1、新能源汽车技术概论新能源汽车技术概论李艳菲李艳菲 主编主编 新能源汽车技术概论新能源汽车技术概论 机械工业出版社机械工业出版社2019年年7月月主要参考书主要参考书1 1主要内容主要内容第一章第一章 汽车与能源汽车与能源第二章第二章 新能源汽车产业发展新能源汽车产业发展第三章第三章 新能源汽车类型新能源汽车类型第四章第四章 电动汽车储能装置电动汽车储能装置第五章第五章 电动汽车驱动电机及控制系统电动汽车驱动电机及控制系统第六章第六章 纯电动汽车纯电动汽车第七章第七章 燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车第八章第八章 混合动力电动汽车混合动力电动汽车第九章第九章 其他新能源汽车其他新能源汽车第第八八
2、章章 混合动力电动混合动力电动汽车汽车主要内容主要内容 1.混合动力电动汽车概述混合动力电动汽车概述 2.混合动力电动汽车分类混合动力电动汽车分类 3.混合动力电动汽车的能量管理技术混合动力电动汽车的能量管理技术 4.混合动力电动汽车实例混合动力电动汽车实例什么是什么是混合动力混合动力汽车？汽车？u由于实用的混合动力汽车是由内燃机和电动机两种动力混由于实用的混合动力汽车是由内燃机和电动机两种动力混合作为输出，因此称为油电混合汽车，本书的合作为输出，因此称为油电混合汽车，本书的“混合动力混合动力汽车汽车”特指油电混合动力汽车。从能量源来看，特指油电混合动力汽车。从能量源来看，“油油”可可以代表汽
3、油、柴油，甚至是天然气，以代表汽油、柴油，甚至是天然气，“电电”是以蓄电池、是以蓄电池、电容、储能飞轮三种形式储能，但三者储存的能量都是由电容、储能飞轮三种形式储能，但三者储存的能量都是由内燃机带动的发电机发出的，即此时内燃机带动的发电机发出的，即此时“电也是油电也是油”。u参考国际能源组织参考国际能源组织(IEA)的有关文献，其对混合动力车辆作的有关文献，其对混合动力车辆作出定义，认为能量与功率传送路线具有如下特点的车辆称出定义，认为能量与功率传送路线具有如下特点的车辆称为混合动力车辆：为混合动力车辆：一、概述一、概述什么是什么是混合动力混合动力汽车？汽车？(1)传送到车轮推进车辆运动的能量
4、，至少来自两种不同的能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量转换装置(例如内燃机、燃气涡轮、斯特林发动机、电动机、例如内燃机、燃气涡轮、斯特林发动机、电动机、液压马达、燃料电池液压马达、燃料电池)。(2)这些转换装置至少要从两种不同的能量储存装置这些转换装置至少要从两种不同的能量储存装置(例如燃例如燃油箱、蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等油箱、蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等)吸取能量。吸取能量。(3)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(既可放出能量，也可吸收能量既可放出能量，也可吸收能量)，并至少还
5、有一条是不可逆的。，并至少还有一条是不可逆的。(4)可逆的储能装置供应的是电能。可逆的储能装置供应的是电能。一、概述一、概述混合动力混合动力汽车汽车设备设备1发动机发动机 采用汽油机、柴油机、转子发动机、燃气轮机和采用汽油机、柴油机、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等发动机斯特林发动机等发动机 2起动机起动机发电机一体机发电机一体机起动机起动机发电机一体化发电机一体化(ISG)的作用为：的作用为：(1)起动时作为发动机的起动机，带动发动机起动；起动时作为发动机的起动机，带动发动机起动；(2)运转时被发动机带动，作为发电机，可以为蓄电池组充电，为驱动电动机提供电力；运转时被发动机带动，作为发电
6、机，可以为蓄电池组充电，为驱动电动机提供电力；(3)在某些混合动力电动汽车上，在某些混合动力电动汽车上，ISG还参与车辆的驱动，为车辆加速或爬坡提供辅助动力；还参与车辆的驱动，为车辆加速或爬坡提供辅助动力；(4)在车辆制动时作为发电机，回收制动反馈的能量。发动机的动力与在车辆制动时作为发电机，回收制动反馈的能量。发动机的动力与ISG的动力的动力“混合混合”是混合动力电动汽车动力是混合动力电动汽车动力“混合混合”的一种形式。的一种形式。3驱动电动机驱动电动机驱动电动机是混合动力电动汽车的辅助动力源。驱动电动机是混合动力电动汽车的辅助动力源。4辅助电源辅助电源用用不同的蓄电池和超级电容等作为辅助电
7、源不同的蓄电池和超级电容等作为辅助电源 5混合动力电动汽车的动力混合形式混合动力电动汽车的动力混合形式一、概述一、概述可以将混合动力电动汽车分为串联式、并联式和混联式三类，三种驱动方式结构图如下图所示。.根据驱动系统能量流和功率流的配置结构关系分类二、分类二、分类(1)串联式混合动力电动汽车指车辆的驱动力只来源于电动机。特点是发动机带动发电机发电，其电能通过传输线路及控制器直接输送到电动机，由电动机产生驱动力矩驱动汽车。(2)并联式混合动力电动汽车车辆的驱动力由电动机和发动机同时或单独供给的混合动车辆的驱动力由电动机和发动机同时或单独供给的混合动力汽车。特点是可以单独使用发动机或电动机作为动力
8、源，力汽车。特点是可以单独使用发动机或电动机作为动力源，也可以同时使用电动机和发动机作为动力源驱动汽车行驶。也可以同时使用电动机和发动机作为动力源驱动汽车行驶。(3)混联式混合动力电动汽车发动机输出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥，另一部发动机输出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电，发电机输出的电能输送给电动机或电池，分则驱动发电机发电，发电机输出的电能输送给电动机或电池，电动机产生的驱动转矩通过动力合成装置传送给驱动桥。电动机产生的驱动转矩通过动力合成装置传送给驱动桥。三、三、能量管理控制能量管理控制整车能量管理整车能量管理控制系统控制系统储能单元储能单元能量
9、管理单元能量管理单元混合动力系统混合动力系统中央控制单元中央控制单元 整车能量控制系统如同整车能量控制系统如同混合动力电动汽车的大脑混合动力电动汽车的大脑，指挥各个子，指挥各个子系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最佳，同时兼顾行系统的协调工作，以达到效率、排放和动力性的最佳，同时兼顾行驶车辆的平顺性。驶车辆的平顺性。能量管理策略的能量管理策略的目标目标，就是使燃油能量转换效率尽可能高，整，就是使燃油能量转换效率尽可能高，整车能量控制必须通过有效地控制混合动力系统的工作才能实现，此车能量控制必须通过有效地控制混合动力系统的工作才能实现，此外，能量控制还需考虑其他车载电气附件和机械附件的能
10、量消耗外，能量控制还需考虑其他车载电气附件和机械附件的能量消耗.u能量管理是混合动力电动汽车的核心能量管理是混合动力电动汽车的核心，其功能在于，当满，其功能在于，当满足汽车基本技术性能（动力性、平顺性等）、成本等要求足汽车基本技术性能（动力性、平顺性等）、成本等要求的前提下，根据各部件特性及汽车的行驶工况，实现能量的前提下，根据各部件特性及汽车的行驶工况，实现能量在能源转换（发动机、电动机、储能装置、功率变换装置、在能源转换（发动机、电动机、储能装置、功率变换装置、动力传递装置、发电机等）之间的最佳线路流动，使整车动力传递装置、发电机等）之间的最佳线路流动，使整车的能源利用率达到最优，提高整车
11、的燃油经济性。的能源利用率达到最优，提高整车的燃油经济性。u混合动力电动汽车的混合动力电动汽车的能量转换装置包括发电装置（发动机能量转换装置包括发电装置（发动机/发电机）、动力电池、功率变换装置、动力传递装置、充发电机）、动力电池、功率变换装置、动力传递装置、充放电装置等。放电装置等。u能量传统路线通常有四类能量传统路线通常有四类：由发电装置到车轮；由动力电：由发电装置到车轮；由动力电池到车轮；由发电装置到能量储存装置，再到车轮；由车池到车轮；由发电装置到能量储存装置，再到车轮；由车轮到能量储存装置（能量回收）。轮到能量储存装置（能量回收）。四、混合动力电动车实例四、混合动力电动车实例最具代表
12、的车型是丰田公司生产的普锐斯。最具代表的车型是丰田公司生产的普锐斯。丰田丰田Prius的结构原理的结构原理Prius整车动力部件布置图整车动力部件布置图 第二代丰田普锐斯搭载的混联式混合动力系统，如图第二代丰田普锐斯搭载的混联式混合动力系统，如图86所示，所示，集合了各式混合动力系统的优势、发动机和发电机可根据行驶状况集合了各式混合动力系统的优势、发动机和发电机可根据行驶状况共同驱动或分开单独使用；停驶时自动停止发动机，减少能量浪费；共同驱动或分开单独使用；停驶时自动停止发动机，减少能量浪费；更有效地控制发动机和电动机，加速反应快捷而顺畅。更有效地控制发动机和电动机，加速反应快捷而顺畅。图图86 普锐斯混联混和动力系统普锐斯混联混和动力系统普锐斯普锐斯工作原理工作原理图图88 Prius汽车的动作原理汽车的动作原理本章课程结束本章课程结束
