混合动力电动汽车
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
第9页
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。
2020/9/ 16
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
2020/9/ 16
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。
2020/9/ 16
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
混合动力电动汽车名词解释
混合动力电动汽车名词解释
混合动力电动汽车是指同时搭载内燃机和电动机的汽车，通过内燃机和电动机的协同工作来提供动力。
内燃机可以使用汽油、柴油或其他可燃燃料，而电动机则通过电池储存的电能来驱动。
混合动力电动汽车可以根据驾驶需求和路况自动切换使用内燃机或电动机，以实现最佳的燃油效率和动力输出。
混合动力电动汽车的工作原理是在行驶过程中，电动机主要负责低速和起步时的动力输出，提供高扭矩和较高的能效；而在高速行驶和急加速时，内燃机会启动，并为电动机充电或直接驱动车轮。
同时，混合动力电动汽车还采用了再生制动技术，即通过电动机将制动时产生的动能转化为电能进行储存，以进一步提高能源利用效率。
混合动力电动汽车的优点包括节能环保、降低排放、减少油耗以及具备长续航里程等。
由于内燃机和电动机的结合，混合动力电动汽车不仅可以减少对化石燃料的依赖，还能有效降低尾气排放和空气污染物的生成，对改善空气质量和保护环境具有积极作用。
此外，混合动力电动汽车还可以通过电动驱动在纯电模式下行驶，实现零排放和无噪音的环保出行。
然而，混合动力电动汽车也存在一些挑战和限制。
首先，该技术相对于传统汽车来说仍处于发展阶段，车辆成本较高。
其次，电池容量和充电时间仍然限制了混合动力电动汽车的续航里程和使用便利性。
此外，充电设施的不足也制约了混合动力电动汽车的推广应用。
尽管存在一些挑战，混合动力电动汽车作为一种过渡技术，在提高能源利用效率、减少污染和降低能源消耗等方面具有重要意义。
随着技术的不断发展和成本的降低，混合动力电动汽车有望在未来成为主流的出行方式，推动汽车产业的可持续发展。
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。
混合动力电动汽车(各宗形式优缺点)
两大动力总成的功 率较小，质量较轻， 电动/发电机具有双 重功能，还可利用 普通内燃机汽车底 盘改装，制造成本
虽然有三大动力总成， 但三大动力总成的功 率较小，质量较轻， 需要采用复杂的控制 系统，制造成本较高
较低
31
3.2 混合动力电动汽车驱动系统分析
32
3.2.1混合动力电动汽车 驱动系统的能量管理
能量流分析及其控制
3
3.0 概 述
• 广义定义 • 混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）是
指车辆驱动系由两个或多个能同时运转的单个驱动 系联合组成的车辆。 • 狭义定义 • 既有内燃机又有电动机驱动的车辆。
4
3.0 概 述
• 优点 • ◇与纯电动汽车相比：行驶里程延长了2~4倍；
17
3.1.3 并联混合动力电动汽车
• 缺点 • • 一.发动机工况会受到车辆行驶工况的影响，有害气
体排放高于SHEV。 • • 二.动力系统结构复杂，布置和控制更困难。
18
3.1.4 混联混合动力电动汽车
• 结构示意图(以丰田Prius为例) • 动力总成：发动机、发电机、电动机
Prius
19
再生制动时，电动机工作在发电机状态，将多余的能量 充入电池。
16
3.1.3 并联混合动力电动汽车
• 优点 • ◇只有发动机和电动机两个动力总成，两者的功率可以等
于50%~100%车辆驱动功率，比SHEV三个动力总成的功率、 质量和体积小很多。 • ◇发动机可直接驱动车辆，没有SHEV发动机的机械能—电 能—机械能的转换过程，能量转换的综合效率比SHEV高。 车辆需要最大输出功率时，电动机可以给发动机提供额外的 辅助动力，因此发动机功率可选择较小，燃油经济性比 SHEV好. • ◇与电动机配套的动力电池组容量较小，使整车质量减小。 • ◇电动机可带动发动机起动，调节发动机的输出功率，使 发动机基本稳定在高效率、低污染状态下工作。发动机带动 电机发电向电池组充电，可延长续驶里程。
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。
混合动力汽车控制策略
串联式结构简单,控制策略也不复杂,开发难度小。但是,由于系统负载能力完全取决于电动机,为了保证汽车正常启动和爬坡、加速性能,电动机尺寸就会较大。从国内已开发的试验车数据来看,大部分串联式电动车排放有所降低,油耗基本和传统燃油车相当,爬坡、加速性能较差,一般只能用在短途轻载场所。如何控制发动机时刻工作在高效率区以及如何提高车辆爬坡、加速性能是串联式混合动力车值得进一步研究的问题。
上述两种控制模式可以结合起来使用，其目的是充分利用发动机和电池的高效率区，使其达到整体效率最高。发动机在荷电状态值较低或负载功率较大时均会起动；当负载功率较小且荷电状态值高于预设的上限值时，发动机被关闭；在发动机关和开之间设定了一定范围的状态保持区域，这样可以避免发动机的频繁起停。发动机一旦起动便在相对经济的区域内对电动机的负载功率进行跟踪，当负载功率大于或小于发动机经济区域所能输出的功率时，电池组可以通过充放电对该功率差进行缓冲和补偿，采用该控制策略可以减少电能的循环损耗，避免电池大电流放电和发动机的频繁起动，降低了油耗，提高了排放性能。
2.4电动轮式混合动力汽车的控制策略
现在借助现代计算机控制技术直接控制各电动轮实现电子差速的控制策略，已经成为电动汽车发展的一个独特方向。电动轮式混合动力电动汽车的核心控制技术在于实现电子差速的控制策略，电子差速器工作原理如下：当汽车直线行驶时，左右两侧车轮转速相等，通过车轮转速传感器测速后将信号送入中央处理器，中央处理器比较左右两轮的转速后，通知电机控制器，使之左右两轮速度一致，并且还要保证左右两轮滚过相同的距离。当汽车转弯时，根据转向盘给定的转角、路面道路工况和车轮转速情况，中央控制器及时计算，将两轮所需的转速信号送给电机控制器来实现对两轮的差速控制。
2.3混联式混合动力汽车的控制策略
混合动力汽车概念和基本类型
混合动力汽车概念和基本类型一、混合动力汽车的概念从广义上讲，混合动力汽车指至少有两种动力源，靠其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车辆，也称复合动力汽车。
实际中，混合动力汽车多指以传统内燃机和电动机作为动力源，混合使用热能和电能的汽车。
混合动力汽车电驱动系统通过被采用的动力系统向载荷提供动力。
混合动力电驱动系统示意图二、混合动力汽车的类型（一）、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)、混联式和复合式四种。
1、串联式混合动力系统如下图所示串联式混合动力系统的示意图。
串联式混合动力系统的关键特征是在功率变换其中，两个电功率被放在仪器，该功率变换器其电功率耦合的作用，控制从蓄电池组和发电机到电动机的功率流，或反向控制从电动机到蓄电池组的功率流。
燃油箱、发动机和发电机组成基本能源，而蓄电池则起能量缓冲作用。
2、并联式混合动力系统下图所示为并联式混合动力系统的示意图。
它的关键特征是在机械耦合器中，两个机械功率被加在一起，发动机是基本能源设备，而蓄电池和电动机驱动装置则组成能量缓冲器，此时功率流仅受动力装置发动机和电动机控制。
3、混联式混合动力系统如下图所示为混联式混合动力系统的示意图，这一构造是串联式和并联式结构的组合，它具有两者的主要特性，相比于串联式或并联式的结构，它拥有更多的运行方式。
4、复合式混合动力系统图所示为典型复合式混合动力系统的示意图，它具有与混联式相似的结构。
两者唯一的差异在于电耦合功能有功率变换器转移到蓄电池，并且在电动机或发电机组和蓄电池组之间加入了一个功率变换器。
（二）、按混合程度分类根据混合动力系统中电机输出功率在整个系统输出功率中所占的比重，混合动力系统可分为（微混、轻混、中混、完全混合和插电混合）1、微混和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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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，
由电动机产生驱动力矩驱动汽车。
(2) 并联式混合动力电动汽车
车辆的驱动力由电动机和发动机同时或单独供给的混合动 力汽车。特点是可以单独使用发动机或电动机作为动力源， 也可以同时使用电动机和发动机作为动力源驱动汽车行驶。
(3) 混联式混合动力电动汽车
发动机输出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥，另一部 分则驱动发电机发电，发电机输出的电能输送给电动机或电池，
电动机产生的驱动转矩通过动力合成装置传送给驱动桥。
三、能量管理控制
整车能量管理 控制系统
储能单元
能量管理单元
Hale Waihona Puke 混合动力系统 中央控制单元
整车能量控制系统如同混合动力电动汽车的大脑，指挥各个子 系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最佳，同时兼顾行
一、概述
混合动力汽车设备
1．发动机 采用汽油机、柴油机、转子发动机、燃气轮机和 斯特林发动机等发动机 2．起动机——发电机一体机
起动机——发电机一体化(ISG)的作用为： (1)起动时作为发动机的起动机，带动发动机起动； (2)运转时被发动机带动，作为发电机，可以为蓄电池组充电，为驱动电动机提供电力； (3)在某些混合动力电动汽车上，ISG还参与车辆的驱动，为车辆加速或爬坡提供辅助动力； (4)在车辆制动时作为发电机，回收制动反馈的能量。发动机的动力与ISG的动力“混合”
丰田Prius的结构原理
Prius整车动力部件布置图
图8—6 普锐斯混联混和动力系统
第二代丰田普锐斯搭载的混联式混合动力系统，如图8—6所示， 集合了各式混合动力系统的优势、发动机和发电机可根据行驶状况 共同驱动或分开单独使用；停驶时自动停止发动机，减少能量浪费； 更有效地控制发动机和电动机，加速反应快捷而顺畅。
普锐斯工作原理
图8．8 Prius汽车的动作原理
本章课程结束
是混合动力电动汽车动力“混合”的一种形式。
3．驱动电动机
驱动电动机是混合动力电动汽车的辅助动力源。
4．辅助电源
用不同的蓄电池和超级电容等作为辅助电源
5．混合动力电动汽车的动力混合形式
二、分类
１. 根据驱动系统能量流和功率流的配置结构关系分类 可以将混合动力电动汽车分为串联式、并联式和混联式三类， 三种驱动方式结构图如下图所示。
驶车辆的平顺性。
能量管理策略的目标，就是使燃油能量转换效率尽可能高，整 车能量控制必须通过有效地控制混合动力系统的工作才能实现，此 外，能量控制还需考虑其他车载电气附件和机械附件的能量消耗.
能量管理是混合动力电动汽车的核心，其功能在于，当满 足汽车基本技术性能（动力性、平顺性等）、成本等要求 的前提下，根据各部件特性及汽车的行驶工况，实现能量 在能源转换（发动机、电动机、储能装置、功率变换装置、 动力传递装置、发电机等）之间的最佳线路流动，使整车 的能源利用率达到最优，提高整车的燃油经济性。