新能源汽车第3章混合动力电动汽车认知课件.pptx

1、 第 1 页3.1 混混合动力电动汽车合动力电动汽车的分类与构型的分类与构型3.2 串联式混合动力电动汽车串联式混合动力电动汽车3.3 并并联联式混合动力电动汽车式混合动力电动汽车3.4 混混联联式混合动力电动汽车式混合动力电动汽车3.5 增程式电动汽车增程式电动汽车3.6 混合动力电动汽车动力耦合类型混合动力电动汽车动力耦合类型 第 2 页 第 3 页 第 4 页 按动力系统结构形式划分，混合动力电动汽车分为串联式混按动力系统结构形式划分，混合动力电动汽车分为串联式混合动力电动汽车、并联式混合动力电动汽车及混联式混合动合动力电动汽车、并联式混合动力电动汽车及混联式混合动力电动汽车。力电动汽车

2、。第 5 页 第 6 页 混合度是指混合动力电动汽车中的电机峰值功率占动力源总混合度是指混合动力电动汽车中的电机峰值功率占动力源总功率（电机峰值功率功率（电机峰值功率+发动机峰值功率）的百分比发动机峰值功率）的百分比。按照混合度数值的大小，可以将混合动力电动汽车分为微混按照混合度数值的大小，可以将混合动力电动汽车分为微混合型混合动力电动汽车、轻度混合型混合动力电动汽车和重合型混合动力电动汽车、轻度混合型混合动力电动汽车和重度混合型混合动力电动汽车。度混合型混合动力电动汽车。第 7 页 微混合型混合动力电动汽车是以发动机为主要动力源，电机微混合型混合动力电动汽车是以发动机为主要动力源，电机作为辅

3、助动力，具备制动能量回收功能的混合动力电动汽车作为辅助动力，具备制动能量回收功能的混合动力电动汽车。混。混合度小于合度小于10%，节油率为，节油率为5%8%。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。电动汽车。第 8 页 轻度混合型混合动力电动汽车主轻度混合型混合动力电动汽车主要是要是以发动机为主要动力源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，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，补充发动机本身动力输出的不行驶系统提供辅助驱动力矩，补充发动机本身动力输

4、出的不足，但不能单独驱动车辆行驶的混合动力电动汽车足，但不能单独驱动车辆行驶的混合动力电动汽车。混。混合度合度大于大于10%，可以达到，可以达到30%左左右。右。第 9 页 重度混合型混合动力电动汽车是以发动机和重度混合型混合动力电动汽车是以发动机和/或电机为动力或电机为动力源，且电机可以独立驱动车辆行驶的混合动力电动汽车。重源，且电机可以独立驱动车辆行驶的混合动力电动汽车。重度混合动力系统一般采用度混合动力系统一般采用200V以上的高压电机，混合度大以上的高压电机，混合度大于于30%，可以达到，可以达到50%以上，在城市循环工况下节油率可以以上，在城市循环工况下节油率可以达到达到30%50%

5、。第 10 页 按照是否能够外接充电，混合动力电动汽车可分为外接充电按照是否能够外接充电，混合动力电动汽车可分为外接充电型混合动力电动汽车和非外接充电型混合动力电动汽车。型混合动力电动汽车和非外接充电型混合动力电动汽车。第 11 页 混合动力电动汽车的混动构型按照电机的放置位置进行分类混合动力电动汽车的混动构型按照电机的放置位置进行分类，其中，其中P的定义就是电机的位置。对于单电机的混合动力系的定义就是电机的位置。对于单电机的混合动力系统，根据电机相对于传统动力系统的位置，可以把单电机混统，根据电机相对于传统动力系统的位置，可以把单电机混合动力方案分为五大类，分别以合动力方案分为五大类，分别以

6、P0、P1、P2、P3、P4命名命名 第 12 页P0P4构型示意图如构型示意图如图所图所示。示。第 13 页 电机位于发动机前端皮带上，给发动机增加一款小型发电机电机位于发动机前端皮带上，给发动机增加一款小型发电机（BSG），其通过皮带与曲轴连接，当发动机运转时，由曲），其通过皮带与曲轴连接，当发动机运转时，由曲轴带动发电。自动起停、弱混是常见的轴带动发电。自动起停、弱混是常见的P0构型。构型。第 14 页 P1构构型型：电电机位于发动机曲轴上，在发动机后离合器前，机位于发动机曲轴上，在发动机后离合器前，原来飞轮的位置。电机和曲轴转速相等，因此电机需要有较原来飞轮的位置。电机和曲轴转速相等，

7、因此电机需要有较大转矩。大转矩。第 15 页 P2也需要布置在发动机和变速器中间，但因为不必像也需要布置在发动机和变速器中间，但因为不必像P1一一样整合在发动机外壳中，样整合在发动机外壳中，P2布置的形式更灵活，不仅可以布置的形式更灵活，不仅可以直接套在变速器输入轴上，也可以通过皮带与变速器输入轴直接套在变速器输入轴上，也可以通过皮带与变速器输入轴连接，甚至也可以使用减速齿轮。连接，甚至也可以使用减速齿轮。第 16 页 P3构构型型：电电机位于变速器输出端，与发动机共享一根轴，机位于变速器输出端，与发动机共享一根轴，同源输出。同源输出。第 17 页 P2.5（也称（也称PS）是介于）是介于P2

8、和和P3之间的一种混合动力形式，之间的一种混合动力形式，就是将电机整合进入变速器内。就是将电机整合进入变速器内。第 18 页 P4构构型型：电电机放在后桥上，另外轮边驱动也叫机放在后桥上，另外轮边驱动也叫P4。第 19 页2022-8-3串联式混合动力电动汽车是指车辆行驶系统的驱动力只来源串联式混合动力电动汽车是指车辆行驶系统的驱动力只来源于电机，结构特点是发动机带动发电机发电，电能通过电机控于电机，结构特点是发动机带动发电机发电，电能通过电机控制器输送给驱动电机，由电机驱动车辆行驶。另外，动力电池制器输送给驱动电机，由电机驱动车辆行驶。另外，动力电池也可以单独向驱动电机提供电能驱动车辆行也可

9、以单独向驱动电机提供电能驱动车辆行驶驶。2022-8-32022-8-32022-8-32022-8-3 美国通用汽车的沃蓝达混合动力系统采用的是串联式结美国通用汽车的沃蓝达混合动力系统采用的是串联式结构。构。沃蓝达混合动力系统采用沃蓝达混合动力系统采用1台发动机、台发动机、1台发电机和台发电机和1台电机台电机对车辆进行综合驱动。动力电池采用的是容量为对车辆进行综合驱动。动力电池采用的是容量为16kWh的的360V锂电池组，电池组成锂电池组，电池组成T型布置，隐藏于后排座椅下及车型布置，隐藏于后排座椅下及车身中部，纯电动最高行驶里程可达身中部，纯电动最高行驶里程可达80km。沃蓝达混合动力。沃

10、蓝达混合动力系统包括汽油发动机、综合动力分配系统、高容量锂电池以系统包括汽油发动机、综合动力分配系统、高容量锂电池以及电力控制单元。及电力控制单元。2022-8-3 沃蓝达混合动力系统由沃蓝达混合动力系统由1台峰值功率为台峰值功率为111kW的电机、的电机、1台台55kW的发电机和和的发电机和和1台台1.4L自然进气、峰值功率为自然进气、峰值功率为63kW的的发动机组成，发动机仅用于发电。其中功率较大的电机主要发动机组成，发动机仅用于发电。其中功率较大的电机主要用于驱动车辆，而功率较小的发电机主要用于发电用于驱动车辆，而功率较小的发电机主要用于发电2022-8-3 发动机、发电机和电机通过发动

11、机、发电机和电机通过1个行星齿轮机构以及个行星齿轮机构以及3个离合器个离合器组成了动力产生组成了动力产生/回收回收/分配系分配系统。统。行星齿轮机构的太阳轮连行星齿轮机构的太阳轮连接到电机，行星架连接到减速机构直接输出动力到车轮，而接到电机，行星架连接到减速机构直接输出动力到车轮，而齿圈则根据实际情况连接到动力分配系统的壳体（固定）或齿圈则根据实际情况连接到动力分配系统的壳体（固定）或者连接到发电机和发动机。者连接到发电机和发动机。2022-8-3 沃蓝达混合动力系统通过沃蓝达混合动力系统通过3个离合器来控制动力的分配，这个离合器来控制动力的分配，这三个离合器分别命名为三个离合器分别命名为C1

12、、C2、C3。C1用于连接行星齿轮用于连接行星齿轮齿圈与动力分配系统的壳体（固定）；齿圈与动力分配系统的壳体（固定）；C2用于连接发电机与用于连接发电机与行星齿轮齿圈；行星齿轮齿圈；C3用于连接发动机与发电机。用于连接发动机与发电机。沃蓝达混合动力系统一共有沃蓝达混合动力系统一共有5种工作模式，分别为种工作模式，分别为EV低速模低速模式、式、EV高速模式、高速模式、EREV混合低速模式、混合低速模式、EREV混合高速模混合高速模式以及能量回收模式。式以及能量回收模式。2022-8-3 处于处于EV低速模式时，低速模式时，C1吸合，吸合，C2、C3松开，发动机停转，松开，发动机停转，仅由电机驱动

13、车仅由电机驱动车辆。辆。齿圈被固定，电池为电动机供电，推动齿圈被固定，电池为电动机供电，推动太阳轮转动，行星架因太阳轮的转动而转动，把动力传输到太阳轮转动，行星架因太阳轮的转动而转动，把动力传输到减速齿轮并传递到车轮。减速齿轮并传递到车轮。2022-8-3 处于处于EV高速模式时，高速模式时，C2吸合，吸合，C1、C3松开，发动机停转，松开，发动机停转，发电机和电动机共同驱动车辆发电机和电动机共同驱动车辆2022-8-3 处于处于EREV混合低速模式时，混合低速模式时，C1、C3吸合，吸合，C2松开，发动松开，发动机运转，发动机为电池充电，电动机驱动车辆机运转，发动机为电池充电，电动机驱动车辆

14、2022-8-3 处于处于EREV混合高速模式时，混合高速模式时，C2、C3吸合，吸合，C1松开，发动松开，发动机运转，发动机为电池充电的同时与电动机共同驱动汽车机运转，发动机为电池充电的同时与电动机共同驱动汽车2022-8-3 处于能量回收模式时，处于能量回收模式时，C1吸合，吸合，C2、C3松开，发动机停转松开，发动机停转，电动机充当发电机回收来自车辆的动能，电动机充当发电机回收来自车辆的动能2022-8-3（1）发动机独立于行驶工况，使发动机运转始终处于高效率）发动机独立于行驶工况，使发动机运转始终处于高效率区域，避免在低速和怠速区域所造成的能源浪费、排放差的情区域，避免在低速和怠速区域

15、所造成的能源浪费、排放差的情况，因此，提高了发动机经济性和排放性。况，因此，提高了发动机经济性和排放性。（2）串联式结构使混合动力系统只有单一的驱动路线，动力）串联式结构使混合动力系统只有单一的驱动路线，动力系统的控制策略较为简单。系统的控制策略较为简单。（3）动力电池具有储能作用，能够根据驱动功率的需求对电）动力电池具有储能作用，能够根据驱动功率的需求对电机进行功率的补充，发动机用作储能作用，因此可以选择功率机进行功率的补充，发动机用作储能作用，因此可以选择功率较小的发动机。较小的发动机。2022-8-3（4）发电机和电机之间采用电气连接，发动机只与发电机采）发电机和电机之间采用电气连接，发

16、动机只与发电机采用机械连接，使传动系统及底盘的布置具有较大的空间和灵活用机械连接，使传动系统及底盘的布置具有较大的空间和灵活性，有利于整车传动系统的布置。性，有利于整车传动系统的布置。（5）由于发动机与车轮在机械上的解耦，发动机运转速度对）由于发动机与车轮在机械上的解耦，发动机运转速度对整车运行速度没有关联，发动机选型范围较大。整车运行速度没有关联，发动机选型范围较大。（6）当发动机关闭时，可实现纯电动模式的行驶，发动机可）当发动机关闭时，可实现纯电动模式的行驶，发动机可以延长汽车的续航里程。以延长汽车的续航里程。2022-8-3（1）串联系统只能由电机驱动车轮，在化学能转化机械能、）串联系统

17、只能由电机驱动车轮，在化学能转化机械能、机械能转化电能、电能再转化为机械能过程中，能量损失较大机械能转化电能、电能再转化为机械能过程中，能量损失较大，降低能量利用率。，降低能量利用率。（2）动力蓄电池就像一个调节水库，除了要满足发电机的输）动力蓄电池就像一个调节水库，除了要满足发电机的输出功率，还要使充放电水平处于合理的区间内，避免充电过渡出功率，还要使充放电水平处于合理的区间内，避免充电过渡和放电过渡，这就需要容量较大的动力电池，增加成本，质量和放电过渡，这就需要容量较大的动力电池，增加成本，质量增加。增加。（3）由于只有电机直接驱动，就需要较大功率的电机，增加）由于只有电机直接驱动，就需要

18、较大功率的电机，增加了整车的质量，同时也增加成本。了整车的质量，同时也增加成本。2022-8-3 并联式混合动力电动汽车是指车辆行驶系统的驱动力由驱动电并联式混合动力电动汽车是指车辆行驶系统的驱动力由驱动电机及发动机同时或单独供给，结构特点是并联式驱动系统可以机及发动机同时或单独供给，结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或驱动电机作为动力源，也可以同时使用驱动单独使用发动机或驱动电机作为动力源，也可以同时使用驱动电机和发动机作为动力源驱动车辆行电机和发动机作为动力源驱动车辆行驶驶。2022-8-32022-8-3 并联式混合动力电动汽车的工作模式主要有纯电驱动模式、纯并联式混合动力电动汽

19、车的工作模式主要有纯电驱动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式、行车充电模式、再生制动模发动机驱动模式、混合驱动模式、行车充电模式、再生制动模式和停车充电模式式和停车充电模式2022-8-32022-8-32022-8-32022-8-3（1）良好的燃料经济性。并联式结构布置两套动力传递路线）良好的燃料经济性。并联式结构布置两套动力传递路线，可根据实际工况选择不同的动力输出路线和动力组合，具有，可根据实际工况选择不同的动力输出路线和动力组合，具有更强的选择性和适应性，避免所有能量在多次转换中浪费和损更强的选择性和适应性，避免所有能量在多次转换中浪费和损失，提高燃料经济性。失，提高燃料经济性。（

20、2）良好的动力性。当高负荷运行时，发动机和电机动力耦）良好的动力性。当高负荷运行时，发动机和电机动力耦合，同时对汽车进行驱动，具有良好的动力性。合，同时对汽车进行驱动，具有良好的动力性。（3）系统稳定性较高。并联式结构布置两套独立动力传递路）系统稳定性较高。并联式结构布置两套独立动力传递路线，当一条传递系统出现故障时，可以启用另外一条传递路线线，当一条传递系统出现故障时，可以启用另外一条传递路线，保证汽车的正常运行。，保证汽车的正常运行。2022-8-3（4）发动机与电机是两套相互独立的动力系统，都可以单独）发动机与电机是两套相互独立的动力系统，都可以单独作为动力源驱动汽车，因此系统整体可靠性

21、较高。作为动力源驱动汽车，因此系统整体可靠性较高。（5）电机功率较小。由于发动机可以单独驱动，或和电机共）电机功率较小。由于发动机可以单独驱动，或和电机共同驱动汽车，因此可以选择功率较小的电机。同驱动汽车，因此可以选择功率较小的电机。（6）电池容量较小。电机作为辅助动力，所需动力电池容量）电池容量较小。电机作为辅助动力，所需动力电池容量较小。较小。2022-8-3（1）控制策略较复杂。并联插电式混合动力电动汽车具有两）控制策略较复杂。并联插电式混合动力电动汽车具有两条驱动路线，可以单独或耦合参与驱动，使该结构具有多种驱条驱动路线，可以单独或耦合参与驱动，使该结构具有多种驱动模式，多种驱动模式之

22、间的切换以及两种动力的耦合控制比动模式，多种驱动模式之间的切换以及两种动力的耦合控制比较复杂。较复杂。（2）整车布置复杂。由于存在两套动力系统，并且发动机和）整车布置复杂。由于存在两套动力系统，并且发动机和驱动轴之间存在机械连接，以及两种动力的耦合，使底盘的布驱动轴之间存在机械连接，以及两种动力的耦合，使底盘的布置比较复杂。置比较复杂。（3）排放性能相对较差。由于不同驱动模式之间的切换，发）排放性能相对较差。由于不同驱动模式之间的切换，发动机频繁出现点火启动、熄火，发动机不能稳定在高效率区域动机频繁出现点火启动、熄火，发动机不能稳定在高效率区域工作，致使排放性能较差。工作，致使排放性能较差。（

23、4）纯电动续航里程较短。）纯电动续航里程较短。2022-8-3 混联式混合动力电动汽车是指具备串联式和并联式两种混合动混联式混合动力电动汽车是指具备串联式和并联式两种混合动力系统结构，主要由发动机、电机力系统结构，主要由发动机、电机1、电机、电机2、行星齿轮动力分、行星齿轮动力分配机构、电机控制器、传动装置、动力电池和外部充电接口等配机构、电机控制器、传动装置、动力电池和外部充电接口等组成。该混合动力系统的特点是利用一个单排行星齿轮机构将组成。该混合动力系统的特点是利用一个单排行星齿轮机构将发动机和两个电机的动力耦合在一起。发动机和两个电机的动力耦合在一起。2022-8-32022-8-3 混

24、联式混合动力电动汽车的工作模式主要有纯电驱动模式、纯混联式混合动力电动汽车的工作模式主要有纯电驱动模式、纯发动机驱动模式、混合驱动模式、行车充电模式、再生制动模发动机驱动模式、混合驱动模式、行车充电模式、再生制动模式和停车充电模式式和停车充电模式2022-8-32022-8-32022-8-32022-8-32022-8-32022-8-32022-8-32022-8-32022-8-32022-8-3 丰田普锐斯混合动力电动汽车行驶工况有启动、低中速行驶、丰田普锐斯混合动力电动汽车行驶工况有启动、低中速行驶、一般行驶、一般行驶一般行驶、一般行驶/剩余能量充电、全速行驶、减速剩余能量充电、全速

25、行驶、减速/能量再能量再生和停生和停车车。2022-8-32022-8-32022-8-32022-8-3（1）低排放性。应对复杂的运行工况，混联式混合动力电动）低排放性。应对复杂的运行工况，混联式混合动力电动汽车具有多种驱动模式，能保证发动机在最佳工作区域工作，汽车具有多种驱动模式，能保证发动机在最佳工作区域工作，最大限度降低有害气体排放。最大限度降低有害气体排放。（2）低油耗性。在低速运行时，主要以串联模式运行，燃料）低油耗性。在低速运行时，主要以串联模式运行，燃料经济性好。经济性好。（3）较强的动力性。在加速或高速运行时，动力系统主要以）较强的动力性。在加速或高速运行时，动力系统主要以并

26、联模式运行，发动机和电机同时提供驱动力，为汽车运行提并联模式运行，发动机和电机同时提供驱动力，为汽车运行提供较强动力。供较强动力。（4）较好的舒适性。启动以及中速以下行驶时，电机独立驱）较好的舒适性。启动以及中速以下行驶时，电机独立驱动车辆行驶，减少了噪声，提高舒适性。动车辆行驶，减少了噪声，提高舒适性。2022-8-3（1）控制策略较复杂。混联插电式混合动力电动汽车有两套）控制策略较复杂。混联插电式混合动力电动汽车有两套动力系统，它们可以分别单独驱动或耦合参与驱动，使该结构动力系统，它们可以分别单独驱动或耦合参与驱动，使该结构具有多种驱动模式，多种驱动模式之间的切换以及两种动力的具有多种驱动

27、模式，多种驱动模式之间的切换以及两种动力的耦合的控制比较复杂。耦合的控制比较复杂。（2）整车布置复杂。由于存在两套动力系统，并且发动机和）整车布置复杂。由于存在两套动力系统，并且发动机和驱动轴之间存在机械连接，以及考虑两种动力的耦合，使底盘驱动轴之间存在机械连接，以及考虑两种动力的耦合，使底盘的布置比较复杂。的布置比较复杂。（3）技术难度大，成本高。）技术难度大，成本高。2022-8-3 增程式电动汽车动力传动系增程式电动汽车动力传动系统主统主要由驱动电机系统、电源系统要由驱动电机系统、电源系统、增程器和整车控制器等组成。与纯电动汽车相比，增加了增、增程器和整车控制器等组成。与纯电动汽车相比，

28、增加了增程器。程器。2022-8-3 增程式电动汽车有增程式电动汽车有5种工作模式，即纯电动模式、增程器单独种工作模式，即纯电动模式、增程器单独驱动模式、混合驱动模式、制动模式和停车充电模式驱动模式、混合驱动模式、制动模式和停车充电模式。2022-8-32022-8-32022-8-32022-8-32022-8-3（1）在纯电动模式下，发动机不启动，由动力电池驱动整车）在纯电动模式下，发动机不启动，由动力电池驱动整车行驶，这样可减少整车对石油的依赖，缓解石油危机。行驶，这样可减少整车对石油的依赖，缓解石油危机。（2）在动力电池电能不足时，为了保证车辆性能和动力电池）在动力电池电能不足时，为了

29、保证车辆性能和动力电池的安全性，进入电量保持模式，由动力电池和发动机联合驱动的安全性，进入电量保持模式，由动力电池和发动机联合驱动整车行驶。整车行驶。（3）整车纯电动续航里程满足大部分人员每天行驶里程的要）整车纯电动续航里程满足大部分人员每天行驶里程的要求，动力电池可利用晚间低谷电力充电，缓解供电压力。求，动力电池可利用晚间低谷电力充电，缓解供电压力。（4）整车大部分情况下在电量消耗模式下行驶，能达到零排）整车大部分情况下在电量消耗模式下行驶，能达到零排放和低噪声的效果。放和低噪声的效果。（5）发动机与机械系统不直接相连，发动机可工作于最佳效发动机与机械系统不直接相连，发动机可工作于最佳效率点，大大提高整车燃料效率。率点，大大提高整车燃料效率。2022-8-3 动力耦合类型主要有转矩耦合、转速耦合、功率耦合和牵引动力耦合类型主要有转矩耦合、转速耦合、功率耦合和牵引力耦合等力耦合等。2022-8-32022-8-32022-8-32022-8-32022-8-3 第 76 页 第 77 页 第 78 页 第 79 页 第 80 页 第 81 页