《新能源汽車技術(shù)》-05-混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

新能源汽車技術(shù)1、掌握混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的定義和分類2、掌握混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的各個(gè)組成部分3、掌握混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種結(jié)構(gòu)的工作模式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)4、了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車已有車型及其性能5、熟悉混合動(dòng)力汽車的維修注意事項(xiàng)第五章混合動(dòng)力電動(dòng)汽車本章目標(biāo)1第五章混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車概述混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)與原理混合動(dòng)力電動(dòng)汽車實(shí)例及性能分析1234混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的維修521.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的定義

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是燃油汽車向純電動(dòng)汽車發(fā)展過程中的過渡車型，在組成上保留了傳統(tǒng)汽車的大部分結(jié)構(gòu)，同時(shí)增添了電動(dòng)機(jī)、儲(chǔ)能元件、電力電子元件等，因而在組成上更加復(fù)雜，結(jié)構(gòu)也更加靈活?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車是指可以從兩種或兩種以上的能量存儲(chǔ)器、能量源或能量轉(zhuǎn)換器中獲取驅(qū)動(dòng)能量的汽車。幾種動(dòng)力源在汽車不同的行駛狀態(tài)（如起步、低中速、勻速、加速、高速、減速或者剎車等）下分別工作，或者一起工作。第一節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車概述31.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類1）按照動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式分類串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混合式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車41.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類2）按照混合度分類輕度混合（弱混合）型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中度混合型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車重度混合（強(qiáng)混合）型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車51.3混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)1）與純電動(dòng)汽車比較減少了電池包的數(shù)量，即減少了整車的重量和成本。延續(xù)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車成熟的驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)，適合量產(chǎn)并降低制造成本。汽車的續(xù)駛里程和動(dòng)力性可達(dá)到內(nèi)燃機(jī)的水平。借助電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，可帶動(dòng)空調(diào)、真空助力、轉(zhuǎn)向助力及其他輔助電器，不用消耗蓄電池組有限的電能，從而保證了駕車和乘坐的舒適性。Good！61.3混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)2）與燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車相比可使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率區(qū)域運(yùn)行，避免或減少了發(fā)動(dòng)機(jī)變工況下的不良運(yùn)行?？蓪?shí)現(xiàn)純電驅(qū)動(dòng)?？蓪?shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回饋，進(jìn)一步降低汽車的能量消耗和排放污染?？蓾M足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。71.4混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的組成混合動(dòng)力汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)儲(chǔ)能裝置81.4混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的組成9第五章混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車概述混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)與原理混合動(dòng)力電動(dòng)汽車實(shí)例及性能分析1234混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的維修5102.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)串聯(lián)式混合動(dòng)力汽車蓄電池組發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖第二節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)與原理112.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力流程圖在串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電能和蓄電池輸出的電能，共同輸出到電動(dòng)機(jī)來驅(qū)動(dòng)汽車行駛，電力驅(qū)動(dòng)是唯一的驅(qū)動(dòng)模式。122.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2）工作模式正常行駛發(fā)動(dòng)機(jī)始終在熱效率高而排放低的最佳單一工況下運(yùn)轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。低負(fù)荷行駛可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)或電力單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。高負(fù)荷行駛電能來自兩部分，即發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能和電能儲(chǔ)存裝置釋放出的電能。132.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3）特點(diǎn)排放污染小驅(qū)動(dòng)形式多樣布置方便advantages對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、發(fā)電單元和電池的要求高能量轉(zhuǎn)換效率降低對(duì)動(dòng)力電池工作和性能要求更高disadvantages142.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并聯(lián)式混合動(dòng)力汽車蓄電池發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖152.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力流程圖162.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2）工作模式發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式在中等負(fù)荷行駛時(shí)，可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效率區(qū)域和較少的排氣污染物。電力單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車在市區(qū)行駛時(shí)，避免發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣污染。發(fā)動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)混合驅(qū)動(dòng)在大負(fù)荷、高速、加速超車等需要大功率的狀態(tài)下172.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3）特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)??兩條驅(qū)動(dòng)路徑并聯(lián)增加驅(qū)動(dòng)功率。動(dòng)力元件比串聯(lián)式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更小。儲(chǔ)能元件容量要求減小。電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)根據(jù)工況靈活工作。缺點(diǎn)?發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)受路面行駛工況影響。結(jié)構(gòu)和布置復(fù)雜。182.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)行星齒輪蓄電池組192.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力流程圖202.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2）工作模式在汽車正常行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率全部用于直接驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在全負(fù)荷、加速行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)與蓄電池共同提供動(dòng)力驅(qū)動(dòng)汽車行駛。在停車或滑行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率全部驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)向電池充電。212.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3）特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)??比串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)更小，成本更低。多種工作模式獲得更好的性能。發(fā)動(dòng)機(jī)參與驅(qū)動(dòng)，減少能量轉(zhuǎn)換損失。純電行駛降低排放。缺點(diǎn)?發(fā)動(dòng)機(jī)參與驅(qū)動(dòng)在特殊工況下排放劣于串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。結(jié)構(gòu)復(fù)雜布置困難。整車多能源控制系統(tǒng)要求更高、更復(fù)雜。22第五章混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車概述混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)與原理混合動(dòng)力電動(dòng)汽車實(shí)例及性能分析1234混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的維修523混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)整車能量管理控制系統(tǒng)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)四配再生制動(dòng)能量回收系統(tǒng)先進(jìn)車輛控制技術(shù)第三節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)243.1驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)及其控制技術(shù)電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車的心臟，對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車來說，電動(dòng)機(jī)的重要性與發(fā)動(dòng)機(jī)是等同的?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的要求是能量密度高、體積小、質(zhì)量輕、效率高。驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)電動(dòng)機(jī)控制算法大功率電子器件轉(zhuǎn)換器微處理器I’mimportant!253.2動(dòng)力電池及其管理系統(tǒng)動(dòng)力電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的性能燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能混合動(dòng)力電動(dòng)汽車使用的電池工作負(fù)荷大，對(duì)功率密度要求較高，但體積和容量小，而且電池的SOC工作區(qū)間較窄，對(duì)循環(huán)壽命要求高。如何全面、準(zhǔn)確地對(duì)動(dòng)力電池進(jìn)行管理，是決定動(dòng)力電池能否發(fā)揮最佳效能的重要因素。263.3整車能量管理控制系統(tǒng)

整車能量控制系統(tǒng)如同混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的大腦，指揮各個(gè)子系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，以達(dá)到效率、排放和動(dòng)力性的最佳狀態(tài)，同時(shí)兼顧行駛車輛的平順性。整車能量控制系統(tǒng)根據(jù)駕駛員的操作，如加速踏板、制動(dòng)踏板、變速桿的操作等，判斷駕駛員的意圖，在滿足駕駛員需求的前提下，分配電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、電池等動(dòng)力部件的功率輸出，實(shí)現(xiàn)能量利用率的最優(yōu)管理，使有限的燃油發(fā)揮最大的功效。能量管理策略的目標(biāo)，就是使燃油能量轉(zhuǎn)換效率盡可能高。整車能量控制系統(tǒng)主要功能整車功率控制工作模式切換的控制控制混合動(dòng)力系統(tǒng)考慮其他車載電氣附件和機(jī)械附件的能量消耗273.4動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的參數(shù)匹配是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)重要內(nèi)容，其直接影響混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的排放和燃油經(jīng)濟(jì)性能。發(fā)動(dòng)機(jī)功率電動(dòng)機(jī)功率動(dòng)力電池容量確定車輛的混合度，組成性能最優(yōu)的混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)283.5能量再生制動(dòng)回收系統(tǒng)

能量再生制動(dòng)回收是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車提高燃油性的又一重要途徑。由于制動(dòng)關(guān)系到行車安全性，如何在最大限度回收制動(dòng)時(shí)的車輛動(dòng)能與保證安全的制動(dòng)距離和車輛行駛穩(wěn)定性之間取得平衡，是再生制動(dòng)回收系統(tǒng)需要解決的難題之一，再生制動(dòng)回收系統(tǒng)與車輛防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)合可以完美地解決這一難題。293.6先進(jìn)車輛控制技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的再生制動(dòng)系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車的ABS系統(tǒng)的結(jié)合，在國外已經(jīng)得到了較好的解決，而國內(nèi)尚無真正的解決方案。隨著混合動(dòng)力電動(dòng)汽車研究的深入，傳統(tǒng)汽車的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、車輛穩(wěn)定性控制系統(tǒng)等如何與混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量管理及動(dòng)力控制系統(tǒng)相結(jié)合，將越來越顯示出其重要性與必要性。傳統(tǒng)汽車的控制技術(shù)與現(xiàn)代電動(dòng)汽車控制技術(shù)的融匯集成，將使未來的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車更加節(jié)能、舒適和安全。30第五章混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車概述混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)與原理混合動(dòng)力電動(dòng)汽車實(shí)例及性能分析1234混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的維修5314.1別克君越eAssist采用弱混合動(dòng)力技術(shù)，還配備了智能降阻進(jìn)氣格柵、低滾阻綠色輪胎，底盤也特別進(jìn)行了空氣動(dòng)力學(xué)優(yōu)化，共同助力燃油經(jīng)濟(jì)性的提升。第四節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車實(shí)例及性能分析324.1別克君越eAssist當(dāng)車輛在前進(jìn)擋制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)將自動(dòng)關(guān)閉；剎車或減速時(shí)，系統(tǒng)還能夠回收能量為鋰電池充電。電動(dòng)機(jī)不能獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輛，只是在起步以及加速時(shí)，對(duì)汽油機(jī)進(jìn)行輔助；滑行及剎車時(shí)，回收能量為電池充電。混合動(dòng)力系統(tǒng)構(gòu)成334.2比亞迪?秦1.5T渦輪增壓缸內(nèi)直噴引擎13kW·h鐵電池最大功率可達(dá)217kW，最大扭矩440N·m最大功率113kW/5200r/min，最大扭矩240N·m/

1750～3500r/min最大功率為110kW34秦在普通狀態(tài)下，絕大多數(shù)動(dòng)力來源于靠電池為電動(dòng)機(jī)提供前進(jìn)動(dòng)力。在急加速狀態(tài)下，1.5T引擎會(huì)與電動(dòng)機(jī)同時(shí)工作，雙引擎提供強(qiáng)大的動(dòng)力輸出。減速時(shí)，動(dòng)能會(huì)轉(zhuǎn)化為電儲(chǔ)存在動(dòng)力電池組中。1.5T渦輪增壓缸內(nèi)直噴引擎4.2比亞迪?秦354.3豐田普銳斯Prius新普銳斯搭載1.8L阿特金森循環(huán)四缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，并匹配一臺(tái)經(jīng)過改進(jìn)的電動(dòng)機(jī)，總動(dòng)力輸出達(dá)到89kW，綜合最大功率110kW，新車動(dòng)力系統(tǒng)的熱效率提升到40%以上。364.3豐田普銳斯Prius新普銳斯采用多軸電機(jī)和平行軸減速齒輪（從行星齒輪變化而來，損失更低），較過去更小型，損失降低大約20%。新開發(fā)的高轉(zhuǎn)速電機(jī)采用新的繞組方式，體積更小，功率密度更大。動(dòng)力控制總成采用低損失元件，損失降低大約20%。通過小型化實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)橋垂直搭載，可將過去設(shè)置在后備箱的輔機(jī)電池移至發(fā)動(dòng)機(jī)室。驅(qū)動(dòng)電池方面，普銳斯同時(shí)新開發(fā)了小型化高性能鋰離子電池和鎳-氫電池，鎳-氫電池體積更小，容量更大，純電續(xù)駛里程提高到56km。37第五章混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車概述混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)與原理混合動(dòng)力電動(dòng)汽車實(shí)例及性能分析1234混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的維修5385.1對(duì)高壓系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)斷開電源確保電源開關(guān)關(guān)閉。從輔助蓄電池上斷開負(fù)極端子電纜。一定要戴絕緣手套。拆下檢修塞放置車輛5min。第五節(jié)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的維修395