混合动力电动汽车[1]
混合动力电动汽车
主要内容
• 1.混合动力电动汽车概述 • 2.混合动力电动汽车分类 • 3.混合动力电动汽车的能量管理技术 • 4.混合动力电动汽车实例
一、概述
什么是混合动力汽车？
由于实用的混合动力汽车是由内燃机和电动机两种动力混 合作为输出，因此称为油电混合汽车，本书的“混合动力 汽车”特指油电混合动力汽车。从能量源来看，“油”可 以代表汽油、柴油，甚至是天然气，“电”是以蓄电池、 电容、储能飞轮三种形式储能，但三者储存的能量都是由 内燃机带动的发电机发出的，即此时“电也是油”。
混合动力电动汽车的能量转换装置包括发电装置（发动机/ 发电机）、动力电池、功率变换装置、动力传递装置、充 放电装置等。
能量传统路线通常有四类：由发电装置到车轮；由动力电 池到车轮；由发电装置到能量储存装置，再到车轮；由车 轮到能量储存装置（能量回收）。
四、混合动力电动车实例
最具代表的车型是丰田公司生产的普锐斯。
参考国际能源组织(IEA)的有关文献，其对混合动力车辆作 出定义，认为能量与功率传送路线具有如下特点的车辆称 为混合动力车辆：
一、概述
什么是混合动力汽车？
(1)传送到车轮推进车辆运动的能量，至少来自两种不同的能 量转换装置(例如内燃机、燃气涡轮、斯特林发动机、电动机、 液压马达、燃料电池)。 (2)这些转换装置至少要从两种不同的能量储存装置(例如燃 油箱、蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等)吸取能量。 (3)从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的 (既可放出能量，也可吸收能量)，并至少还有一条是不可逆 的。 (4)可逆的储能装置供应的是电能。
(1) 串联式混合动力电动汽车
指车辆的驱动力只来源于电动机。特点是发动机带动发电 机发电，其电能通过传输线路及控制器直接输送到电动机，
比亚迪hev模式工作原理
比亚迪hev模式工作原理随着环境问题的日益突出，汽车工业也在不断地探索新的节能环保技术。
其中，混合动力汽车是一种非常受欢迎的新型汽车技术。
比亚迪HEV（混合动力电动汽车）是一种采用混合动力技术的汽车，具有高效节能、环保等优点。
本文将介绍比亚迪HEV模式的工作原理。
一、混合动力汽车的概念混合动力汽车是指采用两种或两种以上不同能源驱动汽车的动力系统，其中包括内燃机、电动机、蓄电池等。
通过控制不同动力系统的工作方式，使汽车在不同的驾驶条件下，能够以最优化的方式使用不同的动力系统，从而达到节能、减排的目的。
二、比亚迪HEV的工作原理比亚迪HEV采用的是串联式混合动力系统，即内燃机和电动机都连接在同一传动轴上，由同一个传动系统控制。
比亚迪HEV的工作原理如下：1.启动模式在启动模式下，比亚迪HEV只使用电动机进行驱动。
当车速达到一定值时，内燃机才开始工作。
此时，电动机和内燃机都将驱动车辆。
2.加速模式在加速模式下，比亚迪HEV的电动机和内燃机都将提供动力。
电动机提供较大的扭矩，能够快速提升车速；而内燃机则提供较大的功率，能够保证车辆的加速性能。
3.恒速巡航模式在恒速巡航模式下，比亚迪HEV的内燃机将维持恒定的转速，同时电动机也将工作，以维持车辆的恒定速度。
此时，电动机的功率较小，主要用于维持车辆的稳定性。
4.制动模式在制动模式下，比亚迪HEV的电动机将转换为发电机，将制动能量转化为电能，存储在电池中。
此时，内燃机将停止工作，车辆将通过电动机的发电制动减速。
5.充电模式在充电模式下，比亚迪HEV的内燃机将转换为发电机，为电池充电。
此时，电动机将停止工作，车辆将通过内燃机的发电来充电。
三、比亚迪HEV的优点1.节能环保比亚迪HEV采用混合动力技术，能够将内燃机和电动机的优点结合起来，实现最优化的动力输出。
同时，比亚迪HEV还采用了能量回收技术，将制动能量转化为电能储存，从而进一步提高了能量利用效率。
2.驾驶舒适性比亚迪HEV采用了电动机辅助内燃机的方式，使车辆在起步、加速等环节表现更加出色，同时减少了内燃机的噪音和振动，提高了驾驶舒适性。
混合动力电动汽车
混合动力电动汽车1. 引言混合动力电动汽车是一种结合传统燃油动力和电动动力的汽车。
其通过利用电动机和内燃机的双重动力系统，既能够减少燃料的消耗和减少尾气排放，又能够提供长距离驾驶的能力。
本文将会详细介绍混合动力电动汽车的原理、优势和发展趋势。
2. 混合动力电动汽车的原理混合动力电动汽车的运行原理是将传统燃油发动机与电动机进行结合。
在行驶过程中，汽车可以通过电动机独立工作，也可以通过内燃机驱动发电机为电动机提供电能。
混合动力电动汽车的动力系统主要包括以下几个组成部分：•发动机：混合动力汽车配备了一个内燃机，它可以使用汽油或柴油作为燃料。
这个发动机可以通过燃料燃烧驱动车辆，同时还可以充当发电机工作，为电动机充电。
•电动机：混合动力汽车配备了一个电动机，它使用电能驱动车辆。
这个电动机可以通过电池或通过内燃机发电机提供的电能工作。
•电池：混合动力汽车配备了一个电池组，它存储并提供电能给电动机使用。
电池可以通过内燃机发电机或通过插电方式进行充电。
•控制系统：混合动力汽车配备了一个控制系统，它监控并控制动力系统的运行，以实现最佳的燃油效率和动力性能。
3. 混合动力电动汽车的优势混合动力电动汽车相比传统的燃油汽车具有以下优势：1.节能环保：混合动力电动汽车利用电动机的动力，减少了对内燃机的依赖，因此能够显著减少燃料的消耗和尾气的排放。
这对于改善空气质量和减少温室气体排放具有重要意义。
2.长距离驾驶能力：由于混合动力电动汽车配备了发动机和电池组，可以在电池能量耗尽后继续通过发动机驱动发电机进行充电。
这使得混合动力电动汽车可以具备较长的续航里程，满足长途驾驶需求。
3.减轻对石油的依赖：混合动力电动汽车利用了电能作为驱动力，减少了对石油的依赖程度。
这有助于降低对石油资源的消耗和依赖，实现能源结构的多样化。
4.提升驾驶体验：混合动力电动汽车的电动机具有高扭矩输出和快速响应的特点，提供了平顺且悄无声息的驾驶体验。
同时，电动机还能够辅助传统发动机提供更大的动力输出，提升汽车的加速性能和操控性。
混合动力电动汽车认知
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3.1 混合动力电动汽车的分类与 构型——分类
按照是否能够外接充电，混合动力电动汽车可分为外接充电 型混合动力电动汽车和非外接充电型混合动力电动汽车。
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3.2.2 串联式混合动力电动汽 车的工作模式
沃蓝达混合动力系统由1台峰值功率为111kW的电机、1台 55kW的发电机和和1台1.4L自然进气、峰值功率为63kW的 发动机组成，发动机仅用于发电。其中功率较大的电机主要 用于驱动车辆，而功率较小的发电机主要用于发电
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3.2.2 串联式混合动力电动汽 车的工作模式
沃蓝达混合动力系统通过3个离合器来控制动力的分配，这 三个离合器分别命名为C1、C2、C3。C1用于连接行星齿轮 齿圈与动力分配系统的壳体（固定）；C2用于连接发电机与 行星齿轮齿圈；C3用于连接发动机与发电机。
沃蓝达混合动力系统一共有5种工作模式，分别为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。
（3）由于只有电机直接驱动，就需要较大功率的电机，增加 了整车的质量，同时也增加成本。
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3.3 并联式混合动力电动汽车——组成
并联式混合动力电动汽车是指车辆行驶系统的驱动力由驱动电 机及发动机同时或单独供给，结构特点是并联式驱动系统可以 单独使用发动机或驱动电机作为动力源，也可以同时使用驱动 电机和发动机作为动力源驱动车辆行驶。
3.2.2 串联式混合动力电动汽 车的工作模式
第八章 混合动力电动汽车
第三节 BSG(BAS)和ISG混合动力系统
1、BSG混合动力系统，即驱动皮带--发电机--起动机(Belt Starter Generator或Belt Alternator Starter)系统，也叫 BAS Hybrid系统，。
2、ISG(Integrated Starter Generator)是集成的具有起动 机功能的发电机的缩写。
3.按能否外接电源进行充电
按能否外接电源进行充电，分为插电式混合动力(Plug-in Hybrid Electric Vehicle)和非插电式混合动力。如图所示， 插电式混合动力的特征是可由电能单独驱动，并配备一个大容 量的可外部充电的蓄电池组，显著的特性是可通过外部电源进 行充电，充电后可续航一定的里程。
1.区别于传统发动机的仪表标志
区别于传统内燃机的仪表标志有智能停机(Auto-Stop)标识，
ECO指示灯(瞬时油耗<4L/100km时，电池充电状态(SOC指示表)。
2.Hybrid车型的制动系统。 SGCM对HHV电磁阀进行PWM控制,在车辆从自动停止到发
动机重新起动的过程中，SGCM控制坡路保持阀打开的速率， 以缓慢降低制动压力的泄放，这样可以避免车辆起步前溜车 的危险和车辆起步后制动拖滞的发生 。 3.ECO空调模式
电路断开时SMR2和SMR3分步相继断开，如图所示， 然后 HVECU确认各个继电器是否已经断开，这样HV-ECU可确定通过流 过SMR1的电流可判断SMR2是否卡住。
2.驱动行驶工况控制策略 ３)加速和高速行驶工况 在加速和高速行驶工况，发动机和电动机必须联合协调工作， 才能让汽车获得良好的动力性能。当电池SOC大于下限值SOClow时，电动机和发动机共同工作驱动汽车行驶。 ４)减速制动工况控制策略 在减速制动工况下，根据电池SOC和整车制动转矩需求，电机再 生制动系统和机械制动系统可单独工作或同时工作。 ５)纯电动驱动工况 当油箱燃油量小于一定值，或者为了满足周围环保需要，纯电 动按钮被按下时，整车进入纯电动驱动工况。
bev phev和hev的区别
bev phev和hev的区别
BEV、PHEV和HEV之间的主要区别在于它们的驱动方式和能源来源。
BEV，即纯电动汽车（Battery Electric Vehicle），是完全由电池提供动力的汽车，没有汽油发动机。
它的驱动电机由电池组供电，整车结构主要包括电池组和驱动电机。
PHEV，即插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle），是一种可以通过插入外部电源为电池充电的混合动力汽车。
它有两套独立的动力系统，主要动力来源于发动机，但电机也起到了辅助作用。
PHEV的电池容量通常较小，一般在20KWh左右，可完全电驱动行驶100km左右。
HEV，即混合电动汽车（Hybrid Electric Vehicle），是一种同时拥有燃油驱动和电力驱动两种模式的汽车。
它的电能由汽车自身的制动系统产生，用于给电池充电。
总的来说，BEV、PHEV和HEV在驱动方式和能源来源上有明显的区别。
BEV完全依赖电池供电，PHEV可以通过插入外部电源为电池充电，而HEV则采用燃油驱动和电力驱动两种模式。
消费者可以根据自己的需求和用车习惯选择适合自己的车型。
混合动力电动汽车
本田雅阁（ Accord ）
第九代Accord的插电式混合动力车型类似于丰田THS-II系统的重
混合动力系统，并且突创性的首次在量产混合动力车型上应用 锂电池。本田这一新的混合动力系统有四种工作模式： 在低负荷下，断开混合动力系统与汽油发动机之间的离合器， 单独由用锂电池内储存的电能驱动的两个电动机驱动车轮； 在一般驾驶情况下，离合器依旧保持断开状态，发动机低速运 转为电池充电，电能供给给电动机进行驱动； 在高速巡航下，混合动力系统和汽油发动机之间的离合器进行 连接，将发动机的动力传动至车轮，由汽油发动机驱动车辆， 另外，值得一提的是，此种驱动模式下，电动机可以完全不妨 碍发动机的单独工作，车辆可以如普通汽油动力车一样行驶； 在激烈驾驶、需要频繁加减速的情况下，汽油发动机和电动机 共同驱动车辆。
在串联式混合动力电动汽车上，由发动机带动发电机所产
生的电能和蓄电池输出的电能，共同输出到电动机来驱动 汽车行驶，电力驱动是唯一的驱动模式。
串联式混合动力电动汽车动力流程图
串联式混合动力电动汽车的优点
优点： （1）发动机能够经常保持在稳定、高效、低污染的运
转状态，使有害排放气体控制在最低范围； （2）总体结构上看，比较简单，易于控制，只有电动 机的电力驱动系统，其特点更加趋近于纯电动汽车； （3）三大动力总成之间无直接的机械连接，在电动汽 车上布臵起来，有较大的自由度。
并联式混合动力汽车的驱动方式
本田思域（Civic）
本田思域Hybrid可以 说是在思域的底盘基础上 加装一套本田开发的混合 动力系统IMA。 i-VTEC发动机根据智 能化控制的VTEC（可变气 门正时及升程电子控制系 统），通过低转速、高转 速、气缸停止的三个阶段 对阀门进行控制。不过它 装备的电动马达动力较弱。
简述混合动力电动汽车的定义及组成
简述混合动力电动汽车的定义及组成
混合动力电动汽车是一种由内燃机和电动机组成的汽车。
它利用内燃机和电动机的双重动力系统，通过混合使用燃油和电能来驱动汽车。
混合动力电动汽车一般由以下几个主要组成部分组成：
1. 内燃机：混合动力电动汽车通常配备有燃油发动机，可以使用汽油、柴油或其他可燃燃料作为能源。
内燃机主要负责为电动机充电或为电池供应电力，以提供额外的动力和续航能力。
2. 电动机：混合动力电动汽车还配备了一台电动机，通常使用电池作为能源。
电动机主要负责为汽车提供动力，它通过电能转化为动能，带动车辆行驶。
电动机也可以通过制动能量回收系统将制动过程中产生的能量转化为电能储存起来，提高能源利用效率。
3. 能源管理系统：混合动力电动汽车配备了一个能源管理系统，它根据驾驶条件和车辆状态来控制内燃机和电动机的运行模式。
能源管理系统可以根据需要自动选择最佳的能量来源，以最大程度地提高能源利用效率和减少排放。
4. 电池组：电池组是混合动力电动汽车的能量储存设备，它存储电能，并通过电动机向车辆供电。
常见的电池类型包括锂离子电池和镍氢电池，它们能够提供足够的电能以满足电动机的动力需求。
总结起来，混合动力电动汽车由内燃机、电动机、能源管理系
统和电池组等主要组成部分组成，通过混合使用燃油和电能来驱动汽车，并实现能源的高效利用和减少排放。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
三、混联式混合动力电动汽车
串联式混合动力、并联式混合动力、混联式混合动力三种混合动力驱动系统中发动机 和电动机使用的比例如图５-１８ 所示。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
混联式混合动力电动汽车与串联式和并联式混合动力电动汽车比较，混联式混合动力 电动汽车的结构特点如下: (１)将串联式混合动力电动汽车和并联式混合动力电动汽车相结合，具有两者的优点； (２)与串联式混合动力电动汽车相比，增加了机械动力的传递路线； (３)与并联式混合动力电动汽车相比，增加了电能的传输路线。
电。
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第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
３)恒流/ 恒压充电法 这种充电方法将充电过程分为三个阶段。
(１)预充电阶段 (２)恒流充电阶段 (３)恒压充电阶段 ４)变流充电法
锂离子电池可接受的充电电流随充电时间呈指数规律下降，若充电电流曲线在电池可 接受充电电流曲线(图５-２７ 中曲线１)以上会导致电池电解液发生析气反应，影响电池 寿命。
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第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
５)间歇充电法 间歇充电法是指在充电一段时间后增加一段间歇时间，减少极化现象。
６)脉冲充电法 在脉冲充电过程中，在充电电流大小逼近电池充电可接受电流的基础上，用脉冲电流
对电池充电，充电电流时有时无，充电状态和暂停状态相互交替。
２. 停止充电时机
在全加速工况下，功率除了由发动机提供外，蓄电池组还提供额外的功率，通过发 动机和牵引电动机的转矩耦合，来提供加速所需要的功率，见图５-２３。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理 ４. 减速或制动
这时牵引电动机工作在发电状态下，用于回收再生制动能量，并把回收的能量存储到 蓄电池组内，提高能量的利用率，见图５-２４。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
齿轮耦合是通过啮合齿轮将多个输入动力合成在一起，如图５-７ 所示。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
链或带耦合是通过链条或者皮带将两个动力源输出的动力进行合成，链或带耦合结构 简单、冲击小，但耦合效率较低。 其结构如图５-８ 所示。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
下面以普锐斯为例进行说明。
１. 起动和中低速运行
当车辆起动出发，或者以低速运行时候，主要牵引电动机提供原动力，若蓄电池处于 低荷电状态时候，则发动机立即起动(图５-２１)。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理 ２. 正常工况运行
２. 轻混合动力系统
轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的起动和停止，还能够实现: (１)在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收； (２)在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电 机的充电需求之间进行调节。
３. 中混合动力系统
中混合动力系统采用的是高压电机。 另外，中混合动力系统还增加了一个功能:在汽车处 于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从而补充发动机本身动力输出的不 足，从而更好地提高整车的性能。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
动力合成的规则如何
２. 转速耦合
转速耦合是指在动力系统中两个动力源的输出动力在耦合过程中，两个动力源输出的 转速相互独立，而转矩符合一定的比例关系，最终合成转速是两个动力源输出转速的耦合 叠加，合成转矩则不满足这个叠加关系。 以图５-１５ 所示的三端口配置为例:
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理 ５. 电池组充电
若蓄电池处于低荷电状态时候，则发动机立即起动，见图５-２５。
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第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
一、驱动电机及其控制技术
目前在交流伺服系统中应用的各种控制策略大致可以分为如下三类: (１)针对交流电动机数学模型的控制策略 (２)基于现代控制理论的控制策略 (３)基于智能控制思想的控制策略
混联式混合动力电动汽车具有以下优点: (１)三个动力总成比串联式混合动力电动汽车三个动力总成的功率、质量和体积小； (２)有多种工作模式，节能最佳，有害气体排放达到“超低污染”； (３)发动机可直接驱动车辆，没有机械能￣电能￣机械能的转换过程，能量转换的综合效 率比内燃机汽车高； (４)电动机可独立驱动车辆行驶。 电动机利用低速大转矩特性，带动车辆起步，可在城 市中实现“零污染”行驶。 当车辆需最大输出功率时，电动机可给发动机提供辅助动力， 因此发动机功率可选择较小，燃料经济性比串联式混合动力电动汽车好。
常规的模拟ＰＩＤ 控制系统原理框图如图５-２６ 所示。
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第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
图中，ｒ(ｔ)是给定值，ｙ(ｔ)是系统的实际输出值，给定值与实际输出值构成控制 偏差ｅ(ｔ)为
ｅ(ｔ)作为ＰＩＤ 控制器的输入，ｕ(ｔ)为ＰＩＤ 控制器的输出和被控对象的输入。 可得模拟ＰＩＤ 控制器的控制规律为:
第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理 １. 单发动机电动机模式
在该模式下，电动机所需的能源完全由发动机带动发电机产生，即
２. 单蓄电池组电动机模式
在该模式下，电动机所需的能源完全由发动机带动发电机产生，即
３. 混合牵引模式
在突然加速时电动机所需的能源大于由发动机(运行在最佳工作区时)带动发电机产生 的功率，这时将有蓄电池组来提供一部分功率，该运行模式下功率关系为
第二节 混合动力电动汽车组成与原理
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
还有一种特殊的转矩耦合方式，称为牵引力耦合，在这种耦合方式下，发动机驱动汽 车的前轮(或者后轮)，而电动机驱动汽车的后轮(或者前轮)，通过前后车轮驱动力将两个 动力源提供的动力耦合在一起，如图５-１４ 所示。
串联式混合动力的结构如图５-２ 所示：
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第一节 概述
并联式混合动力的结构如图５-３ 所示：
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第一节 概述
混联式混合动力的结构如图５-４ 所示：
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
一、串联式混合动力电动汽车
典型的串联式混合动力电驱动系统的构造如图５-５ 所示：
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第一节 概述 第二节 混合动力电动汽车组成与原理 第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
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第一节 概述
一、混合动力电动汽车分类
一般情况下，混合动力电驱动系含有一个可双向能量流的动力系，如图５-１ 所示。
二、并联式混ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动力电动汽车
１. 转矩耦合
在转矩耦合中，发动机和电动机的转矩 可以根据需要分别独立控制，但是两者的转 速需要互成比例，机械耦合器将发动机和电 动机的转矩按照一定的比例关系加在一起， 然后把合成后的转矩传递给驱动轮。 可以 用一个三端口的机械配置图说明，如图５６ 所示。
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第一节 概述 ４. 完全混合动力系统
该混合动力系统中电机和内燃机都可以独立(或在一起)驱动车辆。 因此在低速、缓加 速行驶(如交通堵塞、频繁起步-停车)、车辆起步行驶和倒车等情况下，车辆可以纯电动行 驶；急加速时电机和内燃机一起驱动车辆，并有制动能量回收的能力。
二、混合动力电动汽车基本结构
１)慢充停止判断 (１)半定电流法:半定电流法是当充电电流达到起始充电电流一半的时候停止充电，如 图５-２８ 所示
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第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
(２)定时器控制充电法:定时器控制充电法是由时间来确定，当连续充电达到一定时间 后停止充电，如图５-２９ 所示
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其中，Ｋｐ 为控制器的比例系数；Ｋｉ 为控制器的积分系数；Ｋｄ 为控制器的微分系 数。
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第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
二、动力电池及其管理系统
１. 充电方法
１)恒压充电法 恒定电压充电法是指在充电过程中以恒定电压对电池进行充电。 在这个过程中，充电
电流满足公式:
２)恒定电流充电法 恒定电流充电法是指在充电过程中电压在变化，从而保证全程以恒定不变电流进行充
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第一节 概述
混合动力电动汽车按照能量合成的形式主要分为串联式(ＳＨＥＶ)、并联式(ＰＨＥＶ) 和混联式三种。
根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重，混合动力 系统还可以分为以下四类:
１. 微混合动力系统
这种混合动力系统在传统内燃机上的起动电机上加装了皮带驱动起动电机，用来 控制发动机的起动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗和排放。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
磁场耦合是将电动机的转子与发动机的输出轴做成一体，通过磁场作用力将电机输出 动力与发动机输出的动力直接或者间接的耦合在一起，如图５-９ 所示，图中ｋ1，ｋ2 均 等于１。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理
以齿轮耦合为例，一种配置方式是两个传动装置分别位于发动机于转矩耦合器之间 和电动机与转矩耦合器之间，如图５-１０ 所示。
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第二节 混合动力电动汽车组成与原理