电动及混合动力系统简介
混合动力汽车的组成及工作原理
混合动力汽车的组成及工作原理随着环保意识的提高和传统燃油车排放污染的日益严重，混合动力汽车作为一种环保节能的新型交通工具备受瞩目。
混合动力汽车结合了传统内燃机和电动机的优点，能够在一定程度上降低汽车的油耗和排放，成为了汽车工业的新宠。
本文将从混合动力汽车的组成及工作原理两个方面展开详细介绍。
一、混合动力汽车的组成1. 发动机系统混合动力汽车采用的是内燃机，通常是汽油发动机。
它们负责提供动力，驱动汽车行驶，同时充电电池组为电动机提供动力。
2. 电动机系统混合动力汽车内还配备了电动机以及用于存储电能的电池组。
电动机在低速行驶时负责提供动力，节约燃油；而电池组则储存电能，为电动机提供动力。
3. 变速箱系统变速箱系统也是混合动力汽车的重要组成部分。
它能够根据车辆行驶的速度和负荷情况，智能地调整内燃机和电动机的协同工作状态，最大程度发挥两种动力源的优势。
4. 电子控制系统电子控制系统是混合动力汽车的大脑，它能够智能地控制混合动力系统的工作状态，协调内燃机和电动机的功率输出，以达到最佳燃油经济性和动力表现。
5. 再生制动系统再生制动系统利用了电动机的发电功能，在制动时将制动能量转化为电能，并储存在电池组中。
这样不仅减少了对传统制动系统的依赖，还提高了能源利用效率。
二、混合动力汽车的工作原理1. 混合动力汽车行驶当车辆启动时，首先由电池组供电，电动机驱动车辆行驶。
当车速增加到一定程度时，内燃机开始工作，并且通过发电机为电池组充电，以保证电池组的电能充足。
在匀速行驶和轻负载状态下，内燃机和电动机可以合作，降低油耗。
2. 混合动力汽车加速在需要急加速或者爬坡等重载情况下，内燃机和电动机会同时作用，以提供更大的动力输出。
此时，内燃机发挥功率最大值，电动机也全面发挥其动力输出的优势。
3. 混合动力汽车再生制动在制动过程中，电动机转为发电机工作，将制动能量转化为电能并存储到电池组中。
再生制动可以最大限度地减少制动时的能量损失，提高能源的利用效率。
本田ehev混动系统原理(一)
本田ehev混动系统原理(一)本田eHEV混动系统简介什么是本田eHEV混动系统？•本田eHEV混动系统是本田汽车公司推出的一种混合动力系统。
•混动系统通过结合燃油发动机和电动机的动力输出，提高汽车的燃油经济性和减少尾气排放。
eHEV系统的工作原理eHEV混动系统主要包括以下几个关键组件：1. 燃油发动机•混动系统中的燃油发动机提供功率输出和充电电源。
2. 电动机•电动机可以通过电池或发动机发电机重新充电，也可以通过能量回收系统回收制动时的能量。
•电动机可以提供额外的动力输出来提高车辆的加速性能。
3. 锂离子电池•锂离子电池是eHEV系统中的关键部件，它储存电能，以供电动机使用。
•电池可以通过发动机发电机或能量回收系统回收动力系统中产生的多余能量。
4. 控制电脑•控制电脑是eHEV混动系统的大脑，通过监测车辆的各种参数和驾驶环境，来控制燃油发动机和电动机的工作模式。
•控制电脑会根据驾驶需求和能量储备状态，智能地选择最佳的动力配置。
5. 配电系统•配电系统负责将电能从电池传输到电动机，以提供动力输出。
•配电系统还可以通过发动机发电机将车辆多余的电能转化为电池的充电电流。
eHEV系统的工作模式1. 启动模式•在启动时，车辆使用电动机提供动力，减少了燃油发动机的启动时间和磨损。
2. 低速巡航模式•在低速行驶时，电动机负责提供动力，并且电池可以通过能量回收系统回收制动能量进行充电。
3. 加速模式•当需要更多的动力进行加速时，燃油发动机会启动，并通过机械连接将动力传输到车轮。
4. 充电模式•在特定情况下，例如长时间停车后驾驶，燃油发动机可以通过发电机将电能输送到电池中，以提供后续的动力输出。
eHEV系统的优点•eHEV混动系统可以显著提高燃油经济性，降低尾气排放。
•通过智能的动力配置，eHEV系统提供了更加平滑和高效的驾驶体验。
•电动驱动模式时，eHEV系统的噪音和振动较小，驾驶更加舒适。
以上是对本田eHEV混动系统的简要介绍和工作原理的解释。
什么是油电混合动力系统
什么是油电混合动力系统油电混合动力系统，就像是一位巧妙的能量调配师，它在汽车内部搭建了一个高效节能的舞台，让燃油发动机和电动机这两种不同的动力源和谐共舞。
在这个系统中，燃油发动机负责长途跋涉，而电动机则擅长在起步和低速行驶时提供强劲的动力。
两者联手，不仅提升了车辆的燃油经济性，还减少了对环境的影响。
什么是油电混合动力系统油电混合动力系统，就像是一位巧妙的能量调配师，它在汽车内部搭建了一个高效节能的舞台，让燃油发动机和电动机这两种不同的动力源和谐共舞。
在这个系统中，燃油发动机负责长途跋涉，而电动机则擅长在起步和低速行驶时提供强劲的动力。
两者联手，不仅提升了车辆的燃油经济性，还减少了对环境的影响。
这个系统的魅力在于它的灵活性和智能性。
当你在城市拥堵的道路上缓慢前行时，系统会自动切换到电动模式，让你几乎听不到发动机的噪音，享受宁静的驾驶体验。
而在你需要快速并入高速公路时，燃油发动机和电动机又会同时发力，提供强劲的加速感。
电池组，这个系统的能量心脏，通常是镍氢电池或锂电池，它们不仅重量轻、容量大，而且充放电效率高。
这些电池在车辆行驶过程中不断充放电，确保电动机始终有足够的能量支持。
而且，现代油电混合动力系统的电池设计寿命长，维护成本低，让车主无需频繁更换。
控制系统，则是这个系统的智慧所在。
它实时监控车辆的状态和驾驶者的需求，智能分配动力来源。
在必要时，它还能将燃油发动机的动力用来为电池充电，实现自我补给，大大提升了车辆的续航能力。
总的来说，油电混合动力系统不仅为驾驶者带来了更加经济、环保的出行方式，而且在技术上不断进步，为未来的汽车发展开辟了新的道路。
它让我们看到了一个更加绿色、高效的交通未来。
什么是油电混合动力系统油电混合动力系统，就像是一位巧妙的能量调配师，它在汽车内部搭建了一个高效节能的舞台，让燃油发动机和电动机这两种不同的动力源和谐共舞。
在这个系统中，燃油发动机负责长途跋涉，而电动机则擅长在起步和低速行驶时提供强劲的动力。
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。
新能源混动汽车工作原理
新能源混合动力汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）结合了传统内燃机和电动机两种动力系统，其工作原理主要通过以下方式实现高效能与低排放：
1. 能量回收：
在车辆减速或制动时，电动机会转变为发电机的角色，将原本会转化为热量而损失的动能转化为电能，并储存在电池中。
这种能量回收机制提高了能源利用效率。
2. 并联式混合动力系统：
发动机和电动机可独立驱动车轮，也可同时驱动。
在低速行驶、启动或者加速阶段，可以仅依靠电动机提供动力；当需要更大动力或电池电量不足时，发动机介入共同驱动或为电池充电。
3. 串联式混合动力系统：
发动机不直接驱动车轮，而是作为发电机来发电，电力存储于电池中，再由电动机驱动车辆。
在这种模式下，发动机始终工作在最佳效率区间，从而降低油耗和排放。
4. 混联式（又称并/串联式）混合动力系统：
结合了并联和串联的特点，能够根据工况灵活切换不同的动力输出模式。
既可以在低负荷条件下采用纯电动模式运行，又能在高速行驶时发动机和电动机协同工作。
5. 智能管理系统：
混动汽车配备有先进的电子控制系统，实时监测车辆运行状态和驾驶需求，自动调节发动机和电动机的工作状态，以达到最佳的燃油经济性和排放性能。
总之，新能源混合动力汽车的核心目标是通过高效的能量管理和动力分配策略，使得发动机在最优化的工况下运行，同时利用电动机的优势特性来弥补内燃机的不足，最终实现节能减排的效果。
丰田混动系统原理及结构
丰田混动系统是一种采用汽油发动机和电动驱动系统相结合的混合动力技术。
其原理和结构如下：
原理：
丰田混动系统基于两个主要组件：汽油发动机和电动机。
这两个组件可以单独或同时驱动车辆，从而实现最佳的燃油效率和性能。
1.并联式混合动力：在并联式混合动力系统中，汽油发动机和电动机可以单独或同时工作。
电动机主要通过电池供电，提供起步加速和低速行驶时的动力；而高速巡航或需要更大驱动力时，汽油发动机会启动来提供额外的动力。
2.电动机发电：丰田混动系统还利用电动机作为发电机，将制动能量转化为电能储存在电
池中。
这个过程称为再生制动，通过回收制动能量，减少能量浪费，提高燃油效率。
结构：
丰田混动系统的主要组成部分包括：
1.汽油发动机：通常是一台小型、高效的汽油发动机，它可以根据驾驶需求和状态自动启
停，也可以在需要时提供额外的动力。
2.电动机/发电机：采用高效率的永磁同步电动机，能够提供起步加速和低速行驶时的动
力，并且在制动过程中将动能转化为电能储存起来。
3.高压电池：用于储存电能，并向电动机提供电力。
通常使用镍金属氢化物（NiMH）或
锂离子电池作为高压电池。
4.变速器：配备无级变速器（CVT），它根据驾驶条件和电动机功率需求，自动调整传动
比例以获得最佳燃油效率和动力输出。
5.控制系统：利用复杂的电子控制单元（ECU），监测和控制汽油发动机、电动机、电池
和变速器之间的协调运作，实现最佳的能量利用和动力输出。
丰田混动系统通过汽油发动机和电动机的优势互补，实现了更高的燃油效率和更低的排放，既保证了动力性能，又减少了对环境的不良影响。
混合动力原理及结构
混合动力原理及结构混合动力原理及结构是指将两种或多种不同类型的动力系统结合在一起，以提高整体的燃油经济性和减少尾气排放的一种动力系统。
这种系统通常是由内燃机和电动机组成的，内燃机主要负责提供动力，而电动机则负责辅助内燃机或者在低速行驶时独立提供动力。
下面将详细介绍混合动力的原理及结构。
混合动力原理的核心是通过合理配置内燃机和电动机的协同工作，以实现最佳的能源利用效率和性能表现。
在整个动力系统中，内燃机主要负责高速行驶时的动力输出，而电动机则主要用于低速行驶和起步阶段。
在低速或者需要突发加速时，电动机可以独立提供动力，而在高速行驶时，内燃机和电动机则共同提供动力。
这种协同工作的模式可以最大限度地提高整体的能效和性能。
混合动力结构一般分为串联式和分离式两种。
串联式混合动力结构中，内燃机和电动机都连接到同一个传动系统，它们共同驱动车轮。
这种结构简单、成本低，但存在一定的功率损失和转速不匹配的问题。
分离式混合动力结构中，内燃机和电动机分别连接到各自的传动系统，通过电子控制单元（ECU）来协调两个系统的工作。
这种结构相对复杂，但可以更好地优化整体的能量利用和性能。
在混合动力系统中，电动机是非常重要的组成部分。
电动机通常采用交流异步电动机或者永磁同步电动机，其优点是响应灵敏、效率高、重量轻等。
电动机通常由电池组向其供电，电池组一般由锂离子电池或镍氢电池等组成。
电动机的控制系统由电子控制单元（ECU）、驱动器和传感器等组成，ECU可以根据行驶状态和驾驶者的需求，对电动机的功率进行调控。
混合动力原理及结构中的另一个重要组成部分是内燃机。
内燃机通常是燃油机，它可以使用汽油、柴油、天然气等燃料，通过燃烧来产生动力。
内燃机根据不同的工作模式，可以分为汽油机、柴油机和燃气轮机等。
内燃机的工作状态和功率输出可以通过ECU进行调控，以达到最佳的能量利用效率。
在混合动力系统中，电子控制单元（ECU）起着至关重要的作用。
ECU负责监测和控制整个混合动力系统的工作，根据传感器提供的信息，对内燃机和电动机的工作状态进行监测和调控。
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V or 36V
Starter Quick & Noiseless
ECU
Alternator Efficiency + 5-10%
丰田的 THS-M 皮带传动ISG系统
• • • 用于丰田的CROWN牌轿车 2001年8月开始在东京出租车 上试运行 引擎:
• 3升, 6缸, 24阀 • 147kW/5000rpm
ISG
Vehicle Control
Engine Control
Trans. Control
Motor Control
Battery Control
IPU
Battery
7-10kW
丰田THS混合动力系统
• 引擎:
• 1.5升, 4缸, 16阀 • 输出功率：53kW、 （4500rpm） • 最大力矩: 115Nm （4200 rpm）
NO NO
NO NO
3% 5 - 6% 8% - 12% 20%39% 35% 55% >50%
YES
(> 0.3 sec) YES
Minimal (< 3 kW) Modest (< 9 kW)
YES (-30% disp. AND Atkinson) YES
曲轴驱动ISG (42V)
(PbA/Adv. Battery)
Generator Range Extender Engine Control
Vehicle Control
Motor/Generator Control
Battery Control
Power Electronics Controller
Battery
Traction Motor
Trans.
混合电动车功能与实现方案
• 环境保护
纯电动汽车动力系统
• 由电池（或未来的燃料电池） 提供能量，牵引电机系统将电 池能量转化成驱动力 • 结构简单，容易实现 • 采用电能，对石油依赖性低， 有利于国家能源安全 • 关键在于电池技术的突破 • 对牵引电机系统的效率要求很 高
整车控制器
电池管理 系统
电机控制器
电池
牵引电机
减速机.
• 2003年开始开发，经 过多轮完善 • 用于上海大众燃料电池 轿车中参与2008奥运 示范运行 • 用于上汽、长安、一汽 的燃料电池轿车中参与 世博会示范运行 • 计划以此系统为基础开 发新一代系列化牵引电 机系统产品
燃料电池汽车所面临的挑战
• 低温工作困难，冷起动时间过长
• 在快速动态工况下可靠性和耐久性不够
2007年12月底，装配大郡B样系统的 长安混合动力杰勋下线，成为国内自主 品牌首款量产混合动力轿车 2008年3月底，长安C样系统通过测试， 开始小批量供货 2008年6～9月，装配大郡电机系统的 长安混合动力新能源汽车服务绿色奥运。 2008年12月，科技部“十城市千辆” 工程首先在重庆开始。首批10辆公务 车交付重庆市政府使用。 2009年6月上市销售
fuel cell battery converter
再生制动工况
fuel cell
battery converter
inverter
inverter
motor
motor
福特和戴姆勒-克莱斯勒的 燃料电池电动车
Ecostar提供的集成式驱动系统
集变速箱、电动机、逆变控 制化器、DC/DC变换器于一 体 电子部分可拆卸式设计 连续功率50kW /峰值功率80 kW 变速箱角度可调节
• 对燃料杂质的要求较高
• 制造成本较高 • 车内储氢 • 加氢基础设施
燃料电池汽车的发展趋势
• • 燃料电池有成为未来汽车动力系统的潜力 但是还有许多技术和基础设施方面的难题需 要解决才能实现产业化
世界各国都在投入一定资源开发燃料电池汽
车；然而产业化还需假以时日
混合动力汽车发展的推动力
混合动力车现在就可以满足客户的需要:
混合电动车的关键技术
串联混合电动车
燃料电池
储能 电池 电驱动 系统
变速箱 内燃发动机
系统分析与优化
• 最优系统结构和零部 件配置 • 最优控制 • 热管理 • 结构应力分析 • 振动分析
Water (H2O)
2H+
Hydrogen Side H2 2 H+ + 2 eH2 Fuel
Air
1/2 02
Catalyst
PEM Electrolyte Heat
Balance H2 + ½ O2 H2O
Ballard的燃料电池电堆
MK5
MK7
MK8
MK9
燃料电池混合动力系统
正常行驶工况
福特 - TH!NK City
新应用概念:接站电动车
• 利用公交作长途旅行工具
• 电动车为局部区域的代步工 具 • 会员制:所有的电动车为会 员所共有 • 为使用者带来便利:
• • • • 交通的灵活性 切实可行的替代方案 长途旅行时的”自由时空” 不需拥有多余的私用车
• 为社区带来的好处:
• 减少空气污染 • 缓解交通堵塞
混合动力系统实现方案：双电机系统
• 可以实现频繁启停、减 小发动机、制动能量回 收和纯电动起步的全部 功能（强混合或全混合） • 节油30%-50%（取决 于工况） • 结构复杂，实现难度大， 成本比较高 • 有实力的厂商开发（丰 田、一汽、上汽等）
Trans. Traction Motor 30kW
纯电动汽车
• • 由于电池及充电设施的制约，销量非常有限 中国政府大力推动电动汽车的发展
除非电池技术出现重大突破，纯电
动汽车只能用于数量有限的专用市 场，例如：…
特殊用途电动车
邮递卡车 机场行李拖车: 80V, 18/30kW
城市及社区内用小型车
丰田 e-com
• 零售价: $14,000 • 电池: NiMH, 288V/28Ah • 行驶里程: 100km (城市/高速公 路驾驶循环) • 最高时速: 100 公里/小时
燃料电池的优越性
• 零排放(纯氢式)或接近零排放 • 比内燃发动机好得多的燃油经济性(2-3倍) • 可使用灵活多样的初始燃料
• • • • 氢气Hydrogen 甲醇(从有机废料中提取) 天然气 石油
燃料电池的工作原理
Oxygen Side ½ O2 + 2 H+ + 2 e- H2O
Cathode 2e2eAnode
本田 Civic 动力系统
- LSR CVT
特殊发动机:
• 1.3L I-4, 63kW at 5700rpm • 119 Nm at 3300rpm • Two sparks per cylinder for lean burn • Variable valve timing control capable of closing the intake valve for three cylinders
Fuel Tank
Planetary Gear + Clutch
Front
CVT
Battery
Rear Electric motor
Front Electric motor
Inverter
THS-C 系统的布置图
强混合动力车用双电机ห้องสมุดไป่ตู้统
• 为东风混合动力轿车配套
• • • • 2003年开始开发 至今已经提交近20套系统样机 已完成10万公里行车试验 样车进行日常运行
变速箱:
• Metal belt continuous variable transmission (CVT) • Speed variation range of 2:1
电动机辅助系统 (IMA)
• 10kW, 1000 - 4000rpm • 49Nm, 0-1000 rpm
中度混合电动车用ISG系统
• 电动机:
• 最大输出功率:33kW, 1040 – 5600rpm • 最大力矩: 350Nm 0-300rpm • 电池电压： 274V
Estima 动力系统示意图
Toyota Hybrid System – CVT (THS-C)
2.4-liter high expansion ratio cycle gasoline engine
•
电动机:
• 3kW, 1680 – 11440rpm • 最大力矩：56Nm 0300rpm • 电池电压：36V
丰田皮带传动ISG电机设计指标
电压: 最大电流: 输出功率: 电动: 再生制动: 最高转速: 尺寸: 重量: 驱动方式: 冷却: 21.6 V 140 A rms 2.1 kW (546-1,200 rpm) 6.2 kW (5,000-9,000 rpm) 15,000 rpm 153.5 mm(diameter) x 214.0 mm (length) 10.6 kg 皮带盘 发动机冷却水
纯电动、燃料电池、混合动力 汽车技术简介
兼顾燃油经济性与环保的未来汽车技术
完美的环保车
FCHV
THS Diesel DI CNG D-4 Lean Burn VVT-i EV
Series Hybrid
替代能源
柴油发动机 汽油发动机
混合动力 汽车
纯电动 汽车
开发电动汽车的动机
• 能源安全性 • 能源经济性
丰田的燃料电池汽车
• •
丰田于2002年12月1日推出第一台供租赁试用的燃料电池汽车。 丰田自主开发的燃料电池电堆以及燃料电池系统
本田的燃料电池汽车
• • • •
本田公司已在美国获得上路的许可证 计划在最近推出样车试用项目 采用Ballard公司和本田自己制造的电堆 本田自产的燃料电池系统