串联混合动力概要

混合动力电动汽车：它是由两种或两种以上的能源提 供动力的汽车，是将新技术和老技术结合的最可行的 产物，它同时具有纯电动汽车和传统内燃机汽车的优 点，既具有纯电动汽车的高效率和低排放的性能，还 具有传统内燃机汽车的行驶里程长和快速补充燃料的 性能。混合电动汽车成为当前解决节能、环保问题切 实可行的过渡方案
混合动力电动汽车（串联）
主要内容
混合动力汽车的概念以及发展背景 串联式混合动力汽车的结构及其优
缺点 混合动力汽车的工作原理 串联混合动力汽车工作模式分析 混合动力汽车的发展趋势
1、概念及发展背景
1.1 概念
混合动力汽车：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，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系单 独或多个驱动系共同提供。
混合动力电动汽车：是指由两种和两种以上的储能器、能源或转换器作驱 动能源，其中至少有一种能提供电能的汽车称为混合动力电动汽车。
HEV,指能够至少从下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车：－可消耗 的燃料；－可再充电能/能量储存装置。
用于传递和调节动力生成装置输出的旋转机械动能，并输 送给车辆驱动车轮，实现车辆正常行驶的所有部件的总称 传动系
串联式混合动力电动汽车
串联式混合动力电动汽车结构 由发动机、发电机和驱动电机三大主要部件总成组成。发动机仅仅用
于发电，发电机所发出的电能供给电动机，电动机驱动汽车行驶。发电 机发出的部分电能向电池充电，来延长混合动力电动汽车的行驶里程。 另外电池还可以单独向电动机提供电能来驱动电动汽车，使混合动力电 动汽车在零污染状态下行驶。
动力传动系
车辆上所有的用于存储、转化和传递能量并使车辆获得运动能力的部件的总称。具 体由车载能量源、动力装置、传动系以及其他辅助系统组成。
1.2 混合动力电动汽车发展简史
1894年，第一辆混合动力电动汽车诞生； 1905年，H.Piper在美国申请了混合动力电
动汽车专利，随后有多种混合动力汽车推 出，但一直没有量产； 20世纪90年代，重新得到重视； 1997年，第一代Prius上市；2011年2月， 突破300万辆。
混合动力汽车的工作原理
串联式混合动力汽车 Series Hybrid Electric Vehicle （SHEV）
SHEV用发动机－发电机组均衡地发电，电能供应驱动电动机或动 力电池组，使SHEV的行驶里程得到延长；
实际上SHEV的发动机－发电机组只能看作一种电能供应系 统，发动机并不直接参与SHEV的驱动。
能源存储系统
发动机
传动系
能源存储和 调节转化系统
电动机
辅助系统
驱动轮
车载能量源
用于能源存储或进行能 源的初始转化以向动力 生成装置直接供能的所 有部件的总称。
动力装置
用于把其他形式的能量 转化为机械动能(旋转 动能)的装置，直接作 为动力传递系的输入
辅助系统
从动力装置中获取动力，用于维持汽 车良好的操控特性、舒适性等的所有 部件的总称，如转向助力系统、制动 助力系统、空调系统、辅助电气系统 等
缺点
（1）发动机的输出能量存在二次转化问题。发动机输出 的机械能经过发电机转化为电能，这部分电能或者用 于电池充电，或者通过电机转化为机械能驱动车轮， 无论哪种形式都有能量损失，即电池的充电和放电有 能量损失，电机工作时也存在能量损失，因此发动机 的输出能量存在二次转化问题，降低了效率。
（2）由于电机的功率大，相应的体积和质量就大，进而 整车质量较大，这就使得汽车的需求功率比较大，增 加了能量源的输出功率。
发展背景
发展趋势及方向
未来的汽车应当向清洁、环保的方向发展，经过对各种新燃 料，新能源和新动力的探索，电动汽车成为最主要的选择之一。
电动汽车包括纯电动汽车(EV, Electrical Vehicle)、混合电动 汽车(HEV, Hybrid Electrical Vehicle)和燃料电池汽车(FCV，Fuel Cell Vehicle)三种形式，它是理想的零排放或低排放车辆。
SHEV的发动机，可采用四冲程内燃机、二冲程内燃机、转子发 动机和燃气轮机。发动机是发电机组动力源，发动机的转速控制 在一定范围内，不受SHEV运行工况的影响，经常保持在低能耗Байду номын сангаас 高效率和低污染的状态下运转。
SHEV驱动系统的结构比较简单，动力电池组、发动机－发电 机组和驱动电动机在底盘上的布置有较大的自由度，控制系统 也比较简单，因为只有唯一的电动机驱动模式，其特点是动力 特性更加趋近于EV。
串联式混合动力电动汽车驱动模式
由发动机带动发电机所产生的电能和电池输出的电能，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。
动力流程图如上图所示。只有电动机直接与驱动桥相连接(这一点与 纯电动汽车相同)，而发动机与发电机直接连接产生电能，来驱动电动机 或者给蓄电池充电。
当蓄电池的荷电状态(SOC, State Of Charge)下降到一个预定值时 ，发动机即开始对蓄电池进行充电。发动机与驱动系统并没有机械地连 接在一起，这种方式可以很大程度地减少发动机所受到的车辆的瞬态响 应。瞬态响应的减少可以使发动机进行最优的喷油和点火控制，使其在 最佳工况点附近工作。
电动汽车三种模式对比
纯电动汽车：具有无污染、低噪音、结构简单、维修 方便等优点，但在发展中受到了技术上的制约，有限 的行驶里程和较长的充电时间使得它们的普及比较困 难，产业化前景正在发展当中。
燃料电池汽车：具有极高的效率、低排放、低噪音， 其甲醇燃料有广泛的来源，并具有可再生等重大优势 ，已成为世界各大汽车集团新世纪激烈竞争的焦点， 被喻为21世纪改变人类生活的十大高科技之首，但产 业化仍需要较长的时间。
混合动力电动汽车的优缺点
优点
1、发动机总是在最佳工况下驱动发电机，因此效率高，有一 定节能效果，排放亦低，减少了污染;
2、安装了发动机一发电机组，可以不断地将电能输送给牵引 电机，与电动汽车相比行驶里程有显著的增加;
3、控制系统的功能、结构比较简单，特别是发电机运行的控 制只需根据蓄电池充放电状态决定发电或停止发电。