第5章混合動力電動汽車

1.混合動力電動汽車動力系統(tǒng)設(shè)計

2.混合動力電動汽車制動能量回收系統(tǒng)

3.混合動力電動汽車車型實例5.1

概述

混合動力電動汽車—裝有兩個以上動力源的汽車車載動力源：內(nèi)燃機、蓄電池、燃料電池、太陽能電池等當(dāng)前混合動力電動汽車一般是指：內(nèi)燃機+蓄電池5.1.1

混合動力電動汽車的分類按連接方式分：串聯(lián)式(SHEV)、并聯(lián)式(PHEV)、

混聯(lián)式(PSHEV)、復(fù)合式(CHEV)（CHEV電機功率流可雙向流動

）按混合程度分：微混混合動力電動汽車—起停混合（10%左右）輕混混合動力電動汽車—混合度在20％以下強(中)混混合動力電動汽車—混合度在30％左右）全混混合動力電動汽車—混合度在50％以上5.1.2

純電動汽車的組成與原理1.串聯(lián)式混合動力電動汽車-電力驅(qū)動是唯一的模式組成：發(fā)動機、發(fā)電機、驅(qū)動電動機三大總成發(fā)動機僅用于發(fā)電，產(chǎn)生的電能用于驅(qū)動電動機或向蓄電池充電特點：發(fā)動機經(jīng)常工作在高效區(qū)；排污最低；結(jié)構(gòu)簡單；尺寸大；

效率低（發(fā)動機效率40%，發(fā)電機效率90%。電動機效率80%）2.并聯(lián)式混合動力電動汽車組成：發(fā)動機、電動機/發(fā)電機兩大總成特點：兩大總成功率可疊加，可采用小功率發(fā)動機與電機；可以采用發(fā)動機單獨驅(qū)動、電動機單獨驅(qū)動或者發(fā)動機和電動機混合驅(qū)動三種工作模式；尺寸較小并聯(lián)式混合動力電動汽車的驅(qū)動方式驅(qū)動力合成式—a可采用小功率發(fā)動機單獨驅(qū)動前輪，電機驅(qū)動后輪；也可獨立驅(qū)動。轉(zhuǎn)矩合成式—b、c發(fā)動機可直接驅(qū)動或向電池充電；電機可驅(qū)動車輪或起動發(fā)動機。轉(zhuǎn)速合成式—d發(fā)動機和電機通過“動力組合器”(行星齒輪機構(gòu))進(jìn)行轉(zhuǎn)速配合驅(qū)動車輪。3.混聯(lián)式混合動力電動汽車-串并聯(lián)式的綜合組成：發(fā)動機、發(fā)電機、電動機、行星齒輪機構(gòu)和蓄電池組等

特點：動力從發(fā)動機輸出，通過行星齒輪機構(gòu)，一部分轉(zhuǎn)矩傳送到發(fā)電機發(fā)電，輸給電動機或蓄電池；另一部分傳送到電動機并輸出到驅(qū)動軸。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高5.1.3

混合動力電動汽車的特點1）采用小排量的發(fā)動機，降低了燃油消耗；2）可以使發(fā)動機經(jīng)常工作在高效低排放區(qū)，提高了能量轉(zhuǎn)換效率，降低了排放；3）將制動、下坡時的能量回收到蓄電池中再次利用，降低了燃油消耗；4）在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電機單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放；5）電機和內(nèi)燃機聯(lián)合驅(qū)動提高了車輛動力性；6）利用現(xiàn)有的加油設(shè)施，具有與傳統(tǒng)燃油汽車相同的續(xù)駛里程。5.1.4

混合動力電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)1.驅(qū)動電動機及其控制技術(shù)2.動力電池及其管理系統(tǒng)3.整車能量管理控制系統(tǒng)

主要是進(jìn)行功率控制與工作模式切換控制。合理分配電動機、發(fā)動機、電池的功率輸出，實現(xiàn)能量利用率最優(yōu)，使燃油能量轉(zhuǎn)換效率盡可能高；4.動力傳動系統(tǒng)匹配

合理選擇和匹配發(fā)動機功率、電池容量、電動機功率，確定合理的混合度，是汽車性能最佳。5.能量再生制動回收系統(tǒng)

最大限度回收制動能量，并保證制動安全和行駛穩(wěn)定性5.2

混合動力電動汽車動力系統(tǒng)設(shè)計

要求：1）安裝較小型發(fā)動機并使高效工作

2）合理回收制動能量

3）采用高效電動機5.2.1

發(fā)動機選擇發(fā)動機功率偏大，經(jīng)濟(jì)性和排放性差；發(fā)動機功率偏小，后備功率小，動力電池多，重，續(xù)駛里程短。綜合考慮選擇：最大功率55kw；最高轉(zhuǎn)速6000r/min5.2.2

電動機選擇根據(jù)逆變器/電動機控制策略：恒轉(zhuǎn)矩模式(基速以下)、恒功率模式(從基速到最大速度)和有限轉(zhuǎn)差模式，選擇電動機參數(shù)。交流永磁同步電動機功率15kw；最高轉(zhuǎn)速9000r/min5.2.3

控制策略起步或低速工況：電機單獨驅(qū)動，發(fā)動機關(guān)機正常行駛：發(fā)動機輸出功率一部分直接驅(qū)動，另一部分經(jīng)發(fā)電機向電動機供電。加速工況：電動機、發(fā)動機共同驅(qū)動減速/制動工況：電動機以發(fā)電模式工作電池充電工況：SOC低，發(fā)動機向電池充電5.3

混合動力電動汽車制動能量回收系統(tǒng)5.3.1

混合動力電動汽車制動力分配控制策略制動力由前后輪制動器提供的制動力和電動機提供再生制動力（只加在驅(qū)動輪上）。1.前、后輪制動力理想分配時的控制策略2.前、后輪制動力比例分配時的控制策略-并行制動即：再生制動與機械制動以固定關(guān)系分享驅(qū)動輪制動力3.最優(yōu)能量回收控制策略5.4

混合動力電動汽車車型實例1.豐田普銳斯

能源方案：燃油+電動（鎳氫電池）

第三代新普銳斯依然沿用原雙電機設(shè)計，引入1.6升4缸發(fā)動機替代原1.5升動力，在半充電狀態(tài)，普瑞斯依然可以提供20千瓦動力。普銳斯電池組重53.3千克，由28組松下棱柱鎳氫電池模塊構(gòu)成，總計168個電池，串聯(lián)標(biāo)稱電壓合計201.6伏，照上一代的38組228電池有所減少。2.雷克薩斯HS250h

能源方案：燃油+電動（鎳氫電池）

HS250h混合動力被設(shè)計得體積更小，更有效率，針對歐洲二氧化碳排放標(biāo)準(zhǔn)。