混合动力汽车电力系统的设计与控制
串联混合动力汽车动力系统参数设计与优化
混合动力汽车发动机最大输 出功率 的取值 车纯电动行驶 的最大续驶里程来决定 ，容量大可降 般要满足车辆匀速行驶 时的功率要求［ ３ １ ， 即 低发动机起停和 电池充放 电的频率 ，延长系统使用
６ ０ — ０ ｒ ｔ（ 一 一 ３ ２ １ ． １ ５ ） （ ” １ ） 积和重量 的增加 ， 对车辆 的布置 、 动力性 和经济性都
《 装备制造技术１ ２ ０ １ ４ 年第 １ 期
串联 混合动 力汽车动 力 系统参数设计 与优 化
卢 超 ’ ， 张正 中 ， 田 刚。
（ １ ． 浙江农业商贸职业技术学院汽车技术系 ， 浙江 绍兴 ３ １ ２ ０ ０ ０ ； ２ ． 金华职业技术学院机电工程学院， 浙江 金华 ３ ２ １ ０ １ ７ ； ３ ． 江苏大学汽车学院 ， 江苏 镇江 ２ １ ２ ０ １ ３ ）
摘 要 ：基 于 Ｙ Ｔ Ｋ６ ６ ０ ５ Ｑ客 车 ，结合我 国城 市 交通的特 点 ，从 串联 混合 动力 系统 的结构 和 工作原理 出发 ，完成 了
ＹＴ Ｋ ６ ６ ０ ５ ＱＨＥ Ｖ 的参数 匹配和性能预测 ， 介 绍 了动力 系统 的控 制策略 ， 并通过仿 真分析验证 了参数 匹配的合 理性及控
＝
降低能源消耗和减少废气排放是 当今汽车发展 所有发 动机的机 械能都转换为 电能以驱动 电动机 ， 必 须 解 决 的 首要 问题 。混 合 动力 电 动 汽 车 Ｈ Ｅ Ｖ 多余的 电能则储存在蓄电池 内。由于发动机仅用来 （ Ｈ ｙ ｂ ｒ ｉ ｄ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ） 是传统内燃机汽车与电动汽 发 电， 它可以不受行驶工况 的影响 ， 始终工作在高效 区域 ， 因此可获得更佳的经济性和排放性。蓄电池在 车的有效组合 ，其既继承了内燃机汽车动力性好的 其能量既可来 自 优点 ， 又显著改善了汽车的燃油经济性和排放性 。因 该系统中起到了能量缓冲器 的作用 ， 此， 城市客车采用混合动力驱动方式 ， 可以在满足车 发 电机 ， 又 可来 自地 面充 电机 。 当发 电机 的功率 大 于 发 电机 向蓄 电池充 电 ； 反之 ， 蓄 电池则 向 辆性 能要求 的情况下 ， 有效 降低排放污染 ， 逐渐成为 行 驶 阻力 时 ，
混合动力汽车结构原理ppt课件
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混合动力汽车结构
► 串联式混合动力汽车
丰田考斯特(Coaster) SHEV客车 ► 特点
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混合动力汽车结构
► 串联式混合动力汽车
丰田考斯特(Coaster) SHEV客车 ► 特点
Coaster SHEV的发动机一发电机组装在汽车的前部，发动机与发电机用一个 增速器互相连接。发动机为D-4型1.5L直喷式汽油发动机。
发动机保持在最佳状态下运转，由于转速比较低，而且是平稳地连续运转， 在排气系统中采用了三元催化剂。因此，动力性能好，有害废气排放量大大 地减少，噪声也有所降低。
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混合动力汽车结构
► 串联式混合动力汽车
丰田考斯特(Coaster) SHEV客车 ► 特点
采用了密封式铅酸电池组和交流感应电动机作为驱动电动机。驱动电动机的功率为70kW， 驱动电动机经过减速器来驱动SHEV的后轮行驶。
动力电池组的电能，可以经过变频器输送供应驱动电动机。发动机一发电机组所发出的 电能，可以经过变频器输送到驱动电动机，也可以输入到动力电池组中。
动力电池组采用镍氢电池，驱动和再生制动时提供电能和回收电能。 驱动电机采用100KW交流感应电机，经过减速器后驱动前轮行驶。
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混合动力汽车结构
► 串联式混合动力汽车 通用汽车公司的Series—SHEV汽车
►管理系统
Series—SHEV的多能源动力总成管理模块，对动力电池组的充、放 电，动力电池组中每个电池状态进行监控和检查。镍氢电池组由中 央控制器中的电池管理模块控制，当动力电池组的电能下降到40％ 时，立即自动启动柴油机。发电机组进行发电，并使动力电池组恢 复到50％的充电状态。
《新能源汽车技术》教学课件 第4章 混合动力汽车
4.1混合动力汽车的结构
4.1.3混合动力汽车的智能控制系统
发动机和混合动力系统都分别有各自的ECU和控制软 件，将它们集成在混合动力车辆中后，利用CAN总线将它 们连接起来，实现信息共享和统一指挥。
4.1混合动力汽车的结构
实现了当混合动力系统工作时，发动机按混合动力系 统供电电子装置的指令工作。当混合动力系统关闭或有故 障时，发动机按油门踏板指令工作。
＋
4.1混合动力汽车的结构
通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以 按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在 综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合 动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是 减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。
4.1混合动力汽车的结构
4.1混合动力汽车的结构
混合动力汽车常用的动力电池包括飞轮电池、超级电 容、电化学电池和燃料电池等。电池一般是作为混合动力 汽车的辅助能源，只有在汽车起动发动机或电动机辅助驱 动时才使用。
4.1混合动力汽车的结构
1.飞轮电池 飞轮电池是一种以动能方式储能量的机械电池，包括
电机/发电机、功率转换、电子控制、飞轮、磁浮轴承和 真空壳，具有高功率能量比、高功率、长寿命和环境适应 性好。
混合动力汽车
4.1 结构 4.2 分类和工作原理 4.3 普锐斯发动机 4.4 普锐斯底盘 4.5 故障诊断与排除
20世纪90年代以来， 世界各国对改善环保的呼 声日益高涨，各种各样的 电动汽车脱颖而出。但是 电池技术问题阻碍了电动 汽车的应用。现实迫使工 程师们想出了一个两全其 美的办法，开发了一种混 合动力装置的汽车。所谓 混合动力装置就是将电动 机与辅助动力单元组合在 一辆汽车上做驱动力，辅 助动力单元实际上是一台 小型燃料发动机。
基于CAN总线的并联混合动力汽车能量控制系统研制
测试 与控 制 ・
路 为能 量控 制单元 （ ５ ＃ ） 的Ｃ Ａ Ｎ节 点板 卡 ，调 试 软件 包 括
微 处理 器 初始 化 、内燃 机 目标扭 矩 计算 子 程 序 、模 糊 逻 辑 控 制 策 略 子 程 序 ，Ｃ Ａ Ｎ 总 线 初 始 化 程 序 、发 送 程 序
等 ；② 双 系 统 调 试 ，硬 件 电 路 为 ２块 Ｃ Ａ Ｎ节点板 卡 ，
模糊逻辑控制
策略实际由两部分
处 ，一并在此提出：①能量控制系统采用的模糊逻辑控
制 策 略虽 然 原 理 清 晰 、易 于 实 现 但 本 质 还 是 个 开 环 系
＜ ［ ＝ ＝ ＝ 戛 垂 量 旦 壁 翌 兰 圈
Ｉ
．
统 ，控制结果还不够精确 ；②模糊逻Fra bibliotek控制策略有两输
入 ，可 以控制 在 内燃 机最 高 燃油 效 率前 提 下 ，实 现 蓄 电
其 中一块 为能 量控 制系统 （ 即５ ＃ ） ，另一 块用 于 仿 真 Ｃ Ａ Ｎ 总线 上其 他 四个单 元 信号 ，主要 内容是 虚拟 １ ＃ 、２ ＃ 、４ ＃
图 ４ 隶 属 度 函 数 示 意 图
通过 Ｃ Ａ Ｎ 总线 向 ５ ＃发送 信 息 ，中 断接 收 ５ ＃向 ２ 鼻 、３ ＃
真【 Ｊ 】 ． 系统仿真学报 ， ２ ０ ０ ５ ， ３ ．
（ 上接第 １ ４ ３页 ）
论 控 制线 路 发生 短 路 、接地 或 断线 故 障 ，系统 均 能 可 靠 跳 闸 。此外 ，系统 的 多功 能液 晶显 示 装 置 为工 作人 员 提
５ 结束 语
利用 单 片机 构成 矿 用 隔爆 型低 压 开关 的 各种 故 障检 测 系 统 ．完 全 改 变 了传 统 的模 拟 式 保 护 系 统 ，其 灵 活 性 、可靠 性 和先 进 性 显而 易见 。用 相 敏保 护 来 实现 井下 线 路 发生 三相 短 路的 主保 护 ，解 决 了长 距离 大容 量 鼠笼
混合动力汽车电驱动系统设计与仿真研究
（ ． ｐ ｒ ｎ ｆＥ ｅｔ ｃ ｌ ｎ ｃ ａ ｉａ ｎ ｉｅ ｒｎ ，Ｇ ａ ｇ ｏ ｇＡＩ ｏｙｅ ｈ ｉ Ｃ ｌ ｇ ；ａ ｇ ｈ ｕＣｉ １ Ｄｅ ａｔ ｔ ｌｃｒ ａ ｄＭｅ ｈ ｎｃ ｌＥ ｇｎ ｅｉｇ ｕ ｎ ｄ ｎ Ｂ Ｐ ｌｔｅ ｎ（ ｏｌ ￣ ｕ ｎ ｚ ｏ Ｑ， ｍｅ ｏ ｉ ａ ‘ ｅ ，（
系统建立了仿真模型 仿真试验分析表明， 该控制策略将循环通过电动机和峰值 电源的部 分发动机能量最小 化． 从而减 少发动机能量传递的损耗。建立的模型是合理有效的， 为混合动力汽车整车的动力性 、 经济性等提供
了仿 真平 台。
［ 关键词 ］混合动力 电动汽车 ； 电驱动 系统 ； ｔ ｂ 仿 真 Ｍａｌ ； ａ ［ 中图分类号 ］Ｕ ６ ； Ｐ ９ ．１ ４３ Ｔ ３１ ４ ［ 文献标 志码 ］ Ａ ［ 文章编号］１７ — １２２ ｌ）８ ０ ０ — ６ ６ ３ ３４ （０ ２０ — ０ ４ ０
Ｇ ａ ｇ ｏ ｇ Ｐ ｏ ｉ ｃ ５ ７，Ｃ ｉａ； ｕ ｎ ｄ ｎ ｒ ｖｎ ｅ５１ ０ ０ ｈｎ
２．Ｓ ｈ ｌｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｃｅ ｅ．Ｓ ｕｔ ｃ ｏｏ ｆＥｎ ｉ ｅ ｒｎｇ Ｓ ｉｎｃ ｏ ｈ Ｃｈｉａ Ａｇｉ ｕｈｕ ａ ｎ ｒｃ ｒ ｌＵｎｉｅ ｓｔ Ｇｕ ｎ ｚ ｏ ｔ ｖ ｒｉｙ， ａ ｇ ｈ ｕ Ｃｉｙ，Ｇｕａ ｇ ｏｎ ）ｏ￣ｎ 、 ０６ ｎ ｄ ｇ Ｊｒ ｉ（ ５１ ４２，（ ＩＩ ｔ Ｋ）
油电混合动力详解
只是临时替代产品！油电混合动力详解如今节能减排已经成为一件很热门的事同时也是一件很重要的事，大到胡爷爷和奥巴马碰面都要谈。
而对于汽车领域来说，同样也很热门，各个厂家都在竭尽所能的推出各种环保汽车。
为汽车寻找代替能源，降低油耗甚至实现零油耗零排放，已经成为每一家车企的目标。
但在这之前，油电混合动力系统显然更有实际意义。
下面我们将为大家简单介绍混合动力系统的分类和简单工作原理，以及如今各个厂家的混合动力代表车型。
本文导读：1.目前关于油电混合动力汽车有很的说法，微混合、轻度混合动力、重混合动力、插入式混合动力等等，汽车探索为您解读它们分别是什么意思。
2.为您介绍混合动力汽车的发动机有什么特色，所用的电池有哪几种。
混合动力汽车由来已久可能您会觉得难以置信，混合动力汽车已经有了上百年的历史。
大名鼎鼎的费迪南德·保时捷在上世纪末就为一家名为Jacob Lohner的公司开发出一款油电混合动力汽车，甚至造出了四驱版本。
Lohner-Porsche的四驱车型Lohner-Porsche的赛车型号美国专利局关于“Mixed Drive for Autovehicles”的专利如果您有机会查一查美国专利局那些被尘封的资料，会惊奇的发现今年的3月2日距美国的第一个混合动力汽车专利已经过去了整整一个世纪！1909年，身在比利时的德国人Henri Pieper 取得了一项名为“Mixed Drive for Autovehicles”的专利。
分类：目前主要以并联、混联为主，按混合度分类的说法也很常见当然，以上的例子跟我们今天要说的混合动力汽车关系并不大。
现代的混合动力汽车是从上世纪90年代末才开始逐渐发展起来的。
按照其工作方式，大体上可以分为串联、并联和混联三种。
串联式：已经被淘汰简单地说，串联式混合动力汽车的工作方式就是用传统发动机直接通过发电机为电池充电，然后完全由电动机提供的动力驱动汽车。
其目的在于使发动机长时间保持在最佳工作状态，从而达到减排的效果。
基于FPGA的混合动力汽车能源控制系统
界值 ）时 ，汽车马达 即输 出回路处于常开状态 ，即 内燃机不启动 ：当继电器 ３ 输入 回路有 电流 （ 达到 临界值 ）时 ，汽车马达 即输出 回路 处于闭合状态 。
Ｐｏ ｗｅ ｒ － － ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｃｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｏ ｆ Ｈｙ ｂ ｒ ｉ ｄ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｖｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＦＰ ＧＡ
Ｚ ｈ ｕ Ｙｏ ｎ ｇ － ｑ ｉ ａ ｎ ． Ｚｈ ｅ ｎ ｇ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ
继 电器 ２ 单独用来控制蓄 电池 的通断 。当继电 器２ 的输人 回路有电流 （ 达到临界值 ）通过时，将 使 电路 蓄电池给 电动机供电 ，从而作为动力源为汽
车 提 供动 力 ；当继 电器 ２的输 入 回路 没有 电流 ｆ 未
达到Ｉ 临 界值）时 。将使蓄电池 回路 与电动机之间断 开 ．从而进入存储 电量的状态。
参考文献 ： … １ 王紫婷， 吴蓉． Ｅ ＤＡ技术与应 用［ Ｍ】 ． 兰州： 兰州大学 出版社 ，
２ ００ ３．
在 太 阳能 电池 板 、蓄 电池 、内燃 机 组 等 ３种 能
源中，将 以太阳能作为优选 能源 ，蓄电池作为过渡 能源 ，内燃机作为保 障能源 ，利用 Ａ Ｄ的实时采样 来判断是否满足汽车运行的基本要求 ，即在程序中 判断其值是否大于 若Ａ Ｄ １ 的值大于 则控制 则控制 Ｏ ｕ ｔ ２ 输 出高电平 ，使得继电器 １ 处于工作状态 ：反 之 ，判断 Ａ Ｄ ２的值 ，若 Ａ Ｄ ２的值大于 Ｏ ｕ ｔ ｌ 输 出高电平 ，使得继电器 ２ 处于工作状态 ；若 同时不能满足 Ａ Ｄ １的值 大于 、Ａ Ｄ ２的值大于 则控制 Ｏ ｕ ｔ ０ 输出高 电平 ，使得继 电器 ３开始工作。
混合动力汽车的开发与设计
３２ 并联式混合动 力汽 车
５ ０ ｏ ５ ０ ２ ０ ５ ０ ０ ３５ ０ ０ ４５ ０ ０ １ ｏｏ ２ ０ ０ ０ ２ ００ ３ ０ ００ ４ ０ ０
转速 ／／ ｎ ｒ ｍｉ
图 ３ 丰田 Ｐｉ 发 动机的运行 工况 ｒｓ ｕ
关键 词 ：混 合动 力汽车
开 发 串联 式
并联 式
混夸 式
为了获得社会 、 经济与资源 、 环境相互促进下的可 持续 发展， 多国家都在积极地进行代用燃料 汽车 、 许 电 动汽车 、 燃料 电池汽车 混合 动力汽车等新型汽车的开 发，其 中混合 动力汽车 的开 发被认 为是近期降 低汽车 排放和油耗 的最可行方 案。本 文Ｍ混合动力 汽车的发 展背景 ， 发原理 、 构型式和性能改善途径等方面全 开 结 面 阐述 了混合动 力汽车的特征
电动 汽车在 性能上 与传统 汽车 相 比还有 很大 的差 距， 如 罔２所示，混台动力系统首先利用 Ｃ Ｔ等变速系统 Ｖ 尚未达到市场化 筮动机 油耗 ／ ／ Ｗ － ｇｋ ｈ
２混合动力汽 车的开发原理
内燃机的油耗和排放是其转速 与输 出扭矩的函数， 传统 内燃机 汽车的经济性和排 放性能决 定于 车辆运行 过程 中发动机的运行工况分布 ， 由于道路情 况 ， 驾驶员
图 ５ 并联式 混合动力汽 车示意圈
合 动力汽车在 Ｅ Ｅ Ｅ Ｃ — ＵＤＣ驾驶循环 中发动 机的工 况 分 布，由图３ 见Ｐ ｉｓ 可 ｒｕ 的发动机 运行工 况相对集 中于 燃 油经济性 较好的区域 ，在 如… 同样取 ３ ０ ／ Ｗ ｈ ２ｇ ｋ
并联 式混合 动力汽车 以发动机与 电动机 扭矩叠加 的方式驱动汽车 （ 见图 ５ 。这种棍台动力 汽车 由 ２ ） 套 动力驱动系统组成： １ 第 路为发动机 的动力通过离合器
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混合动力汽车电力系统的设计与控制
随着环境污染问题的愈加严重，对于车辆尾气的排放问题也越来越关注。
因此，混合动力汽车作为一种能源利用效率更高，尾气排放更少的汽车，正逐渐走进人们的视野。
混合动力汽车的优势主要在于其电力系统，在这里我们重点探讨混合动力汽车的电力系统的设计与控制。
一、混合动力汽车电力系统的构成
一个混合动力汽车的电力系统主要由以下几个部分组成：发动机、电动机、电池、控制系统以及电动机驱动器等。
为了让整个系统能够始终以最高效率运行，我们需要对不同部分的功能以及相互之间的作用熟悉。
1.发动机：混合动力汽车的发动机往往被设计成更小的容量，功率也不会非常高。
发动机的主要任务是提供一定的动力，并驱动发电机进行发电，维持电池的充电状态。
2.电动机：电动机是混合动力汽车的灵魂，其作用在于在落实动力来自发动机
到车轮之前，通过电动机将发动机所提供的动力进行转换，使得汽车能够以很大比率减小耗油量。
3.电池：电池是混合动力汽车电力系统的一个核心组成部分，主要是储存电能。
通常情况下，电池的能量会交替供电以及接收发电机的充电。
4.控制系统：控制系统的作用在于将发动机以及电动机的运转状态调配得当，
实现整个电力系统的最优化输出。
5.电动机驱动器：电动机驱动器的作用在于它能够形成出一定电压，有效地驱
动电动机运作，完成混合动力汽车的行驶。
二、混合动力汽车电力系统的设计
1.发动机和电动机的匹配：发动机和电动机的性能参数需要在一定程度上匹配，从而实现混合动力汽车的高效运转。
当然，这里的匹配不必意味着两者的参数相同，相反，从系统最大化效率的角度出发，一定程度上的差异可能会更有利。
2.电池的选择：电池的选择很重要，首先需要保障它的充放电效率以及使用寿命、重量和体积等。
更为重要的是需要考虑电池的类型，不同种类的电池有别于其能存储的电能以及成本等，比如铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。
3.控制系统的设计：控制系统需要初步确定实现何种控制策略。
从整体来看，
可压缩数理模型和系统模拟模型的框架是非常有必要的。
三、混合动力汽车电力系统的控制
1.发动机和电动机的控制：发动机和电动机的控制需要根据传统发动机的行驶
制式和电动机的研究制度以及传统发动机在车速调配过程中发生的不同问题的状态，进行一定的组合、算法以及策略工作。
2.电池的控制：电池可以通过阈值控制、中止充放电、数据强化器等控制方式
实现对于充电和放电过程的最优化盘算和控制。
3.控制系统的控制：控制系统的控制或许更加复杂，其必须要设置不同的控制
策略、状态的监测和死区带。
另外在构建/选择高效优良的电动机驱动转化器时，
也需要考虑混合动力汽车车速实现补偿控制，在遵从了车速范围上线的情况下，能够自动调整率以及向前方动力方向的后向转换率。
总之，混合动力汽车的电力系统已经成为汽车行业发展的一道风景线。
未来，
随着电池技术的进步以及混合动力汽车的不断完善，它将成为终结汽油机车时代不可或缺的一环。