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，
电动汽车原理与构造 何洪文 1第三章 混合动力电动汽车新
第八节 典型的混合动力汽车结构
第三章 混合动力电动汽车
图3-1 第一个混合动力电动汽车专利
第三章 混合动力电动汽车
图3-2 混合动力技术在汽车中的应用
第一节 混合动力电动汽车的概念和类别
(1)动力传动系 这是汽车上用于存储、转化和传递能量并使汽车
获得运动能力的所有部件的总称，具体包括车载能量源、动力装 置、传动系和其他辅助系统四部分。 (2)车载能量源 这是在汽车动力传动系中，用于能量存储或进行 能量的初始转化以向动力装置直接供能的所有部件的总称，由能 量直接存储装置或能量存储、调节和转化装置组成。 (3)动力装置 这是在汽车动力传动系中，用于把其他形式的能量
图3-3 汽车动力传动系简化模型
(5)辅助系统 是指在汽车动力传动系中，用于从动力装置中获取 动力，区别于直接驱动车辆，主要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、 表3-1 汽车动力传动系的基本组成 空调系统(动力装置直接拖动 )、辅助电气系统(12/24V发电机系统) 等。
(2)车载能量源 这是在汽车动力传动系中，用于能量存储或进行 能量的初始转化以向动力装置直接供能的所有部件的总称，由能 量直接存储装置或能量存储、调节和转化装置组成。
(3)动力装置 这是在汽车动力传动系中，用于把其他形式的能量 转化为机械动能(旋转动能)的装置，并直接作为传动系的输入， 如常规汽车上的内燃机、纯电动汽车上的电机等。
输出功率限制时，发动机-发电机组起动发电，并同动力电池组一
起输出电功率，实施混合动力驱动工作模式。
第二节 串联混合动力电动汽车的系统组成和工作原理
4)当动力电池组的电量不足且发动机-发电机组输出功率在驱动车
辆的同时有富裕时，实施动力电池组强制补充充电工作模式。 5)当动力电池组的电量不足且发动机-发电机组处于发电状态时， 若汽车减速制动，电动机-发电机工作于再生制动状态，汽车制动 能量通过再生发电与发动机-发电机组输出功率一起为动力电池组 充电，实施动力电池组的混合补充充电。 6)当动力电池组的电量在目标范围内，且发动机-发电机组输出功
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
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。
混合动力汽车和电动汽车概述
电动汽车与混合动力汽车概述关键字：电动汽车混合动力汽车1. 电动汽车1.1 电动汽车的发展电动汽车在广义上分为三类，即纯电动汽车（BEV）、混合动力电动汽车（HEV）和燃料电池电动汽车（FCEV）。
目前，这三种电动汽车都处于不同的发展阶段，面临着不同的困难和挑战。
BEV只适用于低速短距离的运输，而HEV的性能既能够满足用户的需求，又实现了低油耗、低排放。
在目前的技术水平和应用条件下，HEV是比较理想的交通工具，但它必须具备两个动力源[1]。
电动汽车是以电为动力的汽车，电的来源可有多种方法。
电动汽车最早出现在1873年，英国人罗伯特·戴维森制造了第一辆实用价值的电动汽车，电的来源是蓄电池，这两电动汽车比卡尔·本茨的汽车还早10年，但燃烧汽油的内燃机汽车发展很快，在全世界的保有量迅速增加，尤其是在世界发达的大城市，汽车增加更快。
这样，汽车尾气排放的有害物质便成为第一大环境污染。
1955年9月中的几天里，美国洛杉矶的光化学烟雾非常浓烈，两天之内就有400多名65岁以上的老年人死亡，比平时高出几倍。
此外，还有几千人受到不同程度的伤害。
汽车尾气的排放对人类健康和人们生活构成了严重威胁，综合能源问题的考虑，于是，具有零排放污染的电动汽车重新被重视起来，各国都制定了相关的鼓励政策。
典型的例子如美国，1933年9月，美国政府提出了10年完成的“新一代汽车合作计划(PNGV)”，由政府牵头，组织几十个公司和机构，完成提高燃料经济性和开发电动汽车的规定目标。
各大公司在政府的支持下，也制定了发展电动汽车的长远规划。
调动社会上各种力量参与电动汽车的研制。
电动汽车经历了关键性技术的突破，样机、样车的研制，区域性实用以及小批量实际应用等探索阶段，现在己接近商业化生产。
1.2 电动汽车的研究意义目前，环境和可持续发展己经成为整个世界关注的焦点，汽车排放被认为是一个主要的集中污染源，汽车作为能源消费大户及环境污染的重要源头之一，其发展也面临严重的挑战。
混合动力汽车
电机再生制动能量与机械制动能量分配关系
采取以上措施，降低油耗可达30%—50%
三、混合动力汽车的关键技术
混合动力汽车所面临的关键性技术和需要解 决的问题包括以下几个方面： 内燃机与电机耦合功率分配比的最优控制 能量存储装置( 电池) 要具有较高的比功率, 以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要 需要开发高性能的电子控制元件 加快电力驱动系统研究
发动机在较高的负荷率及中高转速下工 作时，发动机的平均效率明显提高。混合 动力汽车通过控制策略并选用了较小功率 的发动机，可使绝大多数的工作点落在发 动机的高效区间。 低速低负荷——纯电动模式 加速爬坡——电机助力联合驱动模可以控 制发动机高速反拖断油，直到怠速恢复供 油止，实现节油的目的，研究表明，控制 发动机断油，可节油5%左右。
四、混合动力汽车的发展前景
与传统型汽车相比混合动力汽车在节能 和排放上胜出一筹。就目前来说,虽然HEV 的价格比传统汽车高出20%左右，但相信随 着各国环境立法的日趋严厉,混合动力汽车 性能的日益提高以及其成本的不断降低, 混 合动力汽车的市场份额将逐渐增大。尽管 从长远来看HEV 只是一种过渡车型,但是在 近二三十年内会有较好的发展前景。
3.2能量存储装置( 电池) 要具有较高的比功率 ,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需要
能量存储装置( 电池) 要具有较高的比功 率,以满足汽车加速和爬坡时对大功率的需 要。电池还要具有快速充电能力, 以保证制 动时能量能及时回收, 而目前高功率电池往 往存在快速充电接受能力差的问题,还需做 进一步的研究。电池还要提高充放电效率, 这对提高整车工作效率至关重要。
3.1内燃机与电机耦合功率分配比的最优控制
混合动力汽车发动机和电动机要相互配 合工作,而根据运行工况控制它们适时启动 和关闭, 并使发动机始终工作在低油耗区的 整个控制过程十分复杂,因此需要用成熟可 靠的动力复合装置以及先进的检测系统和 控制策略实现功率的合理分配,以达到低油 耗和良好的动力性目标。
新能源汽车的关键技术有哪些
新能源汽车的关键技术有哪些1．"三纵"的关键技术（1）混合动力电动汽车1）对中度混合动力方面，突破混合动力电动汽车关键技术，深化发动机控制技术研究，解决动力源工作状态切换和动态协调控制，以及能源优化管理，掌握整车故障诊断技术，进一步提高整车的可靠性、耐久性、性价比，开发出高性价比、具有市场竞争力、可大规模产业化的混合动力电动汽车系列产品。
2）对深度混合动力方面，突破混合动力系统构型技术，能量管理协调控制技术，开发深度混合动力新构型；开发出高性价比、可大规模批量生产的深度混合动力轿车和商用车产品。
3）对插电式混合动力电动汽车方面，掌握插电式混合动力构型及专用发动机系统研发技术；突破高效机电耦合技术、轻量化、热管理、故障诊断、容错控制与电磁兼容技术、电安全技术；开发出高性价比、可满足大规模商业化示范需求的插电式混合动力轿车和商用车系列产品。
（2）纯电动汽车以小型纯电动汽车关键技术研发作为纯电动汽车产业化突破口，开发纯电动小型轿车系列产品（包括增程式），并实现大规模商业化示范；开发公共服务领域纯电动商用车并大规模商业示范推广；加强插电式混合动力电动汽车研发力度，开发系列化插电式混合动力轿车和商用车系列产品。
小型纯电动汽车方面，针对大规模商业化示范需求，开发系列化特色纯电驱动车型及其能源供给系统，并探索新型商业化模式。
实现小型纯电动汽车关键技术突破，重点掌握电气系统集成、动力系统匹配和整车热-电综合管理等技术。
开发出舒适、安全、性价比高的小型纯电动轿车系列产品。
纯电动商用车方面，重点研究整车NVH、轻量化、热管理、故障诊断、容错控制与电磁兼容及电安全技术。
（3）燃料电池汽车面向高端前沿技术突破需求，基于高功率密度、长寿命、高可靠性的燃料电池发动机突破新型氢-电-结构耦合安全性等关键技术，攻克适应氢能源供给的新型全电气化技术，底盘驱动系统平台技术，研制出达到国际先进水平的燃料电池电动轿车和客车，并进行示范考核；掌握车载供氢系统技术，实现关键部件的自主开发，掌握下一代燃料电池电动汽车动力系统平台技术，研制下一代燃料电池电动轿车和客车产品，并进行运行考核。
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。
插电式混合动力汽车结构原理简介(一)
2018/10·汽车维修与保养81专家文集◆文/北京 王新旗王新旗从事于汽车后市场维修、服务、技术支持及培训、培训管理等工作20余年。
曾就职于上海雷神咨询有限公司、大陆汽车具乐部、TTi(北京)咨询有限公司、采埃孚销售服务(中国)有限公司、北京汇智慧众汽车技术研究院历任培训师，项目经理，培训经理，培训运营总监等职。
近两年亲身组织，参与四届新能源汽车维修行业技能大赛的裁判培训及执裁。
目前任北京天元陆兵汽车科技有限公司陆兵学院执行院长。
插电式混合动力汽车结构原理简介(一)一、新能源汽车的定义与分类新能源汽车有新旧两个定义及分类说明，国家较早对新能源定义是指采用非常规的车用燃料作为动力源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。
基于此，根据动力源的不同，新能源汽车可以分为以下四大类：第一类是仍以内燃机为动力源的新型燃料汽车，使用气体燃料如氢气、压缩天然气、液化天然气和液化石油气或使用不由原油裂化得到的液体燃料，如乙醇、生物柴油等生物燃料；第二类是以太阳能为动力源的汽车；第三类是以氢燃料电池为动力源的汽车；第四类是以电能作为动力源的汽车。
其中，根据电力驱动的程度，进一步可以分为纯电动汽车、插电式混合动力汽车和内燃机动力为主电力驱动为辅的不具有插电功能的一般混合动力汽车。
国务院颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(２2012-2020年)》中明确表示，新能源汽车的范围为插电式混合动力汽车(同时要求单次纯电行驶里程不小于50km/h)、纯电动汽车和燃料电池汽车，并将常规混合动力汽车划归为节能内燃机汽车。
综上，我们认为新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源(如电能等非石油燃料)驱动的汽车具体的分类如图１所示。
二、混合动力电动汽车的定义与分类在谈及新能源混合动力汽车之前，先了解一下传统意义技术层面上对混合动力汽车的定义—混合动力汽车也被称为复合动力汽车，其动力输出部分或全部依靠车载的内燃机提供，并根据对其他动力源(如电动源)的依赖程度分为弱混、轻混、中混和重混(全混)，根据其动力输出的分配方式分为并联、串联和混联。
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混合动力电动汽车(1)
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:
二、混合动力电动汽车基本结构
串联式混合动力的结构如图５-２ 所示：
混合动力电动汽车(1)
第一节 概述
并联式混合动力的结构如图５-３ 所示：
混合动力电动汽车(1)
第一节 概述
混联式混合动力的结构如图５-４ 所示：
混合动力电动汽车(1)
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：
二、并联式混合动力电动汽车
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。
混合动力电动汽车(1)
混合动力电动汽车(1)
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。
混合动力电动汽车(1)
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。
第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
２)快充停止判断 (１) － ΔＶ 终止充电方式:该方法是镍镉电池最常用的快充方法，电池以恒定的电流进 行充电，在电池未充满前，电池的电压持续的上升，当电池充满时，电池的电压达到顶峰， 继续持续充电，电池的电压将会下降，如图５-３０ 所示。
混合动力电动汽车(1)
混合动力电动汽车(1)
第二节 混合动力电动汽车组成与原理
因为以上原因，混联式混合动力系统在电动汽车中使用的更为广泛，下面以普锐斯 (prius)的混合动力系统(图５-１９)的结构为例进行分析。
混合动力电动汽车(1)
第二节 混合动力电动汽车组成与原理
从图５-１９ 可以看出混合传动系统由动力分配装置、发电机、电动机和减速齿轮等 装置组成。 其中动力分配装置的结构如下图５-２０ 所示。
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
混合动力电动汽车(1)
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
混合动力电动汽车(1)
混合动力电动汽车(1)
2020/11/26
混合动力电动汽车(1)
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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2020/11/26
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混合动力电动汽车(1)
第一节 概述
一、混合动力电动汽车分类
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。
第二节 混合动力电动汽车组成与原理
假设耦合效率为η，端口２ 工作在驱动状况下，则端口３ 得到的驱动功率为 从而可得转矩耦合器端口３ 输出的转矩为 式中:ｋ1、ｋ2———转矩耦合参数，由转动比确定，当该装置确定后，ｋ1，ｋ2 为 确定的值。 同时从式(５-６)中可以看到角速度ω1、ω2、ω3 存在着如下关系，不能独立控 制。
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。
混合动力电动汽车(1)
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。
混合动力电动汽车(1)
第二节 混合动力电动汽车组成与原理
一种配置方式是传动装置位于转矩耦合器与驱动轮之间，如图５-１１ 所示。
混合动力电动汽车(1)
第二节 混合动力电动汽车组成与原理
对于电磁耦合，传动装置可以放置在发动机和电动机之间，也可以放在电动机之后， 如图５-１２ 和图５-１３ 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
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。
混合动力电动汽车(1)
第二节 混合动力电动汽车组成与原理
４. 发动机充电模式
当电池组的能量小于某个容量时，且电动机所需的能源小于由发动机(运行在最佳工作 区时)带动发电机产生的功率，这时发电机产生的电能将有一部分用来给蓄电池组充电， 该 运行模式下功率关系为
５. 再生制动模式
当车辆制动时，电动机运行在发电机模式，将车辆的动能转化为一部分电能，通过蓄 电 池组存储起来。
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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:
第三节 混合动力电动汽车的主要系统设计
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。
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。
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。
第二节 混合动力电动汽车组成与原理
混合动力电动汽车(1)
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。
混合动力电动汽车(1)
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。
混合动力电动汽车(1)
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。
混合动力电动汽车(1)
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。
混合动力电动汽车(1)
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
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。
混合动力电动汽车(1)
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: