混合动力汽车.ppt

主讲人：陈社会主讲人：陈社会混合动力电动汽车混合动力电动汽车1一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程发布时间主要政策名词统称特征分类2001“十五”“863”计划电动汽车重大专项电动汽车混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车2006“十一五”“863”计划节能与新能源汽车重大专项节能与新能源汽车混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车2一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程发布时间主要政策名词统称特征分类2009新能源汽车生产企业及产品准入管理规则新能源汽车采用非常规的车用燃料作为动力来源(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、新结构的汽车混合动力汽车、纯电动汽车(BEV，包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器、二甲醚)汽车等各类别产品3一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程发布时间主要政策名词统称特征分类2012电动汽车科技发展“十二五”专项规划电动汽车以电机驱动，从车载电源获得动力，并且满足道路交通安全法规的车辆纯电动汽车、插电式电动汽车、增程式电动汽车、燃料电池电动汽车、常规混合动力电动汽车4一、电动汽车、节能与新能源汽车的定义及发展过程发布时间主要政策名词统称特征分类2012节能与新能源汽车产业发展规划（20122020新能源汽车采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车 节能汽车：节能汽车：节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。下一阶段目标值的汽车。5二、混合动力汽车基本概念 根据国际能源组织（根据国际能源组织（IEAIEA）的有关文献，）的有关文献，“能量与功率传送路线能量与功率传送路线”具有具有如下特点的车辆称为混合动力车辆：如下特点的车辆称为混合动力车辆：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，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（例如：内燃机、燃气涡轮、斯特林发动机、电动机、液压马达、燃料电池等）；等）；这些能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置（例如：燃油箱、这些能量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；蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等）吸取能量；从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的。从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的。6二、混合动力汽车基本概念 1.1.液压蓄能式混合动力汽车液压蓄能式混合动力汽车HHVHHV HHV HHV的特点是可使用液压泵的特点是可使用液压泵(马达马达)可单独或同时和传统内燃机动力驱动汽可单独或同时和传统内燃机动力驱动汽车行驶。该类汽车带有液压式能量回收系统，可回收汽车制动、减速时的能车行驶。该类汽车带有液压式能量回收系统，可回收汽车制动、减速时的能量。在汽车制动、减速时，用液压泵将汽车的动能转换为液压能，储存在装量。在汽车制动、减速时，用液压泵将汽车的动能转换为液压能，储存在装有氮气的储能器中，在汽车前进或加速时，使储存在储能器中的液压能通过有氮气的储能器中，在汽车前进或加速时，使储存在储能器中的液压能通过液压马达释放出来，辅助发动机运转或单独驱动汽车行驶。液压马达释放出来，辅助发动机运转或单独驱动汽车行驶。7二、混合动力汽车基本概念 2.2.混合动力电动汽车混合动力电动汽车HEVHEV 国标国标GB/T 19596-2004 GB/T 19596-2004 电动汽车术语电动汽车术语对于混合动力电动汽车是这样对于混合动力电动汽车是这样定义的：定义的：至少能从下述两类车载储存的能量中获得的汽车动力的汽车：至少能从下述两类车载储存的能量中获得的汽车动力的汽车：-可消耗的燃料；可消耗的燃料；-可再充电能可再充电能/能量储存装置。能量储存装置。8三、混合动力电动汽车的类型（1 1）串联式混合动力电动汽车（）串联式混合动力电动汽车（series hybrid vehicleseries hybrid vehicle）车辆行驶系统的驱动力只来源于电机的混合动力电动汽车。典型的结构特点足发动机带动发电机发电，电能通过电机控制器输送给电机，由电机驱动车辆行驶。另外，动力蓄电池可以单独向电机提供电能驱动车辆行驶。（2 2）并联式混合动力电动汽车（）并联式混合动力电动汽车（parallel hybrid electric vehicleparallel hybrid electric vehicle）车辆行驶系统的驱动力由电机及发动机同时或单独供给的混合动力电动汽车。典型的结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电机作为动力源，也可以同时使用电机和发动机作为动力源驱动车辆行驶。（3 3）混联式混合动力电动汽车（）混联式混合动力电动汽车（combined hybrid electric vehiclecombined hybrid electric vehicle）具备串联式和并联式两种混合动力系统结构的混合动力电动汽车。典型的结构特点是可以在串联混合模式下工作，也可以在并联混合模式下工作，同时兼顾了串联式和并联式混合动力电动汽车的特点。1.1.按照动力系统结构形式划分按照动力系统结构形式划分9三、混合动力电动汽车的类型 2.按照混合度划分（1）微混合型混合动力电动汽车（micro hybrid electric vehicle）以发动机为主要动力源，电机作为辅助动力，具备制动能量回收功能的混合动力电动汽车。电机的峰值功率和总功率的比值小于10。仅具有停车怠速停机功能的汽车也可称为微混合型混合动力电动汽车。（2）轻度混合型混合动力电动汽车（mild hybrid electric vehicle）以发动机为主要动力源，电机作为辅助动力，在车辆加速和爬坡时，电机可向车辆行驶系统提供辅助驱动力矩的混合动力电动汽车。一般情况下，电机的峰值功率和总功率的比值大于10。（3）重度混合(强混合)型混合动力电动汽车（full hybrid electric vehicle）以发动机和或电机为动力源，一般情况下，电机的峰值功率和总功率的比值大于30，且电机可以独立驱动车辆正常行驶的混合动力电动汽车。10三、混合动力电动汽车的类型3.3.按照外接充电能力划分按照外接充电能力划分（1）外接充电型混合动力电动汽车（off-vehicle chargeable hybrid electric vehicle）插电式(plugin)混合动力电动汽车属于此类型。（2）非外接充电型混合动力电动汽车（non off-vehicle chargeable hybrid electric vehicle）一种被设计成在正常使用情况下从车载燃料中获取全部能量的混合动力电动汽车。11四、串联式混合动力汽车结构与工作原理1.1.基本结构基本结构串联式混合动力系统串联式混合动力系统1-1-发动机发动机 2-2-发电机发电机 3-3-动力蓄电池动力蓄电池 4-4-变压器变压器 5-5-电动机电动机 6-6-驱动轮驱动轮 7-7-减速器减速器12四、串联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.通通用用汽汽车车公公司司Series-SHEVSeries-SHEV汽汽车车的的结结构构组组成成（串串联联式混合动力汽车）式混合动力汽车）通用汽车公司的通用汽车公司的Series-SHEVSeries-SHEV结构布置结构布置1-1-电流转换器电流转换器 2-2-充电器充电器 3-3-驱动电动机驱动电动机 4-4-动力蓄电池动力蓄电池 5-5-中央控制器中央控制器 6-6-发电机发电机 7-7-发动机发动机13五、并联式混合动力汽车结构与工作原理1.1.基本结构基本结构并联式混合动力系统并联式混合动力系统1-1-发动机发动机 2-2-变速器变速器 3-3-动力蓄电池动力蓄电池 4-4-变压器变压器 5-5-电动机电动机/电动机电动机 6-6-驱动轮驱动轮 7-7-减速器减速器14五、并联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.日产风雅混合动力汽车日产风雅混合动力汽车（1 1）混合动力系统结构）混合动力系统结构日产风雅混合动力系统的结构日产风雅混合动力系统的结构1-1-离合器离合器2 2-2 2-电子控制式电子控制式7 7挡自动变速器挡自动变速器 3-3-电机电机 4-4-离合器离合器1 5-1 5-发动机发动机 6-6-逆变器逆变器 7-7-锂离子蓄电池锂离子蓄电池15五、并联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.日产风雅混合动力汽车日产风雅混合动力汽车（2 2）工作过程）工作过程 系统起动系统起动系统起动时系统起动时1-1-锂离子蓄电池锂离子蓄电池 2-2-离合器离合器2 3-2 3-驱动电机驱动电机 4-4-离合器离合器1 5-1 5-发动机发动机 6-6-逆变器逆变器 16五、并联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.日产风雅混合动力汽车日产风雅混合动力汽车（2 2）工作过程）工作过程 系统起动系统起动一般行驶时混合动力系统的工作过程一般行驶时混合动力系统的工作过程 1-1-锂离子蓄电池锂离子蓄电池 2-2-离合器离合器2 3-2 3-驱动电机驱动电机 4-4-离合器离合器1 5-1 5-发动机发动机 6-6-逆变器逆变器 17五、并联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.日产风雅混合动力汽车日产风雅混合动力汽车（2 2）工作过程）工作过程 系统起动系统起动电量少时混合动力系统工作过程电量少时混合动力系统工作过程1-1-锂离子蓄电池锂离子蓄电池 2-2-离合器离合器2 3-2 3-驱动电机驱动电机 4-4-离合器离合器1 5-1 5-发动机发动机 6-6-逆变器逆变器 18五、并联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.日产风雅混合动力汽车日产风雅混合动力汽车（2 2）工作过程）工作过程 减速或制动时减速或制动时 制动时混合动力系统的工作过程制动时混合动力系统的工作过程1-1-锂离子蓄电池锂离子蓄电池 2-2-离合器离合器2 3-2 3-驱动电机驱动电机 4-4-离合器离合器1 5-1 5-发动机发动机 6-6-逆变器逆变器 19五、并联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.日产风雅混合动力汽车日产风雅混合动力汽车（2 2）工作过程）工作过程 加速或爬坡时加速或爬坡时完全加速或爬坡时混合动力系统工作过程完全加速或爬坡时混合动力系统工作过程1-1-锂离子蓄电池锂离子蓄电池 2-2-离合器离合器2 3-2 3-驱动电机驱动电机 4-4-离合器离合器1 5-1 5-发动机发动机 6-6-逆变器逆变器 20六、混联式混合动力汽车结构与工作原理 1.1.基本结构基本结构 混联式混合动力系统混联式混合动力系统1-1-发动机发动机 2-2-动力分离装置动力分离装置 3-3-发电机发电机 4-4-动力蓄电池动力蓄电池 5-5-变压器变压器 6-6-电电动机动机 7-7-驱动轮驱动轮 8-8-减速器减速器21六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.丰田混联式混合动力系统丰田混联式混合动力系统（1 1）启动时）启动时启动时启动时22六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.丰田混联式混合动力系统丰田混联式混合动力系统（2 2）低速中速行驶时）低速中速行驶时低速中速行驶时低速中速行驶时23六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.丰田混联式混合动力系统丰田混联式混合动力系统（3 3）一般行驶时）一般行驶时一般行驶时一般行驶时24六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.丰田混联式混合动力系统丰田混联式混合动力系统（4 4）一般行驶时）一般行驶时/剩余能量充电剩余能量充电一般行驶时一般行驶时/剩余能量充电剩余能量充电 25六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.丰田混联式混合动力系统丰田混联式混合动力系统（5 5）全速开进（行驶）时）全速开进（行驶）时全速开进（行驶）时全速开进（行驶）时26六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.丰田混联式混合动力系统丰田混联式混合动力系统（6 6）减速）减速/能量再生时能量再生时减速减速/能量再生时能量再生时27六、混联式混合动力汽车结构与工作原理2.2.丰田混联式混合动力系统丰田混联式混合动力系统（7 7）停车）停车停车时停车时28七、插电式混合动力汽车 丰田普锐斯并联式丰田普锐斯并联式Plug-inPlug-in混合动力系统混合动力系统29（一）普锐斯混合动力汽车技术特点（一）普锐斯混合动力汽车技术特点1.Atkinson1.Atkinson循环发动机循环发动机2.2.“线控（线控（by-wireby-wire）”技术技术3.3.电控无级变速器电控无级变速器4.4.电动牵引力控制电动牵引力控制八、丰田普锐斯混合动力系统30（一）普锐斯混合动力汽车技术特点（一）普锐斯混合动力汽车技术特点5.5.电子换挡杆电子换挡杆电子换挡示意图八、丰田普锐斯混合动力系统31（一）普锐斯混合动力汽车技术特点（一）普锐斯混合动力汽车技术特点6.6.电控制动系统（电控制动系统（ECBECB）7.7.全电动空调系统全电动空调系统电动空调压缩机八、丰田普锐斯混合动力系统32（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成THS-THS-组成简图组成简图1-1-减速器减速器 2-2-行星齿轮机构行星齿轮机构 3-3-发动机发动机 4-MG14-MG1（发电机）（发电机）5-HV5-HV（混合动力汽车）蓄电池混合动力汽车）蓄电池 6-6-变频器变频器 7-MG27-MG2（电动机（电动机）1.1.总体组成总体组成八、丰田普锐斯混合动力系统33（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成丰田混合动力系统主要部件的位置（1）1.1.总体组成总体组成八、丰田普锐斯混合动力系统34（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成丰田混合动力系统主要部件的位置（2）1.1.总体组成总体组成八、丰田普锐斯混合动力系统35八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成变速驱动桥组成2.HV2.HV变速驱动桥变速驱动桥36八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成2.HV2.HV变速驱动桥变速驱动桥（1 1）发电机）发电机MG1MG1 发电机（发电机（MGlMGl）由发动机带动旋转产生高压电以操作电动机）由发动机带动旋转产生高压电以操作电动机（MG2MG2）或为）或为HVHV蓄电池充电。同时，它还可以作为起动机起动发动机蓄电池充电。同时，它还可以作为起动机起动发动机 （2 2）电动机（）电动机（MG2MG2）由发电机（由发电机（MGlMGl）或）或HVHV蓄电池的电能驱动，产生车辆动力。制动期间或松开蓄电池的电能驱动，产生车辆动力。制动期间或松开加速踏板时，它产生电能为加速踏板时，它产生电能为HVHV蓄电池再次充电（再生制动控制蓄电池再次充电（再生制动控制)37八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成2.HV2.HV变速驱动桥变速驱动桥MG1和MG21-MG1 2-MG238八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成普锐斯用的行星齿轮机组普锐斯用的行星齿轮机组（3 3）行星齿轮组）行星齿轮组 以适当的比例分配发动机驱动力来以适当的比例分配发动机驱动力来直接驱动车辆和发电机。直接驱动车辆和发电机。39八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成 HV HV蓄电池蓄电池第三代普锐斯混合动力汽车都采用的是镍第三代普锐斯混合动力汽车都采用的是镍氢蓄电池。氢蓄电池。6 6个额定个额定1.2V1.2V的镍氢电池串联的镍氢电池串联组成一个组成一个7.2V7.2V的电池模块，若干组电池模的电池模块，若干组电池模块串联构成蓄电池。块串联构成蓄电池。HVHV蓄电池、蓄电池蓄电池、蓄电池ECUECU和和SMRSMR（系统主继电（系统主继电器）集中在一个信号箱中，位于后座后的器）集中在一个信号箱中，位于后座后的行李厢中，这样可更有效地利用车内空间行李厢中，这样可更有效地利用车内空间3.3.动力蓄电池系统动力蓄电池系统（1 1）电池）电池40八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成3.HV3.HV蓄电池系统蓄电池系统（2 2）检修塞）检修塞拆下检修塞拆下检修塞1-1-检修塞检修塞高压电路的主保险丝高压电路的主保险丝位于检修塞总成的位于检修塞总成的内部内部41八、丰田普锐斯混合动力系统（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成普锐斯普锐斯HVHV蓄电池冷却系统蓄电池冷却系统蓄电池蓄电池ECUECU控制冷却控制冷却风扇的工作，蓄电风扇的工作，蓄电池池ECUECU根据根据HVHV蓄电池蓄电池内部的内部的3 3个蓄电池温个蓄电池温度传感器和进气温度传感器和进气温度传感器给出的信度传感器给出的信号将号将HVHV蓄电池温度蓄电池温度控制在合适的范围。控制在合适的范围。（3 3）HVHV蓄电池冷却系统蓄电池冷却系统3.HV3.HV蓄电池系统蓄电池系统42八、丰田普锐斯混合动力系统(4)(4)蓄蓄电电池池ECUECUa.a.估估计计充放充放电电电电流向流向HV ECUHV ECU发发出充出充电电和放和放电请电请求信息，以求信息，以将将SOCSOC始始终终保持在中保持在中间间水平；水平；b.b.估估计计在充放在充放电电期期间产间产生的生的热热量，量，调调整整风风扇，保持扇，保持HVHV蓄蓄电电池有适当的温度。池有适当的温度。蓄电池蓄电池ECUECU的位置的位置1-1-蓄电池蓄电池ECUECU3HV3.HV蓄电池系统蓄电池系统（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成43八、丰田普锐斯混合动力系统3.HV3.HV蓄电池系统蓄电池系统（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成辅助蓄电池(5)辅助蓄电池辅助蓄电池44八、丰田普锐斯混合动力系统4.4.变频器总成变频器总成（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成变频器总成变频器总成用于将高压直流电（变频器总成用于将高压直流电（HVHV蓄电池）转换为交蓄电池）转换为交流电（发电机流电（发电机MGlMGl和电动机和电动机MG2MG2）；反之亦可，交流电）；反之亦可，交流电（ACAC）转为直流电（）转为直流电（DCDC）。其组成部件包括增压转换）。其组成部件包括增压转换器、器、DC/DCDC/DC转换器和空调变频器。转换器和空调变频器。1 1）增压转换器）增压转换器 将将HVHV蓄电池的最高电压从蓄电池的最高电压从DC 201.6VDC 201.6V增加到增加到DC 500VDC 500V；反之亦可，从；反之亦可，从DC 500VDC 500V降到降到DC 201.6VDC 201.6V。2 2）DC/DCDC/DC转换器转换器 将最高电压从将最高电压从DC 201.6VDC 201.6V降到降到DC 12VDC 12V，为车身电气组件供电以及为备用蓄电池再次充电，为车身电气组件供电以及为备用蓄电池再次充电（DC 12VDC 12V）。）。3 3）空调变频器）空调变频器 将将HVHV蓄电池的额定电压蓄电池的额定电压DC 201.6VDC 201.6V转转换为换为AC 201.6VAC 201.6V，为空调系统中的电动变频压缩机供电。，为空调系统中的电动变频压缩机供电。45八、丰田普锐斯混合动力系统5.5.断路传感器断路传感器（二）普锐斯混合动力系统的组成（二）普锐斯混合动力系统的组成6.6.高压电线高压电线高压电线1-接线盒 2-变频器 3-空调压缩机 4-穿过中央地板的部分5-备用蓄电池 6-HV蓄电池 7-电线电压(+)8-电线电压（-）9-DC 12V(+)46