1、第六章第六章 电动汽车的结构和工作原理电动汽车的结构和工作原理 第一节第一节 纯电动汽车纯电动汽车 第二节第二节 混合动力电动汽车混合动力电动汽车 第三节第三节 燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车 教学目的和要求：教学目的和要求： 掌握电动汽车分类、工作原理、特点、发展趋掌握电动汽车分类、工作原理、特点、发展趋势。势。 本章重点：本章重点： 混合动力汽车混合动力汽车 本章难点：本章难点： 燃料电池汽车燃料电池汽车 教学内容要点：教学内容要点： 第一节第一节 纯电动汽车纯电动汽车 定义：定义： 是由车载可充电蓄电池提供电能、由电动机驱是由车载可充电蓄电池提供电能、由电动机驱动的汽车（动的汽车（BE
2、V）。）。 纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，纯电动汽车的电动机相当于传统汽车的发动机，蓄电池相当于原来的油箱。蓄电池相当于原来的油箱。)对现代社会而言，纯电动汽车不仅是一辆车，而且是实现清洁、高效道路运输的一个全新的系统。)纯电动汽车系统是一个便于和现代交通网络结合的智能系统，电动汽车的设计是工程和艺术的结合。)必须重新定义纯电动汽车的工作条件和工况循环。4)必须对用户对于纯电动汽车的期望进行调研，这样就能对用户进行适当的有关纯电动汽车知识的教育。一、纯电动汽车的分类一、纯电动汽车的分类 1按照是否有辅助动力源分类按照是否有辅助动力源分类 （1）用纯蓄电池作为动力源的纯电动汽车）用纯
3、蓄电池作为动力源的纯电动汽车 （2）装有辅助动力源的纯电动汽车）装有辅助动力源的纯电动汽车 辅助电力源有超级电容器或发电机组，用来改辅助电力源有超级电容器或发电机组，用来改善起动性能和增加续驶里程。善起动性能和增加续驶里程。 2按照蓄电池的种类不同分类按照蓄电池的种类不同分类 铅酸蓄电池电动汽车铅酸蓄电池电动汽车 锂离子电池电动汽车锂离子电池电动汽车 镍镍-氢电池电动汽车等氢电池电动汽车等 3按动力驱动控制系统的结构型式不同分类按动力驱动控制系统的结构型式不同分类 直流电动机驱动的电动汽车直流电动机驱动的电动汽车 交流电动机驱动的电动汽车交流电动机驱动的电动汽车 双电动机驱动的电动汽车双电动机
4、驱动的电动汽车 电动轮电动汽车电动轮电动汽车二、纯电动汽车的结构与工作原理二、纯电动汽车的结构与工作原理 组成：组成： 电力驱动系统电力驱动系统：控制单元、驱动控制器、电动机、控制单元、驱动控制器、电动机、 机械传动装置和车轮等机械传动装置和车轮等 电源系统电源系统：蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器蓄电池电源、能量管理系统和充电控制器 辅助系统辅助系统：辅助动力源辅助动力源（辅助电源和（辅助电源和 DCDC功率转功率转换器）、换器）、动力转向系统、驾驶室显示操纵台和辅助装置动力转向系统、驾驶室显示操纵台和辅助装置（照明、各种声光信号装置、车载音箱设备、空调、刮水（照明、各种声光信号装置、车
5、载音箱设备、空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电动座椅调节器、车身安全防护装置控制后视镜调节器、电动座椅调节器、车身安全防护装置控制器等）等器等）等 控制单元根据加速控制单元根据加速踏板和制动踏板的踏板和制动踏板的输入信号，向驱动输入信号，向驱动控制器发出相应的控制器发出相应的控制指令，对电动控制指令，对电动机进行启动、加速、机进行启动、加速、减速、制动控制。减速、制动控制。 一、电气控制系统的工作原理纯电动汽车电气控制系统的结构三、纯电动汽车的布置型式三、纯电动汽车的布置型式 电动汽车的总体布置较灵活。
6、从电气控制的角电动汽车的总体布置较灵活。从电气控制的角度讲，在汽车总体布置时，应使电源到控制器再度讲，在汽车总体布置时，应使电源到控制器再到电动机之间的大电流回路的导线尽可能短，以到电动机之间的大电流回路的导线尽可能短，以减小回路的电压损失，保证汽车的动力性和行驶减小回路的电压损失，保证汽车的动力性和行驶里程的要求。里程的要求。 1、电动机中央驱动、电动机中央驱动 特点：特点： 汽车的结构与传统布置汽车的结构与传统布置相近，可以在内燃机汽车相近，可以在内燃机汽车的基础上改装，其传动装的基础上改装，其传动装置和技术较成熟。只需一置和技术较成熟。只需一只驱动电动机，控制电路只驱动电动机，控制电路较
7、简单。较简单。二、传动系统的结构及工作原理常规纯电动汽车传动装置结构图1电机2螺栓3套筒4飞轮壳5飞轮6轴承7压盘8离合器壳9螺栓10轴承11输入轴12分离叉13分离套筒14离合器盖15分离杠杆16从动盘 2、电动机一驱动桥组、电动机一驱动桥组合式合式 取消了离合器和变速器，取消了离合器和变速器，但具有减速差速机构，由但具有减速差速机构，由1台电动机驱动两车轮旋台电动机驱动两车轮旋转。转。 优点：继续沿用当前发动优点：继续沿用当前发动机汽车中的动力传动装置，机汽车中的动力传动装置，只需要一组电动机和逆变只需要一组电动机和逆变器。这种方式对电动机的器。这种方式对电动机的要求较高，不仅要求电动要求
8、较高，不仅要求电动机具有较高的起动转矩，机具有较高的起动转矩，而且要求具有较大的后备而且要求具有较大的后备功率，以保证电动汽车的功率，以保证电动汽车的起动、爬坡、加速超车等起动、爬坡、加速超车等动力性。动力性。 3、双电动机驱动式、双电动机驱动式 将电动机装到驱动轴上，将电动机装到驱动轴上，直接由电动机实现变速和直接由电动机实现变速和差速转换。差速转换。 特点：特点： 对电动机有较高的要求，对电动机有较高的要求，要求有大的起动转矩和后要求有大的起动转矩和后备功率，同时不仅要求控备功率，同时不仅要求控制系统有较高的控制精度，制系统有较高的控制精度，而且要具备良好的可靠性，而且要具备良好的可靠性，
9、从而保证电动汽车行驶的从而保证电动汽车行驶的安全、平稳。安全、平稳。 4、电动轮驱动、电动轮驱动 将电动机及相应的减速将电动机及相应的减速器布置在车轮上。器布置在车轮上。 特点：特点： 省略传动轴和差速器等省略传动轴和差速器等装置，简化了传动系统装置，简化了传动系统结构。但是需要两只或结构。但是需要两只或四只电动机，控制电路四只电动机，控制电路较复杂，将电动机与车较复杂，将电动机与车轮制成一体，必然加大轮制成一体，必然加大汽车悬架的质量。汽车悬架的质量。二、传动系统的结构及工作原理轮毂电机实物图轮毂电机结构图两种轮毂电机驱动方式内部示意图a)内转子型b)外转子型四轮毂电机驱动系统四轮毂电机工作
10、特点1)车轮可以实现180的旋转、横向行驶、任意旋转行驶。2)由于可以进行各车轮任意转矩控制，所以使得防滑控制、制动控制等多种性能得以发挥。3)轮毂电机的大型化较难，但是总功率依靠四台电机分担，可使每台电机的容量变得小一些。4)低速大转矩电机体积大又昂贵，所以近年来出现了减速器内置的轮毂式电机。米其林轮毂电机米其林轮毂电机结构图2.米其林轮毂电机图2-51米其林轮毂电机实物图2.米其林轮毂电机米其林基于其轮毂电机开发的主动控制汽车底盘(Hy-light)(1)米其林轮毂电机的优点1)省略大量传动部件，让车辆结构更简单。2)可实现多种复杂的驱动方式。3)便于采用多种新能源车技术。(2)米其林轮毂
11、电机的缺点1)增大了簧下质量和轮毂的转动惯量，对车辆的操控有所影响。2)电制动性能有限，维持制动系统运行需要消耗不少电能。四、纯电动汽车的应用四、纯电动汽车的应用 1我国自主开发的我国自主开发的EV （1）天津清源纯电动汽车）天津清源纯电动汽车 配置自主开发双离合器两挡自动变速箱和磷配置自主开发双离合器两挡自动变速箱和磷酸铁锂动力电池，系统集成度、可靠性、整车性酸铁锂动力电池，系统集成度、可靠性、整车性能进一步提高，产品通过了型试认证，已得到美能进一步提高，产品通过了型试认证，已得到美国经销商的认可。国经销商的认可。 （2）天津一汽夏利汽车股份有限公司）天津一汽夏利汽车股份有限公司 天津一汽以
12、夏利天津一汽以夏利“幸福使者幸福使者”为基础平台开发为基础平台开发的电动轿车。的电动轿车。 采用采用150Ah的镍的镍-氢蓄电池，氢蓄电池， 用直流电动机驱动，通过总线用直流电动机驱动，通过总线CAN系统对汽车系统对汽车的各个总成进行控制。的各个总成进行控制。 最高车速最高车速50km/h，最大爬坡度，最大爬坡度15，续驶里，续驶里程程80km。（3）株洲时代集团的）株洲时代集团的TEG6120EV-2型电动大客车型电动大客车 TEG6120EV-2型电动大客车有型电动大客车有38个座位，个座位， TEG6120EV-2型电动大客车采用水平铅酸电池型电动大客车采用水平铅酸电池为电力电源，电池管
13、理系统对电池组的为电力电源，电池管理系统对电池组的SOC进行进行监控计算。监控计算。 驱动电动机为三相交流异步电动机，采用直接转矩驱动电动机为三相交流异步电动机，采用直接转矩/矢矢量控制技术进行控制，使电动机控制在最佳工况下运转，量控制技术进行控制，使电动机控制在最佳工况下运转，整车采用整车采用ECU控制器和总线系统控制器和总线系统CAN对整车进行全网络化对整车进行全网络化控制。控制。 2国外汽车公司开发的国外汽车公司开发的EV （1）美国通用汽车公司）美国通用汽车公司EV-1电动轿车电动轿车 EV-1型电动轿车使用型电动轿车使用85的电池组电量时，的电池组电量时，EPA城市循环行驶里程城市循
14、环行驶里程112km，高速公路行驶可，高速公路行驶可达达144km。 （2）日本丰田汽车公司的）日本丰田汽车公司的 RAV4-EV 在市内道路行驶条件下，其最高车速可达在市内道路行驶条件下，其最高车速可达125km/h，一次充电后的续驶里程为，一次充电后的续驶里程为215km。RAV4-EV采用免维修密封型采用免维修密封型Ni-MH动力电池组，动力电池组，总电压总电压288V。动力电池组采用强制性空气冷却，。动力电池组采用强制性空气冷却，动力电池组装在底盘中部和座椅的地板下面，可动力电池组装在底盘中部和座椅的地板下面，可以保证车厢有宽大的乘坐空间，驱动电动机为永以保证车厢有宽大的乘坐空间，驱动
15、电动机为永磁电动机，效率高，体积小，最大输出功率为磁电动机，效率高，体积小，最大输出功率为45kW。汽车制动时，电动机转换为发电机回收。汽车制动时，电动机转换为发电机回收制动能量。制动能量。五、纯电动汽车的特点和发展方向五、纯电动汽车的特点和发展方向 1、特点、特点 优点优点: 纯电动汽车具有无污染、噪声低、结构简单、纯电动汽车具有无污染、噪声低、结构简单、使用维修方便、能源效率高使用维修方便、能源效率高-电动汽车停车时不消电动汽车停车时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用电机，实现制动减速时能量的再利用,多样
16、化等。多样化等。缺点缺点: 动力电源使用成本高、续驶里程短。动力电源使用成本高、续驶里程短。 2、发展方向、发展方向 纯电动汽车发展的纯电动汽车发展的关键关键在于电池，攻关在于电池，攻关重点重点集集中在提高电池性能、降低成本。中在提高电池性能、降低成本。 纯电动汽车的发展重点纯电动汽车的发展重点趋向趋向小型乘用车；大型小型乘用车；大型公交车、市政、邮政等特殊用途车辆。公交车、市政、邮政等特殊用途车辆。 纯电动汽车大规模进入市场纯电动汽车大规模进入市场为时尚早为时尚早。在车载。在车载电源得到解决后，电动汽车必然会迅速地发展。电源得到解决后，电动汽车必然会迅速地发展。 我国纯电动汽车基本掌握整车动
17、力系统匹配与我国纯电动汽车基本掌握整车动力系统匹配与集成设计、整车控制技术，样车的动力性和能耗集成设计、整车控制技术，样车的动力性和能耗水平与国外相当。水平与国外相当。 在小型纯电动汽车和大型公交车方面实现了小在小型纯电动汽车和大型公交车方面实现了小规模生产和示范运行。规模生产和示范运行。 存在一些主要问题：存在一些主要问题： 整车产品在整车产品在续驶里程、可靠性和工程化续驶里程、可靠性和工程化上；上； 电池的电池的比能量、安全性、可靠性、使用寿命比能量、安全性、可靠性、使用寿命等等方面在满足整车要求上；方面在满足整车要求上； 机、电池所需部分部件、材料要国产化，同时机、电池所需部分部件、材料
18、要国产化，同时在控制器基础硬件、芯片、高速在控制器基础硬件、芯片、高速CAN网关和信号网关和信号处理放大部件、电动附件还没有成熟的产品可用，处理放大部件、电动附件还没有成熟的产品可用，成本高，也依赖进口。成本高，也依赖进口。第二节第二节 混合动力电动汽车混合动力电动汽车 定义：定义： 混合动力汽车是能够从至少两类车载储能装置混合动力汽车是能够从至少两类车载储能装置（传统的汽、柴油机和电池与电动机）中获得动（传统的汽、柴油机和电池与电动机）中获得动力的汽车（力的汽车（Hybrid Electric Vehicle HEV）。）。第一个混合动力电动汽车专利混合动力技术在汽车中的应用混合动力电动汽车
19、的概念(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。(4)传动系这是在汽车动力传动系中，用于调节和传递动力装置输出的动力，使之与汽车行驶时驱动轮处要求的理想动力达到较好匹配的所有部
20、件的总称，具有减速、变速、倒车、中断动力、轮间差速和轴间差速等功能。(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、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。汽车动力传动系简化模型混合动力汽车动力传动系组成一、混合动力电动汽车的分类一、混合动力电动汽车的分类1、混合动力汽车动力系统结构类型分类、混合动力汽车动力系统结构类型分类（1）串联式混合动力汽车）串联式混合动力汽车 车辆行驶系统的驱动力只来源于电动机的混车辆行驶系统的驱动力只来源于电动机
21、的混合动力汽车。合动力汽车。（2）并联式混合动力汽车）并联式混合动力汽车 车辆行驶系统的驱动力由电动机及发动机同车辆行驶系统的驱动力由电动机及发动机同时或单独供给的混合动力汽车。时或单独供给的混合动力汽车。（3）混联式混合动力汽车）混联式混合动力汽车 具备串联式和并联式两种混合动力系统结构具备串联式和并联式两种混合动力系统结构的混合动力汽车。的混合动力汽车。2、混合动力汽车混合程度分类、混合动力汽车混合程度分类 （1）微度混合动力汽车（）微度混合动力汽车（Micro HEV） 以发动机为主要动力源，电动机的峰值功率和发动机的额以发动机为主要动力源，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比定功率比5
22、%，只具备停车停机功能的混合动力汽车。，只具备停车停机功能的混合动力汽车。 （2）轻度混合动力汽车（）轻度混合动力汽车（Mild HEV） 以发动机为主要动力源，电动机作为辅助动力，电动机的以发动机为主要动力源，电动机作为辅助动力，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比为峰值功率和发动机的额定功率比为5%15%，电动机可向车，电动机可向车辆行驶系统提供辅助驱动力矩，但不能单独驱动车辆行驶的辆行驶系统提供辅助驱动力矩，但不能单独驱动车辆行驶的混合动力汽车。混合动力汽车。 （3）中度混合动力汽车（）中度混合动力汽车（Medium HEV） 以发动机和以发动机和/或电动机为动力源，电动机的峰值功率和发
23、动或电动机为动力源，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比为机的额定功率比为15%40%，低速时可电机独立驱动的混，低速时可电机独立驱动的混合动力汽车。合动力汽车。 （4）重度）重度/全混合动力汽车（全混合动力汽车（Full HEV） 以发动机和以发动机和/或电动机为动力源，电动机的峰值功率和发动或电动机为动力源，电动机的峰值功率和发动机的额定功率比大于机的额定功率比大于40%，电动机可以独立驱动车辆行驶的，电动机可以独立驱动车辆行驶的混合动力汽车。混合动力汽车。二、混合动力电动汽车的结构与工作原理二、混合动力电动汽车的结构与工作原理 1、串联式混合动力电动汽车、串联式混合动力电动汽车Serie
24、s Hybrid Electric Vehicle（SHEV） 发动机仅仅用于发电。发动机仅仅用于发电。 蓄电池也可以单独向蓄电池也可以单独向 电动机提供电能来驱电动机提供电能来驱 动混合动力电动汽车动混合动力电动汽车 在零污染状态下行驶。在零污染状态下行驶。 串联混合动力汽车的特点)车载能量源环节的混合。)单一的动力装置。)车载能量源由两个以上的能量联合组成。 能量转换效率比传统汽车能量转换效率比传统汽车低低。 应用：应用： 适用于环保要求较高、车速低的城市大型适用于环保要求较高、车速低的城市大型客车使用。客车使用。 串联混合动力电动汽车的工作原理1)当动力电池组具有较高的电量且动力电池组输
25、出功率满足整车行驶功率需求时，串联混合动力电动汽车以纯电池组驱动模式工作，此时发动机-发电机组处于关机状态。2)当汽车以纯电池组驱动行驶时，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回收到动力电池组中，即工作于再生制动充电模式。3)当汽车加速或爬坡需要更大的功率输出且超出了动力电池组的输出功率限制时，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。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
26、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-发电机组输出功率满足汽车行驶功率需求时，为提高串联混合动力系统的能量利用效率，采用纯发动机驱动工作模式，此时发动机-发电机组输出功率与汽车行驶功率需求相等。串联混合动力电动汽车的工作原理7)若动力电池组的电量过低，为保证整车行驶的综合性能，需要对动力电池组进行停车补充充电，此时发动机-发电机组输出的功率全部用于为动力电池组进行补充充电。串联混合动力电动汽车的工作模式列表串联混合动力电动汽车的工作模式列表 2、
27、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 Vehicle（PHEV） 两套系统可以同时使用，两套系统可以同时使用， 也可以独立使用。并联也可以独立使用。并联 式混合动力电动汽车式混合动力电动汽车不不 需要发电机需要发电机，发动机与，发动机与 车轴直接连接，车轴直接连接，二、并联混合动力汽车的概念)机械动能的混合。)具有两个或多个动力装置。)每一个动力装置都有自己单独的车载能量源。并联混合动力电动汽车的系统组成和工作原理并联混合动力电动汽车的结构简图并联混合动力电动汽车工作原理1)当动力电池组具有较高的电量且动力电池组输出功率满足整车行驶功率
28、需求或整车需求功率较小时，为避免发动机工作于低负荷和低效率区，并联混合动力电动汽车以纯电动机驱动模式工作，此时发动机处于关机状态。2)当汽车以纯电动机驱动行驶时，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回收到动力电池组中，即工作于再生制动充电模式。3)当汽车加速或爬坡需要更大的功率输出时，发动机起动工作，并同电动机一起输出机械功力，经机电耦合装置后联合驱动汽车行驶，实施混合动力驱动工作模式。并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输出功率在驱动汽车的同时有富裕时，电动机-发电机工作于发电模式，实施动力电池组强制补充充电工作模式
29、。5)当动力电池组的电量在目标范围内，且发动机输出功率满足汽车行驶功率需求时，为提高并联混合动力系统的能量利用效率，采用纯发动机驱动工作模式，此时发动机输出功率与汽车行驶功率需求相等。6)若动力电池组的电量过低，为保证整车行驶的综合性能，需要对动力电池组进行停车补充充电，此时发动机输出的电功率全部用于为动力电池组进行补充充电，电动机-发电机工作于发电模式。并联混合动力电动汽车的工作模式列表并联混合动力电动汽车的工作模式列表 与串联式混合动力电动汽车比：与串联式混合动力电动汽车比： 具有效率高、能量损失小、排放性能差的特点。具有效率高、能量损失小、排放性能差的特点。 应用：应用： 适合于小型混合
30、动力电动汽车。适合于小型混合动力电动汽车。 3、混联式混合动力电动汽车、混联式混合动力电动汽车 Split Hybrid Electric Vehicle（PSHEV）在市区低低速行驶时，在市区低低速行驶时，采用串联方式工作；采用串联方式工作；在高速行驶时，采用在高速行驶时，采用并联方式工作。混联并联方式工作。混联式混合动力电动汽车式混合动力电动汽车能够使发动机、发电能够使发动机、发电机、电动机等部件进机、电动机等部件进行更多的优化匹配，行更多的优化匹配，保证了在更复杂的工保证了在更复杂的工况下使系统在最优状况下使系统在最优状态下工作，更容易良态下工作，更容易良好的经济性和排放性。好的经济性和
31、排放性。 功率分流式混联混合动力电动汽车的结构简图混联混合动力电动汽车的工作原理1)当动力电池组具有较高的电量且动力电池组输出功率满足整车行驶功率需求或整车需求功率较小时，为避免发动机工作于低负荷和低效率区，混联混合动力电动汽车以纯电动机驱动模式工作，此时发动机处于关机状态。2)当汽车以纯电动机驱动行驶时，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回收到动力电池组中，即工作于再生制动充电模式。3)当汽车需求功率增加或动力电池组电量偏低时，发动机起动工作，若发动机输出功率满足汽车行驶功率且动力电池组不需要充电时，整车以纯发动机驱动模式工作，此时动力电池组既不充电也
32、不放电，发动机输出的功率分两部分，一部分直接输出到驱动轮，一部分经过发电机、电动机转化后输出到驱动轮。4)当汽车急加速需要更大的功率输出时，整车以混合动力驱动模式工作，此时发动机工作，动力电池组放电，发动机输出的功率分两部分，一部分直接输出到驱动轮，一部分经过发电机、电动机转化后输出到驱动轮。5)当动力电池组的电量不足且发动机输出功率在驱动汽车的同时有富裕时，实施动力电池组强制补充充电工作模式。混联混合动力电动汽车的工作模式列表混联混合动力电动汽车的工作模式列表插电式混合动力电动汽车的系统组成和工作原理某插电式混合动力电动汽车的结构组成增程式电动汽车的系统组成和工作原理某增程式电动汽车的结构简
33、图4.不同类型的混合动力电动汽车类型的比较不同类型的混合动力电动汽车类型的比较三、混合动力电动汽车的应用三、混合动力电动汽车的应用 1、日产日产Altima双电动双电动机混合动力轿车机混合动力轿车 配备了配备了2.5升双顶置凸轮升双顶置凸轮轴四缸轴四缸L4汽油发动机，平汽油发动机，平均耗油量为均耗油量为: 34mile/USgal 2、福特、福特Escape 四驱四驱混合动力系统混合动力系统前轮驱动的标配为前轮驱动的标配为2.3L、直列、直列四缸发动机，最大功率为四缸发动机，最大功率为133hp，城市工况和高速时每，城市工况和高速时每加仑燃油可分别行驶加仑燃油可分别行驶34mile和和30mi
34、le。四轮驱动的福特四轮驱动的福特Escape同样配同样配备了备了2.3L、直列四缸发动机，、直列四缸发动机，最大功率仍为最大功率仍为133hp的混合发的混合发动机，它在城市工况和高速时动机，它在城市工况和高速时每加仑燃油可分别行驶每加仑燃油可分别行驶29mile和和27mile。可任选自动或是手。可任选自动或是手动的变速器。动的变速器。 3、长安杰勋混合动力、长安杰勋混合动力汽车汽车4、Prius 混合动力电动汽车混合动力电动汽车 （1）Prius 混合动力电混合动力电动汽车基本结构动汽车基本结构采用发动机前置，采用发动机前置，42前轮驱前轮驱动的布置形式。动的布置形式。采用经过强化后的采用
35、经过强化后的INZ-FXE-1.5L、直列、直列4缸、缸、16气门，气门，Atkinson循环循环“高膨胀比高膨胀比”的的汽油发动机。汽油发动机。发动机的尺寸更加紧凑，采用发动机的尺寸更加紧凑，采用铝合金缸体减轻了发动机的质铝合金缸体减轻了发动机的质量，使得量，使得INZ-FXE汽油发动机汽油发动机的效率比传统发动机的效率高的效率比传统发动机的效率高80。在汽车行驶速度低于。在汽车行驶速度低于20km/h时，发动机自动关闭，时，发动机自动关闭，当电量不足时，发动机自行起当电量不足时，发动机自行起动，对蓄电池进行充电，供应动，对蓄电池进行充电，供应驱动电动机运行。驱动电动机运行。 THS系统是一
36、个单排系统是一个单排单行星齿轮机构，其单行星齿轮机构，其有三个有三个“接口接口”单行单行星轮行星齿轮机构星轮行星齿轮机构（THS）的驱动模式）的驱动模式 ： 发动机输出轴与齿轮发动机输出轴与齿轮架相连接，架相连接， ISG与太阳轮相连接，与太阳轮相连接， 驱动电动机与内齿圈驱动电动机与内齿圈相连接，相连接， 实现：实现： （1）发动机驱动模式；）发动机驱动模式； （2）发动机）发动机 ISG双混合驱动模式；双混合驱动模式； （3）发动机、驱动电动机双混合驱动模式；）发动机、驱动电动机双混合驱动模式； （4）发动机、）发动机、ISG和驱动电动机三混合驱动模式；和驱动电动机三混合驱动模式； （5）
37、驱动电动机驱动模式；）驱动电动机驱动模式； （6）驱动电动机与）驱动电动机与 ISG双混合驱动模式；双混合驱动模式； （7）发动机带动）发动机带动ISG发电；发电； （8）带动发动机起动；）带动发动机起动； （9）回收制动反馈能量等。）回收制动反馈能量等。 一般控制策略是起步或低负荷行驶时用电池电能一般控制策略是起步或低负荷行驶时用电池电能驱动；驱动； 匀速行驶时由发动机提供动力；匀速行驶时由发动机提供动力； 加速行驶时，发动机与电池共同提供动力；加速行驶时，发动机与电池共同提供动力； 停车或滑行时，发动机带动发电机向电池充电；停车或滑行时，发动机带动发电机向电池充电； 制动和减速时通过能量回
38、收系统向电池充电。制动和减速时通过能量回收系统向电池充电。（2）普锐斯的维修知识）普锐斯的维修知识 1)维修注意事项维修注意事项 发动机维修注意事项发动机维修注意事项 检查或维护发动机室时应遵守的注意事项：检查或维护发动机室时应遵守的注意事项： a）电源开关）电源开关ON位置时，普锐斯的发动机自动位置时，普锐斯的发动机自动ON和和OFF（仪表板的（仪表板的READY灯亮）。维护发动灯亮）。维护发动机室前，应该将机室前，应该将HV主系统主系统OFF。 b）解除检查模式前行驶可能损坏变速驱动桥。）解除检查模式前行驶可能损坏变速驱动桥。 c）在检查模式下，主警告灯点亮时，解除检查）在检查模式下，主警
39、告灯点亮时，解除检查模式来检查诊断区域。模式来检查诊断区域。发动机维修注意事项发动机维修注意事项 激活混合动力系统时应遵守的注意事项：激活混合动力系统时应遵守的注意事项： a）将电源开关切换为）将电源开关切换为ON（在（在IG位置），断开位置），断开蓄电池。如果重新连接时钥匙不在钥匙孔内，则蓄电池。如果重新连接时钥匙不在钥匙孔内，则可能输出可能输出DTC B2799。 b）蓄电池断开又重新连接或者警告灯亮起时，）蓄电池断开又重新连接或者警告灯亮起时，初次按下电源开关可能无法启动该系统，则再次初次按下电源开关可能无法启动该系统，则再次按下电源开关可以启动。按下电源开关可以启动。 发动机维修注意事
40、项发动机维修注意事项 使用智能测试仪使用智能测试仪时应遵守的注意事项：时应遵守的注意事项： a）使用前要仔细阅读使用手册。）使用前要仔细阅读使用手册。 b）测试汽车时需要两人配合：一人驾驶汽车，）测试汽车时需要两人配合：一人驾驶汽车，另一人操作测试仪。另一人操作测试仪。 c）智能测试仪）智能测试仪连接在汽车上行驶时，要防连接在汽车上行驶时，要防止其电缆绞到换档杆、方向盘或踏板上。止其电缆绞到换档杆、方向盘或踏板上。发动机维修注意事项发动机维修注意事项 初始化应注意的事项：初始化应注意的事项： 断开蓄电池负极（）电缆后，当重新连接端断开蓄电池负极（）电缆后，当重新连接端子时，以下系统将被初始化，
41、仅拆下蓄电池不能子时，以下系统将被初始化，仅拆下蓄电池不能完成初始化。完成初始化。 混合动力控制系统维修注意事项混合动力控制系统维修注意事项 混合动力系统使用高压电路，不正确的操作可能导致电混合动力系统使用高压电路，不正确的操作可能导致电击、漏电，发生危险。操作高压系统时一定要断开电源：击、漏电，发生危险。操作高压系统时一定要断开电源： a）确保电源开关关闭。）确保电源开关关闭。 b）从辅助蓄电池上断开负极端子电缆。）从辅助蓄电池上断开负极端子电缆。 c）必须戴绝缘手套。）必须戴绝缘手套。DTC（故障诊断码）也会被清除，（故障诊断码）也会被清除，因此断开电源之前必须检查因此断开电源之前必须检查
42、DTC。 d）拆下检修塞。为防止其他技师重新连接检修塞，要将）拆下检修塞。为防止其他技师重新连接检修塞，要将拆下来的检修塞放好。拆下检修塞后，不要操作电源开关，拆下来的检修塞放好。拆下检修塞后，不要操作电源开关，否则可能损坏混合动力汽车控制否则可能损坏混合动力汽车控制ECU。 e）放置汽车）放置汽车5min以上，对变频器内的高压电容器进行放以上，对变频器内的高压电容器进行放电。电。 混合动力控制系统维修注意事项混合动力控制系统维修注意事项 连接器和线束注意事项：连接器和线束注意事项： 高压电路的连接器和线束均为橙色，高压电路的连接器和线束均为橙色，HV蓄电池蓄电池等的高压零件都贴有等的高压零件
43、都贴有“高压高压”警示，小心不要触警示，小心不要触碰到这些配线。碰到这些配线。 使用绝缘手套的注意事项：使用绝缘手套的注意事项： a）应对绝缘手套进行检查，确保其无破损、）应对绝缘手套进行检查，确保其无破损、裂纹再进行佩戴。裂纹再进行佩戴。 b）不要戴湿手套。）不要戴湿手套。 混合动力控制系统维修注意事项混合动力控制系统维修注意事项 进行维修或检查时的注意事项：进行维修或检查时的注意事项： a）工作前必须断开电源。）工作前必须断开电源。 b）对高压系统进行操作时，用警告牌警示其他人员。）对高压系统进行操作时，用警告牌警示其他人员。 c）必须戴绝缘手套检查和维修零件、高压配线。）必须戴绝缘手套检
44、查和维修零件、高压配线。 d）为防止掉落从而引起短路，不携带任何金属物体。）为防止掉落从而引起短路，不携带任何金属物体。 e）由于扭矩不足或过量可能导致的故障，必须按规定）由于扭矩不足或过量可能导致的故障，必须按规定扭矩将高压螺钉端子拧紧。扭矩将高压螺钉端子拧紧。 f）拆下任何高压配线后，立刻用绝缘胶带将其绝缘。）拆下任何高压配线后，立刻用绝缘胶带将其绝缘。 g）完成对高压系统的操作后和重新安装检修塞前，应）完成对高压系统的操作后和重新安装检修塞前，应再次确认没有遗留任何零件或工具，以及确认高压端子已再次确认没有遗留任何零件或工具，以及确认高压端子已拧紧和连接器已连接。拧紧和连接器已连接。 2
45、）发动机控制系统的故障诊断表）发动机控制系统的故障诊断表 3）混合动力控制系统的故障诊断步骤）混合动力控制系统的故障诊断步骤 步骤步骤1：故障汽车进入车间。：故障汽车进入车间。 步骤步骤2：分析客户所叙述的故障。：分析客户所叙述的故障。 步骤步骤3：首先将智能测试仪：首先将智能测试仪连接到连接到DLC3（数据（数据链路连接器），如果智能测试仪链路连接器），如果智能测试仪显示通信故障，显示通信故障，则检查则检查DLC3。 步骤步骤4：检查并记录：检查并记录DTC和定格数据。如果输出和定格数据。如果输出与与CAN通信系统有关的故障的通信系统有关的故障的DTC，则首先检查，则首先检查并修理并修理CA
46、N通信。通信。 步骤步骤5：清除：清除DTC。 步骤步骤6：确认故障症状。若未出现故障，进行步：确认故障症状。若未出现故障，进行步骤骤 7。若出现故障，进行步骤。若出现故障，进行步骤8。 步骤步骤7：症状模拟。：症状模拟。 步骤步骤8：检查：检查DTC。 步骤步骤9：查：查DTC表。表。 步骤步骤10：电路检查。：电路检查。 步骤步骤11：故障识别。：故障识别。 步骤步骤12：调整和：调整和/或修理。或修理。 步骤步骤13：确认故障试验。：确认故障试验。 步骤步骤14：结束。：结束。 （注：步骤（注：步骤35、步骤、步骤8使用智能测试仪使用智能测试仪）。）。 智能测试仪智能测试仪结构紧凑坚固，
47、采用手持电脑，结构紧凑坚固，采用手持电脑，触摸屏操作，中文显示。诊断功能支持所有可诊触摸屏操作，中文显示。诊断功能支持所有可诊断系统，如安全气囊、发动机、变速器、防盗和断系统，如安全气囊、发动机、变速器、防盗和ABS等。其内置双通道示波器和万用表，极大地等。其内置双通道示波器和万用表，极大地扩展了仪器功能，支持丰田和凌志所有装备扩展了仪器功能，支持丰田和凌志所有装备CAN BUS系统的车型。系统的车型。四、混合动力电动汽车的特点和发展方向四、混合动力电动汽车的特点和发展方向 1、特点特点 混合动力电动汽车采取了各种现代最新技术使混合动力电动汽车采取了各种现代最新技术使发动机经常工作在经济工况区
48、，充分发挥电动机发动机经常工作在经济工况区，充分发挥电动机的低速大转矩的特点，使发动机避开在起动、加的低速大转矩的特点，使发动机避开在起动、加速和爬坡时燃料消耗量增大和废气排放增多的不速和爬坡时燃料消耗量增大和废气排放增多的不利工况，因此工作噪声小，是利工况，因此工作噪声小，是HEV的主要特点。的主要特点。 2、发展方向、发展方向 在混合动力技术上由单一发动机驱动向纯电动在混合动力技术上由单一发动机驱动向纯电动驱动转移。驱动转移。 在混合度上，逐渐提高混合度以实现传统能源在混合度上，逐渐提高混合度以实现传统能源向电气化转化；向电气化转化； 在机电耦合方式上，前期主要存在单电机并联、在机电耦合方
49、式上，前期主要存在单电机并联、双电机并联和双电机混联等方案，后期将向插电双电机并联和双电机混联等方案，后期将向插电式方案发展，实现向纯电动方案过渡。式方案发展，实现向纯电动方案过渡。 在动力系统结构方面，发动机与电机集成、传在动力系统结构方面，发动机与电机集成、传动系与电机集成将向更高的集成度发展。从而实动系与电机集成将向更高的集成度发展。从而实现向电动化转型。现向电动化转型。 我国混合动力汽车基本掌握了混合动力汽车整我国混合动力汽车基本掌握了混合动力汽车整车开发技术。形成了具有自主知识产权的多种结车开发技术。形成了具有自主知识产权的多种结构形式和多种混合度的技术方案，基本突破了国构形式和多种
50、混合度的技术方案，基本突破了国外专利限制。外专利限制。 动力电池和电机的技术性能取得较大进展，部动力电池和电机的技术性能取得较大进展，部分满足混合动力整车要求。混合动力汽车成为我分满足混合动力整车要求。混合动力汽车成为我国新能源汽车的主要产品类型，国新能源汽车的主要产品类型，部分企业开始较部分企业开始较大范围的示范运行，部分产品开始进行产业化推大范围的示范运行，部分产品开始进行产业化推广。广。 存在一些问题：存在一些问题： 除个别整车企业的产品已上市外，大多数企业除个别整车企业的产品已上市外，大多数企业尚处于样车阶段，未经过多轮验证研究，未达到尚处于样车阶段，未经过多轮验证研究，未达到系统优化
