新能源汽車技術(shù)

授課教師：xxx授課時(shí)間：xxx緒論項(xiàng)目一純電動(dòng)汽車的概述項(xiàng)目二動(dòng)力蓄電池及管理技術(shù)項(xiàng)目三驅(qū)動(dòng)電機(jī)及控制技術(shù)項(xiàng)目四整車控制及輕量化技術(shù)項(xiàng)目五純電動(dòng)汽車其他關(guān)鍵技術(shù)項(xiàng)目六混合動(dòng)力電動(dòng)汽車項(xiàng)目七燃料電池電動(dòng)汽車全課導(dǎo)航項(xiàng)目一純電動(dòng)汽車的概述項(xiàng)目六

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車

混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是人們?cè)陂_(kāi)發(fā)純電動(dòng)汽車的過(guò)程中，為有利于市場(chǎng)化而推出的一種新車型。它通過(guò)先進(jìn)的控制系統(tǒng)，將現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)與一定容量的儲(chǔ)能設(shè)備進(jìn)行整合，可以大幅度降低油耗，減少污染物排放?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車作為一種新興的節(jié)能型汽車，其技術(shù)和市場(chǎng)正處于蓬勃發(fā)展階段。隨著制造技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)也將迎來(lái)飛速發(fā)展。

本項(xiàng)目主要介紹混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)、分類、特點(diǎn)和工作原理，以及混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)。項(xiàng)目導(dǎo)讀學(xué)習(xí)目標(biāo)（1）掌握混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)。（2）熟悉混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類和特點(diǎn)。（3）掌握串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的

工作原理、驅(qū)動(dòng)模式和特點(diǎn)。（4）了解混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合類型。（5）熟悉混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)。（1）能夠識(shí)別混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)。（2）能夠分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理。（3）能夠分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的性能。（1）弘揚(yáng)愛(ài)崗敬業(yè)、甘于奉獻(xiàn)的職業(yè)精神。（2）培育崇尚技藝、求實(shí)創(chuàng)新的職業(yè)品質(zhì)。知識(shí)目標(biāo)技能目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)項(xiàng)目導(dǎo)航任務(wù)6.1認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車任務(wù)6.2分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理任務(wù)6.3分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的性能任務(wù)6.1

認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車任務(wù)引入提高節(jié)能汽車在汽車銷售中所占的比例，推廣混合動(dòng)力與先進(jìn)節(jié)能技術(shù)在節(jié)能汽車上的應(yīng)用，是我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)降低能源消耗、減輕環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)能源安全的重要保障。根據(jù)《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖2.0》，我國(guó)將以中型及以下車型規(guī)模化發(fā)展純電動(dòng)乘用車為主，實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)技術(shù)在家庭用車、租賃服務(wù)、公務(wù)車以及中短途商用車等領(lǐng)域的推廣應(yīng)用；以緊湊型及以上車型規(guī)?；l(fā)展插電式混合動(dòng)力乘用車為主，實(shí)現(xiàn)插電式混合動(dòng)力技術(shù)在私人用車、公務(wù)用車以及其他日均行駛里程較短的領(lǐng)域推廣應(yīng)用。任務(wù)要求：學(xué)生從混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)、分類、特點(diǎn)等方面認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。任務(wù)引入表1知識(shí)與技能要求任務(wù)內(nèi)容認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車學(xué)習(xí)程度識(shí)記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)●混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類●混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類特點(diǎn)●實(shí)訓(xùn)任務(wù)認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)●分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)●自我勉勵(lì)任務(wù)工單——認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1．任務(wù)描述

學(xué)生以3～5人為一組，選出組長(zhǎng)并進(jìn)行任務(wù)分工。各小組根據(jù)實(shí)際情況，在實(shí)訓(xùn)車輛或整車實(shí)訓(xùn)平臺(tái)上認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)，分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的類型和特點(diǎn)。序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格單位數(shù)量備注2．工具和器材準(zhǔn)備

各小組查閱資料，熟悉實(shí)訓(xùn)車輛的組成、特點(diǎn)和相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行工作規(guī)劃，將實(shí)訓(xùn)所需的工具和器材填入表2中。表2任務(wù)工單3．制訂方案（1）各小組針對(duì)工作規(guī)劃展開(kāi)討論，制訂實(shí)施方案。（2）指導(dǎo)教師對(duì)各小組的實(shí)施方案給出評(píng)價(jià)。（3）各小組根據(jù)指導(dǎo)教師的評(píng)價(jià)對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行調(diào)整。（4）調(diào)整合格后的實(shí)施方案即最終實(shí)施方案。4．工作實(shí)施

各小組按照最終實(shí)施方案，系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，將實(shí)施內(nèi)容及完成情況填入表3中。班級(jí)組號(hào)日期姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師實(shí)施內(nèi)容完成情況任務(wù)總結(jié)表3相關(guān)知識(shí)6.1.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)6.1.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類6.1.3混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)相關(guān)知識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以從兩種或兩種以上的能量?jī)?chǔ)存器或能量轉(zhuǎn)換器中獲取動(dòng)力。這幾種動(dòng)力源在不同的車輛行駛狀態(tài)（如起步、加速、減速、制動(dòng)等）下分別工作或同時(shí)工作，通過(guò)自動(dòng)控制形成最佳組合，以減少燃油消耗和尾氣排放，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目的。1．發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)用于為發(fā)電裝置（發(fā)電機(jī)或驅(qū)動(dòng)電機(jī)）提供動(dòng)力，或用于直接驅(qū)動(dòng)車輛。6.1.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車沿用了傳統(tǒng)燃油汽車的大部分傳動(dòng)系統(tǒng)，保留了傳統(tǒng)燃油汽車的操縱裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置、加速踏板、制動(dòng)踏板、離合器和變速器的操縱裝置等?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車一般由發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、儲(chǔ)能裝置、電動(dòng)附件等組成。點(diǎn)擊播放微課視頻根據(jù)能量來(lái)源的不同，發(fā)動(dòng)機(jī)汽油機(jī)柴油機(jī)根據(jù)結(jié)構(gòu)原理的不同，發(fā)動(dòng)機(jī)二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)在混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，較常使用6.1.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)（1）在某些混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上直接參與車輛驅(qū)動(dòng)。（2）在車輛加速或爬坡時(shí)提供輔助動(dòng)力。（3）在車輛制動(dòng)時(shí)進(jìn)行制動(dòng)能量回收。2．電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)主要有以下幾方面的作用。3．驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于純電驅(qū)動(dòng)、混合驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)能量回收目前較常使用的是永磁同步電機(jī)6.1.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本結(jié)構(gòu)4．儲(chǔ)能裝置是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的電能儲(chǔ)存單元?？梢允歉鞣N動(dòng)力蓄電池、燃料電池，也可以是多種儲(chǔ)能元件的組合。5．電動(dòng)附件電動(dòng)附件包括制動(dòng)系統(tǒng)、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)接收駕駛員的操縱控制信號(hào)，并通過(guò)中控計(jì)算機(jī)的中央控制器和各控制模塊向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、離合器、變速器等發(fā)出控制指令，以獲得不同的驅(qū)動(dòng)模式。同時(shí)，相應(yīng)的傳感器負(fù)責(zé)為控制系統(tǒng)提供反饋信號(hào)，以確認(rèn)控制指令得到執(zhí)行。6.1.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以按照動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式、混合度或外接充電能力進(jìn)行分類。1．按照動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式分類混合動(dòng)力電動(dòng)汽車串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車車輛行駛所需的動(dòng)力只來(lái)源于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。利用發(fā)動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，電能通過(guò)MCU輸送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，再由驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。另外，動(dòng)力蓄電池也可以單獨(dú)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電能驅(qū)動(dòng)車輛行駛。這種動(dòng)力系統(tǒng)在城市公交上應(yīng)用的比較多，而在轎車上很少使用。兩套驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：燃油驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。既可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛，也可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛。車輛行駛所需的動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)或單獨(dú)供給的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。適用于多種不同的行駛工況，尤其適用于復(fù)雜工況。特點(diǎn)在于燃油驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)各有一套機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，兩套機(jī)構(gòu)通過(guò)齒輪系或行星齒輪機(jī)構(gòu)結(jié)合在一起，從而綜合調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)電機(jī)之間的轉(zhuǎn)速關(guān)系。同時(shí)具備串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。與并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車相比，混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以更加靈活地根據(jù)工況來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出功率。既可以在串聯(lián)模式下工作，也可以在并聯(lián)模式下工作，同時(shí)兼顧了串聯(lián)式和并聯(lián)式的特點(diǎn)。在車輛啟動(dòng)和低速行駛時(shí)只靠驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，當(dāng)車速提高時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)共同分擔(dān)動(dòng)力。這種汽車結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

以發(fā)動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿υ?，?qū)動(dòng)電機(jī)作為輔助動(dòng)力源，具備制動(dòng)能量回收功能的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。一般情況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率與總功率的比值小于10%。

以發(fā)動(dòng)機(jī)為主要?jiǎng)恿υ?，?qū)動(dòng)電機(jī)作為輔助動(dòng)力源，在車輛加速或爬坡時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可向車輛行駛系統(tǒng)提供輔助驅(qū)動(dòng)力矩的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。一般情況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率與總功率的比值大于10%。

以發(fā)動(dòng)機(jī)和（或）驅(qū)動(dòng)電機(jī)為動(dòng)力源，且驅(qū)動(dòng)電機(jī)可以獨(dú)立驅(qū)動(dòng)車輛行駛的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。一般情況下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的峰值功率與總功率的比值大于30%。微混合型輕度混合型重度混合（強(qiáng)混合）6.1.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類2．按照混合度分類僅具有停車怠速停機(jī)功能的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車也可稱為微混合型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。輕度混合型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在傳統(tǒng)燃油汽車的基礎(chǔ)上增加了怠速起停、加速助力、制動(dòng)能量回收和行駛充電等功能，在城市循環(huán)工況下節(jié)油率可達(dá)20%～30%，目前技術(shù)比較成熟，應(yīng)用廣泛。與輕度混合型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車不同的是，重度混合型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率強(qiáng)大，完全可以滿足車輛在起步和低速行駛時(shí)的動(dòng)力要求。因此，重度混合型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車無(wú)論是在起步還是在低速行駛狀態(tài)下都不需要啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，僅用驅(qū)動(dòng)電機(jī)就可以勝任，在低速狀態(tài)下可視其為一款純電動(dòng)汽車。重度混合型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車一般采用200V以上的高壓驅(qū)動(dòng)電機(jī)，混合度一般大于30%，甚至可以達(dá)到50%。技術(shù)的發(fā)展將使得重度混合型混合動(dòng)力電動(dòng)汽車逐漸成為混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的主要發(fā)展方向。6.1.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類3．按照外接充電能力分類混合動(dòng)力電動(dòng)汽車按照外接充電能力的不同，可分為可外接充電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和不可外接充電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。1）可外接充電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2）不可外接充電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在正常使用情況下可從非車載裝置中獲取電能的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。目前較常見(jiàn)的插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車就屬于此類型。插電式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以使用純電驅(qū)動(dòng)模式驅(qū)動(dòng)車輛行駛，且純電續(xù)航能力較強(qiáng)；當(dāng)電能不足時(shí)，還可以使用重度混合模式驅(qū)動(dòng)車輛行駛。在正常使用情況下從車載燃料中獲取全部能量的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。6.1.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的分類知識(shí)鏈接混合動(dòng)力電動(dòng)汽車還可以按照行駛模式的不同進(jìn)行分類，可分為有手動(dòng)選擇功能的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車和無(wú)手動(dòng)選擇功能的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車兩種類型。有手動(dòng)選擇功能的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，車輛的行駛模式包括純電動(dòng)模式、熱機(jī)模式和混合動(dòng)力模式。無(wú)手動(dòng)選擇功能的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，車輛的行駛模式可根據(jù)不同工況自動(dòng)切換。此外，還有一種增程式電動(dòng)汽車，它在純電動(dòng)模式下可以達(dá)到其所有的動(dòng)力性能，當(dāng)車載可充電儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法滿足續(xù)駛里程的要求時(shí)，會(huì)打開(kāi)車載輔助供電裝置為動(dòng)力系統(tǒng)提供電能，以延長(zhǎng)車輛的續(xù)駛里程。該車載輔助供電裝置與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)沒(méi)有傳動(dòng)軸、傳動(dòng)帶等傳動(dòng)連接。6.1.3混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)1．與純電動(dòng)汽車相比與純電動(dòng)汽車相比，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)：減小了電池模塊的數(shù)量，即減小了整車的質(zhì)量，降低了整車的制造成本。延續(xù)了傳統(tǒng)燃油汽車成熟的驅(qū)動(dòng)與控制技術(shù)，適合量產(chǎn)，從而降低了制造成本。車輛的續(xù)駛里程和動(dòng)力性能可達(dá)到傳統(tǒng)燃油汽車的水平。2．與傳統(tǒng)燃油汽車相比與傳統(tǒng)燃油汽車相比，混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)：可使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行，避免或減少了發(fā)動(dòng)機(jī)在變工況下的不良運(yùn)行。可實(shí)現(xiàn)純電驅(qū)動(dòng)。可實(shí)現(xiàn)制動(dòng)能量回收，進(jìn)一步降低車輛的能耗和污染物排放。可滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。6.1.3混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車由于兼具純電動(dòng)汽車與傳統(tǒng)燃油汽車的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)續(xù)駛里程長(zhǎng)、節(jié)能環(huán)保的雙重目標(biāo)，因此具有很好的市場(chǎng)發(fā)展前景。近年來(lái)，各大汽車企業(yè)不斷投入研發(fā)力量，使得混合動(dòng)力技術(shù)有了飛速發(fā)展。大力發(fā)展混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，不僅是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的重要舉措，還是貫徹新發(fā)展理念、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇。大道至簡(jiǎn)課堂小結(jié)任務(wù)6.2

分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理任務(wù)引入根據(jù)傳統(tǒng)燃油汽車與純電動(dòng)汽車的駕駛體驗(yàn)，對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車，其在高速工況下的油耗相對(duì)較低；對(duì)于純電動(dòng)汽車，其在城市工況下的電耗相對(duì)較低。在高速工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)可以運(yùn)行在高效率區(qū)間，而當(dāng)汽車低速行駛時(shí)，往往需要減速器配合發(fā)動(dòng)機(jī)減速和增加力矩，這就導(dǎo)致能量傳遞效率降低，油耗也隨之增加；驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最佳運(yùn)行速度往往在低速區(qū)間，故純電動(dòng)汽車在低速行駛的城市工況下效率較高，而在高速運(yùn)行時(shí)，需要弱磁提速，會(huì)有較大的無(wú)功功率輸出，這就增大了車輛的耗電量。

因此，較合理的解決方法就是：車輛在低速行駛時(shí)采用純電驅(qū)動(dòng)模式，在高速行駛時(shí)采用發(fā)動(dòng)機(jī)直驅(qū)模式（無(wú)減速器），這便是并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車所采用的驅(qū)動(dòng)模式。

任務(wù)要求：學(xué)生熟悉串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理和驅(qū)動(dòng)模式。任務(wù)引入表4知識(shí)與技能要求任務(wù)內(nèi)容分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理學(xué)習(xí)程度識(shí)記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理、驅(qū)動(dòng)模式●并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理、驅(qū)動(dòng)模式●混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理、驅(qū)動(dòng)模式●實(shí)訓(xùn)任務(wù)分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理●自我勉勵(lì)任務(wù)工單——分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理1．任務(wù)描述

學(xué)生以3～5人為一組，選出組長(zhǎng)并進(jìn)行任務(wù)分工。各小組根據(jù)實(shí)際情況，收集、整理相關(guān)技術(shù)資料，分析不同動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理序號(hào)名稱內(nèi)容描述單位數(shù)量備注2．?dāng)?shù)據(jù)資料準(zhǔn)備各小組查閱資料，熟悉相關(guān)車型的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行工作規(guī)劃，將實(shí)訓(xùn)所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料填入表5中。表5任務(wù)工單3．制訂方案（1）各小組針對(duì)工作規(guī)劃展開(kāi)討論，制訂實(shí)施方案。（2）指導(dǎo)教師對(duì)各小組的實(shí)施方案給出評(píng)價(jià)。（3）各小組根據(jù)指導(dǎo)教師的評(píng)價(jià)對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行調(diào)整。（4）調(diào)整合格后的實(shí)施方案即最終實(shí)施方案。4．工作實(shí)施

各小組按照最終實(shí)施方案，系統(tǒng)地分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理，將實(shí)施內(nèi)容及完成情況填入表6中。班級(jí)組號(hào)日期姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師實(shí)施內(nèi)容完成情況任務(wù)總結(jié)表6相關(guān)知識(shí)6.2.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車6.2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車6.2.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車6.2.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1．串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力蓄電池等部件組成，如圖1所示。點(diǎn)擊播放微課視頻發(fā)動(dòng)機(jī)僅用于拖動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電，電能經(jīng)整流變換后供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)。發(fā)電機(jī)發(fā)出的部分電能還可用于為動(dòng)力蓄電池充電，以延長(zhǎng)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的續(xù)駛里程。動(dòng)力蓄電池可以單獨(dú)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛，使車輛在零污染狀態(tài)下行駛圖16.2.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1．串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力流程如圖2所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)直接與發(fā)電機(jī)連接產(chǎn)生電能，電能經(jīng)整流變換器、控制器整流變換后輸送至驅(qū)動(dòng)電機(jī)，或由整流變換器整流變換后直接為動(dòng)力蓄電池充電；驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接與驅(qū)動(dòng)橋相連，輸出車輛行駛所需的動(dòng)力。

當(dāng)動(dòng)力蓄電池的SOC降到一個(gè)預(yù)定值時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)即開(kāi)始對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行充電，以延長(zhǎng)車輛的續(xù)駛里程。發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)之間沒(méi)有機(jī)械連接，這樣可以很大程度地減少發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬態(tài)響應(yīng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行最優(yōu)的噴油和點(diǎn)火控制，使其在最佳工況點(diǎn)附近工作。圖2小貼士：串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的車載能量源包括燃油的化學(xué)能和動(dòng)力蓄電池的電能，但動(dòng)力裝置單一，僅包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)。6.2.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2．串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)模式當(dāng)車輛負(fù)荷較小且動(dòng)力蓄電池電量充足時(shí)，動(dòng)力蓄電池單獨(dú)向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電以驅(qū)動(dòng)車輛行駛。純電驅(qū)動(dòng)模式下發(fā)動(dòng)機(jī)不啟動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)“零排放”。當(dāng)車輛負(fù)荷較大，但所需的驅(qū)動(dòng)功率不超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率時(shí)，由發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將電能提供給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，以驅(qū)動(dòng)車輛行駛。當(dāng)車輛在加速、爬坡、大負(fù)荷運(yùn)行等工況下行駛時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能直接流向驅(qū)動(dòng)電機(jī)，同時(shí)動(dòng)力蓄電池也向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。此模式可以使車輛的動(dòng)力性能達(dá)到最佳。純電驅(qū)動(dòng)模式純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式混合驅(qū)動(dòng)模式（1）污染物排放少（2）驅(qū)動(dòng)形式多樣（3）布置方便6.2.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3．串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)1）優(yōu)點(diǎn)

串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車采用純電驅(qū)動(dòng)模式行駛時(shí)，會(huì)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，只用動(dòng)力蓄電池的電力驅(qū)動(dòng)汽車，可以實(shí)現(xiàn)“零排放”。發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組所發(fā)出的電能向動(dòng)力蓄電池充電，發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立工作在高效率區(qū)域用于補(bǔ)充動(dòng)力蓄電池的電能或直接為驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，可以增加續(xù)駛里程，減少有害氣體排放。

串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)或輪轂驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。根據(jù)布置方式的不同，串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)形式還有前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)、四輪驅(qū)動(dòng)等。

串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只有驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特點(diǎn)更趨近于純電動(dòng)汽車。由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有機(jī)械連接，因此，機(jī)械結(jié)構(gòu)布置起來(lái)更方便。（1）對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組的要求高（2）能量轉(zhuǎn)換效率低（3）對(duì)動(dòng)力蓄電池要求高6.2.1串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3．串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)在串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上，由于驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率需要滿足車輛在行駛中的最大功率需求，因此需要一個(gè)較大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組，外形尺寸和質(zhì)量都較大。串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需要的能量通過(guò)化學(xué)能→機(jī)械能→電能→機(jī)械能轉(zhuǎn)換而來(lái)，整個(gè)過(guò)程的能量損失較大。動(dòng)力蓄電池的充放電循環(huán)決定了其使用壽命。為了保護(hù)動(dòng)力蓄電池，使其獲得更好的性能和更長(zhǎng)的使用壽命，要根據(jù)動(dòng)力蓄電池荷電狀態(tài)的變化自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組，以避免動(dòng)力蓄電池過(guò)度充放電，因此串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力蓄電池的質(zhì)量及發(fā)動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)組與動(dòng)力蓄電池之間的搭配要求較高。2）缺點(diǎn)6.2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1．并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、動(dòng)力蓄電池和變速器等部件組成，如圖3所示。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有多種結(jié)構(gòu)形式，可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，它們可以分開(kāi)工作，也可以同步工作。

并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以在工況比較復(fù)雜的情況下使用，應(yīng)用范圍較廣。圖36.2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1．并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力流程如圖4所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)變速器同時(shí)與驅(qū)動(dòng)橋相連接，輸出車輛行駛時(shí)所需的動(dòng)力。車輛通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效率區(qū)，因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)通常在滿負(fù)荷（中等轉(zhuǎn)速）工作時(shí)的燃油經(jīng)濟(jì)性最好。

在較小的負(fù)荷下，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車可以關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，只用驅(qū)動(dòng)電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，或者增加發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)給動(dòng)力蓄電池充電，以備后用（即一邊驅(qū)動(dòng)汽車，一邊充電）。圖46.2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1．并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有兩條能量傳輸路線，可以分別或同時(shí)使用驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車，這種設(shè)計(jì)方式可以使其以純電動(dòng)或低排放的狀態(tài)行駛，但是此時(shí)不能提供全部的輸出動(dòng)力。小貼士6.2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2．并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)模式當(dāng)車輛在起步、低速運(yùn)行等工況下，且動(dòng)力蓄電池電量充足時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，由動(dòng)力蓄電池提供能量，并以驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛行駛。此模式可以使發(fā)動(dòng)機(jī)避開(kāi)低效、高排放量的工作區(qū)。當(dāng)車輛高速平穩(wěn)運(yùn)行，或者行駛在郊區(qū)等對(duì)排放要求不高的地方時(shí)，可由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)工作驅(qū)動(dòng)車輛行駛。此模式可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高效率區(qū)，燃油經(jīng)濟(jì)性好、傳動(dòng)效率高。當(dāng)車輛急加速或者爬坡時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)均處于工作狀態(tài)，動(dòng)力蓄電池向驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供能量，驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為輔助動(dòng)力源協(xié)助發(fā)動(dòng)機(jī)，提供車輛急加速或者爬坡時(shí)所需的功率。此模式可以使混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能處于最佳狀態(tài)。純電驅(qū)動(dòng)模式純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式混合驅(qū)動(dòng)模式6.2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2．并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)模式從概念上講，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車屬于電力輔助型燃油汽車，其目的是降低排放和燃油消耗。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率大于驅(qū)動(dòng)車輛所需的功率時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的多余的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，為動(dòng)力蓄電池充電。與串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車比較，并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的體積要小些。知識(shí)鏈接（1）燃油經(jīng)濟(jì)性好（2）動(dòng)力性好（3）系統(tǒng)穩(wěn)定性較高（4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率較?。?）動(dòng)力蓄電池容量較小6.2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3．并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有兩套動(dòng)力系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際工況選擇不同的動(dòng)力輸出方式，避免能量在多次轉(zhuǎn)換中的浪費(fèi)，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。當(dāng)車輛高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)動(dòng)力耦合，同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛，使車輛具有良好的動(dòng)力性。當(dāng)一套動(dòng)力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，可以啟用另一套動(dòng)力系統(tǒng)，從而保證車輛的正常運(yùn)行。由于發(fā)動(dòng)機(jī)可以單獨(dú)或和驅(qū)動(dòng)電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛，因此可以選擇功率較小的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)作為輔助動(dòng)力，所需動(dòng)力蓄電池容量較小。1）優(yōu)點(diǎn)（1）排放性相對(duì)較差（2）整車布置較復(fù)雜（3）控制策略較復(fù)雜（4）純電驅(qū)動(dòng)模式下續(xù)駛里程較短6.2.2并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3．并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)2）缺點(diǎn)由于不同驅(qū)動(dòng)模式之間的切換，使發(fā)動(dòng)機(jī)頻繁出現(xiàn)點(diǎn)火、啟動(dòng)、熄火等情況，發(fā)動(dòng)機(jī)不能穩(wěn)定在高效區(qū)域工作，致使排放性較差。發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋之間存在機(jī)械連接，考慮到兩種動(dòng)力的耦合，整車布置較復(fù)雜。并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具有多種驅(qū)動(dòng)模式，需要實(shí)現(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式之間的切換及兩種動(dòng)力之間的耦合，控制比較復(fù)雜。6.2.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1．混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力系統(tǒng)主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、行星齒輪機(jī)構(gòu)、動(dòng)力耦合器和動(dòng)力蓄電池等部件組成，如圖5所示。

發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率一部分通過(guò)行星齒輪機(jī)構(gòu)輸送給驅(qū)動(dòng)橋，另一部分則驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能輸送給驅(qū)動(dòng)電機(jī)或動(dòng)力蓄電池，驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力矩通過(guò)動(dòng)力耦合器傳送給驅(qū)動(dòng)橋。圖5

混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的控制策略是：

當(dāng)車輛低速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以串聯(lián)方式工作；

當(dāng)車輛高速穩(wěn)定行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要以并聯(lián)方式工作。6.2.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車1．混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的工作原理目前，混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車一般采用行星齒輪機(jī)構(gòu)作為動(dòng)力分配裝置。有一種最佳的混聯(lián)式結(jié)構(gòu)，它是將發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)一個(gè)行星齒輪機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，動(dòng)力從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出到與其相連的行星架，行星架將一部分動(dòng)力傳送到發(fā)電機(jī)，另一部分傳送到傳動(dòng)軸，同時(shí)發(fā)電機(jī)也可以通過(guò)逆變器為驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，來(lái)驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸。此時(shí)車輛并不是串聯(lián)式或并聯(lián)式，而是兩種驅(qū)動(dòng)形式同時(shí)存在，其動(dòng)力流程如圖6所示。圖6混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車充分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)，能夠使發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等部件進(jìn)行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復(fù)雜的工況下使系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)下工作，更容易實(shí)現(xiàn)排放和油耗的控制目標(biāo)，因此是最具影響力的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車。6.2.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車2．混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)模式

車輛由動(dòng)力蓄電池向驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)動(dòng)力耦合器提供驅(qū)動(dòng)功率驅(qū)動(dòng)車輛行駛。此模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)。

車輛的驅(qū)動(dòng)功率僅由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，動(dòng)力蓄電池既不從傳動(dòng)系統(tǒng)中獲取能量也不提供電能。此模式下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)電機(jī)均處于關(guān)閉狀態(tài)。

指車輛由動(dòng)力蓄電池和發(fā)動(dòng)機(jī)共同提供動(dòng)力，并通過(guò)動(dòng)力耦合器耦合，然后傳送至機(jī)械傳動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。純電驅(qū)動(dòng)模式純發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式混合驅(qū)動(dòng)模式（1）排放污染?。?）燃油經(jīng)濟(jì)性較好（3）動(dòng)力性較好（4）舒適性較好6.2.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3．混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)1）優(yōu)點(diǎn)混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車具有多種驅(qū)動(dòng)模式，能保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳區(qū)域，最大限度降低有害氣體的排放。在低速運(yùn)行時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)主要以串聯(lián)式模式運(yùn)行，使車輛具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性。在加速或高速運(yùn)行時(shí)，動(dòng)力系統(tǒng)主要以并聯(lián)式模式運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)同時(shí)提供動(dòng)力，使車輛具有較好的動(dòng)力性。車輛在啟動(dòng)及中低速運(yùn)行時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛行駛，減少了噪聲，使車輛具有較好的舒適性。6.2.3混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車3．混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的特點(diǎn)2）缺點(diǎn)（1）整車布置較復(fù)雜（2）控制策略較復(fù)雜（3）技術(shù)難度大、成本高混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有兩套動(dòng)力系統(tǒng)，且發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋之間存在機(jī)械連接，考慮到兩種動(dòng)力的耦合，整車布置較復(fù)雜。混聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)各驅(qū)動(dòng)模式切換及兩種動(dòng)力耦合的控制較復(fù)雜。課堂小結(jié)任務(wù)6.3

分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的性能任務(wù)引入混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在向著節(jié)能環(huán)保的方向發(fā)展時(shí)，需要解決很多關(guān)鍵技術(shù)，如驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制技術(shù)、動(dòng)力蓄電池技術(shù)等。對(duì)這些關(guān)鍵技術(shù)的優(yōu)化研究將大大提高混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性、排放性和動(dòng)力性，使混合動(dòng)力電動(dòng)汽車更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。任務(wù)要求：學(xué)生從混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合方式、相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)等方面分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的性能。任務(wù)引入表7知識(shí)與技能要求任務(wù)內(nèi)容分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的性能學(xué)習(xí)程度識(shí)記理解應(yīng)用學(xué)習(xí)任務(wù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合類型●混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)●實(shí)訓(xùn)任務(wù)分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的性能●自我勉勵(lì)任務(wù)工單——認(rèn)識(shí)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的性能1．任務(wù)描述

學(xué)生以3～5人為一組，選出組長(zhǎng)并進(jìn)行任務(wù)分工。各小組根據(jù)實(shí)際情況，收集、整理相關(guān)技術(shù)資料，分析混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的性能。序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格單位數(shù)量備注2．?dāng)?shù)據(jù)資料準(zhǔn)備各小組查閱資料，熟悉混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)，并進(jìn)行工作規(guī)劃，將實(shí)訓(xùn)所需的各項(xiàng)數(shù)據(jù)資料填入表8中。表8相關(guān)知識(shí)6.3.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合方式6.3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車是由發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)兩種動(dòng)力混合驅(qū)動(dòng)的汽車，這兩種動(dòng)力的混合一般是通過(guò)動(dòng)力耦合器的耦合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)的。6.3.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合方式動(dòng)力耦合的方式?jīng)Q定了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)模式制訂功率分配策略的重要依據(jù)對(duì)整車的動(dòng)力性、排放性及燃油經(jīng)濟(jì)性有很重要的影響轉(zhuǎn)矩耦合轉(zhuǎn)速耦合功率耦合牽引力耦合6.3.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合方式1．轉(zhuǎn)矩耦合轉(zhuǎn)矩耦合是指動(dòng)力系統(tǒng)各動(dòng)力源的轉(zhuǎn)矩相互獨(dú)立，而輸出轉(zhuǎn)速互成比例，耦合后最終輸出的轉(zhuǎn)矩是各動(dòng)力源的轉(zhuǎn)矩疊加的動(dòng)力耦合方式。轉(zhuǎn)矩耦合可以通過(guò)齒輪耦合、電磁耦合、鏈或帶耦合等方式實(shí)現(xiàn)。典型齒輪耦合式動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖7所示。圖76.3.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合方式1．轉(zhuǎn)矩耦合轉(zhuǎn)矩耦合的合成轉(zhuǎn)矩為：

合成轉(zhuǎn)速為：

式中：

n1——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；

n2——驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)速；

n3——合成轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速耦合可以通過(guò)行星齒輪耦合、差速器耦合等方式實(shí)現(xiàn)。典型行星齒輪耦合式動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖8所示。轉(zhuǎn)速耦合是指動(dòng)力系統(tǒng)各動(dòng)力源的轉(zhuǎn)速相互獨(dú)立，而轉(zhuǎn)矩互成比例，耦合后最終的轉(zhuǎn)速是各動(dòng)力源轉(zhuǎn)速疊加的動(dòng)力耦合方式。合成轉(zhuǎn)速為：

n3=pn1+qn2式中：n1——?jiǎng)恿υ?的轉(zhuǎn)速；n2——?jiǎng)恿υ?的轉(zhuǎn)速；n3——?jiǎng)恿υ?和動(dòng)力源2的合成轉(zhuǎn)速；p,q——常系數(shù)，其數(shù)值由動(dòng)力耦合器的結(jié)構(gòu)決定。6.3.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合方式2．轉(zhuǎn)速耦合6.3.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合方式3．功率耦合功率耦合是指動(dòng)力系統(tǒng)同時(shí)采用轉(zhuǎn)矩耦合和轉(zhuǎn)速耦合的動(dòng)力耦合方式，其輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別是發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的線性和。采用功率耦合式動(dòng)力系統(tǒng)的混合動(dòng)力電動(dòng)汽車，其發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速都可以自由控制，不受行駛工況的影響。具備了轉(zhuǎn)矩耦合和轉(zhuǎn)速耦合的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)多種工作模式，可以充分發(fā)揮混合動(dòng)力電動(dòng)汽車節(jié)能減排的優(yōu)勢(shì)。6.3.1混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合方式4．牽引力耦合牽引力耦合是指車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)前輪（或后輪），驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪（或前輪），然后將兩個(gè)動(dòng)力源的輸出動(dòng)力耦合在一起的動(dòng)力耦合方式。牽引力耦合方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改裝方便整車的驅(qū)動(dòng)控制復(fù)雜，適合于四輪驅(qū)動(dòng)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車上。6.3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制技術(shù)動(dòng)力蓄電池技術(shù)能量管理策略動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)參數(shù)匹配制動(dòng)能量回收技術(shù)先進(jìn)車輛控制技術(shù)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)包括：混合動(dòng)力電動(dòng)汽車以先進(jìn)的控制技術(shù)為紐帶，是由傳統(tǒng)燃油汽車到純電動(dòng)汽車的一種過(guò)渡性車型，其關(guān)鍵技術(shù)涵蓋機(jī)電工程、電力電子、電化學(xué)、控制工程、汽車電子和車輛工程等多門(mén)學(xué)科。6.3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)1．驅(qū)動(dòng)電機(jī)及其控制技術(shù)對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的重要性與發(fā)動(dòng)機(jī)是等同的?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的要求是能量密度高、體積小、質(zhì)量輕、效率高。驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制技術(shù)涉及大功率電子器件、變換器、微處理器等相關(guān)技術(shù)，以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)控制策略等。目前，高性能的電子器件仍處于研究中，正朝著集成了微電子技術(shù)與電力電子技術(shù)的第四代功率集成電路方向發(fā)展。變換器所采用的能量變換技術(shù)隨著大功率電子器件的發(fā)展而發(fā)展，包括了DC/DC直流斬波技術(shù)和DC/AC逆變技術(shù)。用于控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的微處理器主要有單片機(jī)和DSP芯片兩種，目前控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)專用DSP芯片已被廣泛采用，而將微處理器與功率器件集成到一塊芯片上（即PTC芯片）是目前的研究熱點(diǎn)。常規(guī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)領(lǐng)域的控制方法矢量控制變壓變頻控制模型參考自適應(yīng)控制直接轉(zhuǎn)矩控制自調(diào)整控制比較好的控制方法此外，近年來(lái)興起的變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制以及專家系統(tǒng)控制等新興控制方法也不斷地應(yīng)用于混合動(dòng)力電動(dòng)汽車中，效果也較為理想。6.3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)2．動(dòng)力蓄電池技術(shù)動(dòng)力蓄電池是混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的基本組成單元，其性能直接影響了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能，從而影響了整車的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性?；旌蟿?dòng)力電動(dòng)汽車所使用的動(dòng)力蓄電池工作負(fù)荷大，對(duì)功率密度要求較高，但體積和容量要小，而且動(dòng)力蓄電池的SOC工作區(qū)間較窄，故混合動(dòng)力電動(dòng)汽車對(duì)動(dòng)力蓄電池的循環(huán)壽命要求較高。6.3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)2．動(dòng)力蓄電池技術(shù)動(dòng)力蓄電池需要搭配BMS使用，以對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行全面、準(zhǔn)確地管理，使其發(fā)揮出最佳的效能。一般來(lái)說(shuō)，BMS要涵蓋以下幾個(gè)方面的功能：（1）能夠科學(xué)、準(zhǔn)確地計(jì)算出動(dòng)力蓄電池的SOC工作區(qū)間。（2）能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控電池單體或電池模塊的溫度、電壓等數(shù)據(jù)及其變化情況。（3）能夠明確動(dòng)力蓄電池在目標(biāo)時(shí)間內(nèi)的工作極限，并將結(jié)果反饋給車輛電控單元。（4）能夠有效地進(jìn)行動(dòng)力蓄電池的熱管理。（5）能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控動(dòng)力蓄電池自身出現(xiàn)的電壓失衡問(wèn)題，并能對(duì)其進(jìn)行校正。能否開(kāi)發(fā)出適合混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的專用動(dòng)力蓄電池是決定混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能否大量推廣使用的重要因素之一。如何全面、準(zhǔn)確地對(duì)動(dòng)力蓄電池進(jìn)行管理，是決定動(dòng)力蓄電池能否發(fā)揮出最佳效能的重要因素。6.3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)3．能量管理策略混合動(dòng)力電動(dòng)汽車能量管理策略的控制目標(biāo)是根據(jù)駕駛員的操作，如對(duì)加速踏板、制動(dòng)踏板、變速桿的操作等，判斷駕駛員的駕駛意圖，在滿足駕駛員需求的前提下，將輸出功率科學(xué)地分配給驅(qū)動(dòng)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力蓄電池等動(dòng)力部件，實(shí)現(xiàn)能量的最優(yōu)分配，從而獲得最佳的燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性。混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的結(jié)構(gòu)形式不同，能量管理策略也不同。由于串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)與車輛行駛工況沒(méi)有直接聯(lián)系，因此能量管理策略的目標(biāo)主要是使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳效率區(qū)和排放區(qū)工作。為了優(yōu)化能量分配、提升整體效率，還應(yīng)考慮動(dòng)力蓄電池、發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等部件。串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車有三種基本的能量管理策略，即恒溫器策略、功率跟蹤式策略和基本規(guī)則式策略。6.3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)3．能量管理策略（1）恒溫器策略。恒溫器策略主要是依據(jù)動(dòng)力蓄電池相關(guān)的驅(qū)動(dòng)需求所提出的一種能量管理策略：當(dāng)動(dòng)力蓄電池SOC低于設(shè)定的下限值時(shí)，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并使發(fā)動(dòng)機(jī)在最低油耗或排放點(diǎn)按照恒定功率模式輸出，在驅(qū)動(dòng)車輛行駛的同時(shí)，還為動(dòng)力蓄電池充電；當(dāng)動(dòng)力蓄電池SOC上升到所設(shè)定的上限值時(shí)，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，由動(dòng)力蓄電池為驅(qū)動(dòng)電機(jī)供電，驅(qū)動(dòng)車輛行駛。優(yōu)點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)效率高、排放低；缺點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換效率較低，且頻繁充放電會(huì)縮短動(dòng)力蓄電池的使用壽命。（2）功率跟蹤式策略。功率跟蹤式策略是使發(fā)動(dòng)機(jī)全程跟蹤車輛功率需求來(lái)運(yùn)行的一種能量管理策略：只有當(dāng)動(dòng)力蓄電池的SOC高于設(shè)定的上限值，且滿足車輛需求的功率僅由動(dòng)力蓄電池提供時(shí)，才關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)或使其怠速運(yùn)行。優(yōu)點(diǎn)是能量轉(zhuǎn)換效率高；缺點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和排放性能不如恒溫器策略。（3）基本規(guī)則式策略。

基本規(guī)則式策略的基本思路是：根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷特性圖將發(fā)動(dòng)機(jī)的工作區(qū)域劃分成高、中、低三個(gè)負(fù)荷區(qū)，結(jié)合加速踏板的開(kāi)度和開(kāi)度變化率，判斷當(dāng)前需求功率對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)域，從而進(jìn)行相應(yīng)的控制。如果需求功率處于發(fā)動(dòng)機(jī)的高負(fù)荷區(qū)，則將發(fā)動(dòng)機(jī)控制在高效率工作狀態(tài)，不足的動(dòng)力由驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供；如果需求功率處于中負(fù)荷區(qū)，則動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)提供；如果需求功率處于低負(fù)荷區(qū)，則車輛將進(jìn)入純電驅(qū)動(dòng)模式或行車充電模式?；疽?guī)則式策略綜合了恒溫器策略和功率跟蹤式策略的優(yōu)點(diǎn)，可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力蓄電池的高效率工作區(qū)，從而提升了整車的能量利用效率。1）串聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量管理策略6.3.2混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的關(guān)鍵技術(shù)3．能量管理策略并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量管理策略基本屬于基于轉(zhuǎn)矩的控制策略，主要有靜態(tài)邏輯門(mén)限策略、瞬時(shí)優(yōu)化能量管理策略、全局最優(yōu)能量管理策略和模糊能量管理策略等。

2）并聯(lián)式混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的能量管理策略（1）靜態(tài)邏輯門(mén)限策略。

靜態(tài)邏輯門(mén)限策略主要通過(guò)對(duì)邏輯門(mén)限值（如車速、動(dòng)力蓄電池SOC上下限等）的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)工作區(qū)間的實(shí)時(shí)限制，從而提高車輛的整體性能。

靜態(tài)邏輯門(mén)限策略實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但由于主要依靠工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)置邏輯門(mén)限參數(shù)，因此無(wú)法保證車輛燃油經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)，而且這些靜態(tài)參數(shù)不能適應(yīng)工況的動(dòng)態(tài)變化，無(wú)法使整車能量利用效率達(dá)到最大。（2）瞬時(shí)優(yōu)化能量管理策略。

瞬時(shí)優(yōu)化能量管理策略是通過(guò)對(duì)不同節(jié)點(diǎn)的車輛排放和油耗水平進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，以確定最佳的工作方式和工作參數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)優(yōu)化控制的。（3）全局最優(yōu)能量管理策略。全局最優(yōu)能量管理策略是通過(guò)對(duì)控制理論和控制方法進(jìn)行合理且有效的調(diào)整，最終實(shí)現(xiàn)有效控制整車排放和油耗的目標(biāo)。全局最優(yōu)能量管理策略實(shí)現(xiàn)了真正意義上的最優(yōu)化，但該策略實(shí)際上并不具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。這是因?yàn)樵谀壳暗娜肿顑?yōu)能量控制策略中，車輛的行程必須是已知的，而實(shí)際上車輛的行程往往是無(wú)法預(yù)知的。因此，該策略只是一種理論上的設(shè)計(jì)方法。（4）模糊能量管理策略。

模糊能量管理策略是基于模糊控制方法來(lái)確定混合動(dòng)力系統(tǒng)的工作模式和功率分配方式的：將“專家”的知識(shí)以規(guī)則的形式輸入到模糊控制器中，模糊控制器將輸入量（如車速、動(dòng)力蓄電池SOC上下限等）模糊化，然后基于設(shè)定的控制規(guī)則來(lái)完成決策，以實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的合理控制，從而提高車輛的整體性能。

模糊能量管理策略可以實(shí)現(xiàn)不同影響因素的折中處理，魯棒性好，但由于模糊控制器的建立主要依靠經(jīng)驗(yàn)