1、第九章第九章 电驱动与混合驱动电驱动与混合驱动9-1 电驱动电驱动9-2 混合驱动混合驱动 9-1 电驱动电驱动图图9-1 电动车辆的动力装置构成电动车辆的动力装置构成 图图9-2 电动车辆的电机驱动布置方案电动车辆的电机驱动布置方案 二、蓄电池二、蓄电池图图9-5 蓄电池与电动车性能的对应关系蓄电池与电动车性能的对应关系充电状态（充电状态（SOCSOC，State of ChargeState of Charge）定义为蓄电池剩余容量与全荷电容量的比值，反映了蓄定义为蓄电池剩余容量与全荷电容量的比值，反映了蓄电池内部参加反应的电荷状态参数的变化。电池内部参加反应的电荷状态参数的变化。SOC=
2、1SOC=1 蓄电池处于充满状态蓄电池处于充满状态 SOC=0SOC=0 蓄电池放电达到最大限度蓄电池放电达到最大限度在时间间隔在时间间隔tt内内,充电状态充电状态SOCSOC的变化可以表示为：的变化可以表示为：C(i)C(i)为对应电流为对应电流i i下的蓄电池容量（受放电速率和终止电压等因素影响）下的蓄电池容量（受放电速率和终止电压等因素影响）充电状态充电状态SOCSOC可以表示为：可以表示为：（规定放电时电流（规定放电时电流i i为正值，充电时电流为正值，充电时电流i i为负值。）为负值。）对对SOCSOC的实时辨识是电动车能量管理系统中的关键技术之一。的实时辨识是电动车能量管理系统中的
3、关键技术之一。C(i)t iSOCt00C(i)dt i-SOCSOC三、燃料电池三、燃料电池 工作原理工作原理 还原剂还原剂R的氧化反应：的氧化反应：R R+e-(阳极阳极-)氧化剂氧化剂O的还原反应：的还原反应：R+O+e-P (阴极阴极+)组合为：组合为：O+R P 燃料电池系统燃料电池系统 图图9-7（1）电池组电池组 （2）燃料与氧化剂供给分系统燃料与氧化剂供给分系统 （3）电池组水、热管理分系统电池组水、热管理分系统（4）输出电能的调整分系统输出电能的调整分系统 （5）自动控制分系统自动控制分系统 燃料电池的特点燃料电池的特点 高效、环境友好以及运转安静、平稳高效、环境友好以及运转
4、安静、平稳 成本成本？基础设施基础设施？高压气体储氢高压气体储氢低温液体储氢低温液体储氢金属氢化物储氢金属氢化物储氢车载专用装置制氢车载专用装置制氢四、电机四、电机图图9-8 典型的电机特性典型的电机特性五、能量管理系统五、能量管理系统主要功能：主要功能：（1）优化系统的能量分配。）优化系统的能量分配。（2）预测电动车电源的剩余能量和续驶里程数。）预测电动车电源的剩余能量和续驶里程数。（3）提供最佳的驾驶模式。）提供最佳的驾驶模式。（4）再生制动时，合理地调整再生能量。）再生制动时，合理地调整再生能量。（5）系统的故障诊断。）系统的故障诊断。9-2 混合驱动混合驱动两个不同的技术发展方向：两个
5、不同的技术发展方向：以电子控制为基础的以电子控制为基础的“可变可变”技术技术 图图 （供油、供气、燃烧）（供油、供气、燃烧）混合动力系统的应用混合动力系统的应用 图图（发动机工作于性能较优的小区域内）（发动机工作于性能较优的小区域内）一、混合驱动的特征一、混合驱动的特征 图图9-13 1不同形式的能量传递不同形式的能量传递 2可逆储能元件可逆储能元件的应用的应用 二、其他可逆储能元件二、其他可逆储能元件 超级电容器超级电容器/储能飞轮储能飞轮/液压储能器液压储能器三、混合动力电动车串联形式的结构与特点三、混合动力电动车串联形式的结构与特点 图图9-17四、混合动力电动车并联形式的结构与特点四、
6、混合动力电动车并联形式的结构与特点 图图9-18五、混合动力电动车的其他形式五、混合动力电动车的其他形式六、六、Prius的结构与工作原理的结构与工作原理 附附 七、混合动力电动车的控制策略七、混合动力电动车的控制策略1、确定控制策略的主要原则、确定控制策略的主要原则（1）以最佳的燃油经济性和最低的有害排放为目标，）以最佳的燃油经济性和最低的有害排放为目标，优化发动机的工优化发动机的工作区域作区域。（2）尽可能地减少发动机起动与停车的次数，频繁地起动与停车不仅）尽可能地减少发动机起动与停车的次数，频繁地起动与停车不仅对经济性不利，而且也会增加有害排放，同时应尽可能地控制发动机在稳对经济性不利，
7、而且也会增加有害排放，同时应尽可能地控制发动机在稳态下，既态下，既稳定的转速与输出功率的工况稳定的转速与输出功率的工况下工作。下工作。（3）蓄电池充电状态应保持在合适的水平上蓄电池充电状态应保持在合适的水平上，若蓄电池的容量过低，若蓄电池的容量过低，则在车辆加速等工况下不能提供足够的功率，而蓄电池的容量过高，又不则在车辆加速等工况下不能提供足够的功率，而蓄电池的容量过高，又不利于车辆在减速或下坡时回收制动能量。利于车辆在减速或下坡时回收制动能量。（4）工作模式的选择工作模式的选择，例如在某些特定的地域可能需要以纯电动的模，例如在某些特定的地域可能需要以纯电动的模式工作，可通过手动或自动方式进行
8、选择。式工作，可通过手动或自动方式进行选择。2、串联形式的控制策略、串联形式的控制策略3、并联形式的控制策略、并联形式的控制策略 图图9-7 燃料电池系统燃料电池系统1-氢源氢源 2-水泵水泵 3-水箱水箱 4-除雾器除雾器 5-风扇风扇 6-散热器散热器 7-压气机压气机 8-增湿器增湿器+加热器加热器 9-燃料电池组燃料电池组 通过准确、快速的控制调节通过准确、快速的控制调节,满足各种工况下的满足各种工况下的不同要求不同要求,实现性能优化。例实现性能优化。例:“供油供油”汽油机汽油机:化油器化油器 进气道喷射进气道喷射(单点单点/多点多点)缸内直接喷射缸内直接喷射柴油机柴油机:常规喷射系统
9、常规喷射系统 高压共轨电控燃油喷射系统高压共轨电控燃油喷射系统 “供气供气”凸轮配气机构凸轮配气机构 可变凸轮配气机构可变凸轮配气机构 无凸轮配气机构无凸轮配气机构存存供供需需 图图9-129-12 车辆动力的车辆动力的“供需关系供需关系”从从“刚性刚性”到到“柔性柔性”图图9-13 混合驱动中的能量流混合驱动中的能量流a.车辆所需动力较大（例如在加速、车辆所需动力较大（例如在加速、爬坡等工况下）的情况。爬坡等工况下）的情况。由发动机和可逆由发动机和可逆储能元件共同为车辆提供动力；储能元件共同为车辆提供动力；b.车辆所需动力较小（例如在市内交车辆所需动力较小（例如在市内交通等工况下）的情况。通
10、等工况下）的情况。发动机为车辆提供发动机为车辆提供动力的同时向可逆储能元件充入能量；动力的同时向可逆储能元件充入能量；c.车辆所需动力很小而可逆储能元件中车辆所需动力很小而可逆储能元件中已储存相当能量的情况。已储存相当能量的情况。由可逆储能元件由可逆储能元件单独向车辆提供动力而发动机停止工作；单独向车辆提供动力而发动机停止工作；d.制动或减速时的情况。制动或减速时的情况。车辆动能经车辆动能经转换后充入可逆储能元件并可再加以利用转换后充入可逆储能元件并可再加以利用（再生制动）。（再生制动）。图图9-17 混合动力混合动力电动车的串联形式电动车的串联形式图图9-18 混合动混合动力电动车的并联形式力电动车的并联形式
