六頁2.1.3 電力電子(dinz)應(yīng)用電力電子學(xué)在混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用極大改善了混合動(dòng)力汽車各方面的性能。未來電子電力動(dòng)力系是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中最昂貴的子系統(tǒng)電動(dòng)汽車在混合動(dòng)力傳動(dòng)中的應(yīng)用電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制再生制動(dòng)能量回收CD-CD變換混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢20共三十六頁2.1.3電力電子(dinz)的應(yīng)用豐田新一代混合動(dòng)力系統(tǒng)THS中電力電子技術(shù)的應(yīng)用 高壓電源、各種逆變器和14V蓄電池用輔助DC-DC變換器組成功率控制器。集成了DSP控制器、驅(qū)動(dòng)和電路保護(hù)、直流穩(wěn)壓電容、冷卻(lngqu)回路和汽車通信的CAN總線接口等。電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢21共三十

11、六頁2.1.3 電力(dinl)電子的應(yīng)用 電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)用逆變單元(dnyun)：目前電動(dòng)汽車多用PWM控制型逆變器。這種逆變器線路簡單、效率高。 PWM逆變器的發(fā)展趨勢： 一 采用IGBT器件，工作頻率高，減少啟動(dòng)時(shí)的電流沖擊。 二 電機(jī)額定功率提高，擴(kuò)大調(diào)速范圍，提高功率比。 三 采用DSP為核心的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，可使電機(jī)快速恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)及弱磁高速運(yùn)行；該系統(tǒng)穩(wěn)定，電流沖擊小，控制效率高。 電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢22共三十六頁2.1.3 電力(dinl)電子學(xué)的應(yīng)用電動(dòng)汽車電力電子裝置密封問題，使其耐受高溫，并能防止各種汽車(qch)液體的侵入。電磁兼容/電磁干擾（EMC/EMI

12、）問題，混合動(dòng)力汽車空間狹小，有很多芯片和弱電電路，需要解決EMC/EMI問題。“高開關(guān)頻率”和“高采樣率”普遍應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的電力電子裝置中，這需要高精度的編碼器和解算器，當(dāng)電機(jī)中出現(xiàn)寬溫度梯度和飽和狀態(tài)時(shí)，實(shí)現(xiàn)魯棒控制。HEV對(duì)電力電子技術(shù)的要求：混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢23共三十六頁電力電子(dinz)的最新發(fā)展電動(dòng)汽車2012年2月英飛凌公司推出了一種新型封裝技術(shù)，使車用電力電子器件的電流承受能力和效率提高。首批推出的采用H-PSOF封裝技術(shù)的產(chǎn)品是40VOptiMOS T2功率晶體管，它們的漏極電流高達(dá)300A，導(dǎo)通電阻（RDS(on)）低至0.76毫歐。混合(hnh)動(dòng)力傳

13、動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢24為汽車設(shè)計(jì)人員在提高效率降低排放方面提供了更大的余地。共三十六頁電動(dòng)汽車富士電機(jī)2012年6月提出了HEV/EV用的IGBT模塊端子的超聲波焊接技術(shù)。該技術(shù)具備高熔點(diǎn)和高強(qiáng)度，而且不存在線性膨脹系數(shù)差，可獲得較高的可靠性混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢25共三十六頁2.2 控制系統(tǒng)(kn zh x tn)的研究控制系統(tǒng)是整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的靈魂，能否高效完項(xiàng)各項(xiàng)指標(biāo)控制系統(tǒng)的好壞至關(guān)重要。 控制系統(tǒng)控制協(xié)調(diào)各個(gè)部件完成以下性能指標(biāo)：燃油經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)驅(qū)動(dòng)力最小排放(pi fn)連續(xù)穩(wěn)定的功率輸出再生制動(dòng)的實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車1控制系統(tǒng)的仿真和控制策略2最新混合動(dòng)力車輛的控制系統(tǒng)。混合動(dòng)力傳動(dòng)

14、系統(tǒng)發(fā)展趨勢26這些指標(biāo)不能兼得，控制系統(tǒng)根據(jù)駕駛員的要求而取舍共三十六頁仿真(fn zhn)流程輸入工況控制策略發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)所需的轉(zhuǎn)速和扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速和扭矩實(shí)際車速反饋(fnku)所需車速電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢27共三十六頁控制策略混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢電動(dòng)汽車28邏輯門限控制策略魯棒性強(qiáng)，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)粒子群算法（PSO）搜索效率高，算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)；但是容易受隨機(jī)震蕩影響。容易陷于極小值。遺傳算法（GA）很強(qiáng)的全局尋優(yōu)能力神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)能力強(qiáng)模擬退火隨機(jī)組合優(yōu)化應(yīng)用于混合動(dòng)力(dngl)傳動(dòng)系統(tǒng)的控制策略（算法）有很多種。主要有：通常應(yīng)用中是將多

15、個(gè)策略組合應(yīng)用，取優(yōu)補(bǔ)短，達(dá)到好的控制效果。共三十六頁基于(jy)邏輯門限控制策略介紹混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢電動(dòng)汽車29控制規(guī)則共三十六頁本田(bn tin)超級(jí)四輪驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)SPORT hybrid sh-awd電動(dòng)汽車 SPORT hybrid sh-awd控制系統(tǒng)是由一臺(tái)3.5升自然進(jìn)氣V6發(fā)動(dòng)機(jī)與3臺(tái)大功率電機(jī)組成；廠家(chn ji)稱，這套系統(tǒng)在動(dòng)力方面可以媲美一臺(tái)采用傳統(tǒng)動(dòng)力技術(shù)的V8發(fā)動(dòng)機(jī)，而在油耗方面則幾乎與一臺(tái)自然進(jìn)氣四缸發(fā)動(dòng)機(jī)相同?；旌蟿?dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢30 車輛在轉(zhuǎn)彎時(shí)，為了讓車輛的轉(zhuǎn)向更為順暢，內(nèi)側(cè)后輪的動(dòng)力輸出會(huì)被限制，而由此節(jié)省下來的能量就會(huì)被驅(qū)動(dòng)

16、外側(cè)后輪的電機(jī)所使用，以提高外側(cè)后輪的扭矩輸出。共三十六頁奧迪A7iHEV智能(zh nn)混合動(dòng)力系統(tǒng)電動(dòng)汽車 滑行混合動(dòng)力(Coasting Hybrid)的運(yùn)行模式(msh)，控制系統(tǒng)集合油門、制動(dòng)、坡度、速度、導(dǎo)航信息進(jìn)行綜合判斷，再借助大功率電動(dòng)機(jī)頻繁關(guān)閉和起動(dòng)車頭的發(fā)動(dòng)機(jī)，大幅提升動(dòng)力系統(tǒng)的工作效率混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢31共三十六頁無人駕駛技術(shù)對(duì)混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)影響混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢電動(dòng)汽車32 各種控制中，如果可以有實(shí)時(shí)的路況信息提供，則控制系統(tǒng)可以更高效的實(shí)現(xiàn)機(jī)車的控制；Google的全球?qū)Ш娇梢蕴峁┻@樣的服務(wù)；并且由Google最先提出的無人駕駛

17、技術(shù)，被認(rèn)為在安全，節(jié)能、駕駛體驗(yàn)和節(jié)約時(shí)間方面都有很大吸引力。 據(jù)報(bào)道，Google計(jì)劃自己開發(fā)自動(dòng)駕駛汽車；其首選的車型應(yīng)該是HEV。這對(duì)混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)提出的要求是： 快速的響應(yīng)，根據(jù)導(dǎo)航信息提供的路況和車主的選擇，結(jié)合最優(yōu)控制期望，驅(qū)動(dòng)機(jī)車行駛。共三十六頁3 混合動(dòng)力(dngl)傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展展望 觀察技術(shù)的發(fā)展史，可以發(fā)現(xiàn)危機(jī)推動(dòng)(tu dng)技術(shù)的更新?lián)Q代；隨著全球能源危機(jī)的加劇，HEV在市場中的占有率會(huì)逐步上升；而相應(yīng)的對(duì)混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的性能提出更高的要求。電動(dòng)汽車混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢33 從HEV到PHEV可以發(fā)現(xiàn)，HEV在朝著擺脫化石能源的方向發(fā)展?；旌蟿?dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展體現(xiàn)在：更先進(jìn)的機(jī)電技術(shù)的應(yīng)用；更優(yōu)秀的控制策略的加入。共三十六頁混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢電動(dòng)汽車34 隨著混合動(dòng)力各方面技術(shù)的成熟，以及人們環(huán)保意識(shí)的覺醒(juxng)，混合動(dòng)力將會(huì)是未來汽車動(dòng)力的主體。而混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)擁有很好的發(fā)展前景。共三十六頁Thank You !電動(dòng)汽車混合(hnh)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展趨勢35共三十六頁內(nèi)容摘要電動(dòng)汽車課程報(bào)告。