1、Plug In 混合動力系統(tǒng)介紹,清華大學電動車輛研究室 朱家璉 聯(lián)系電話：8601062785947,減少和消除對石油的依賴是一項有關國家經濟安全和能源安全的緊迫任務,具體途徑： 研究各種降低百公里油耗的方法 開發(fā)各種替代石油的新燃料 開發(fā)不用或少用汽油的新型車輛,Plug In 混合動力系統(tǒng)是一種可以極大地減少汽油使用量的技術。,什么是Plug In 混合動力 ？,混合動力車輛分類,1按照推進系統(tǒng)能量流和功率流的配置結構關系，分為串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián) 2按照兩種不同的能量的搭配比例不同，混合動力車輛則有四種類型，即： 微混合（micro hybrids），有時也叫“起停混合” 輕度混合（mi

2、ld hybrids） 全混合（full hybrids） 外電源插座充電混合（plugin hybrids）,微混合與輕度混合,輕度混合的發(fā)動機比微混合的小，但各電氣元件比微混合大,全混合與Plug In 混合,PHEV是Plug-in Hybrid Electric Vehicle的縮寫,PHEV是指可以使用家用電源插座（例如220V電源）對混合動力車電池充電的混合動力汽車，同時這種混合動力汽車應能單獨依靠電池就能行駛較長距離，但需要時仍然可以象通常的全混合動力汽車一樣工作。例如有一輛可以單獨靠電池行駛50km的PHEV，可利用電池行駛40km，到旅程終點后，插入電源對電池充電；如果旅程超

3、過50km，則開始的50km可以用電池來行駛，超過50km后則可以以通常的混合動力方式行駛，到了旅程終點則再插入電源對電池充電。 目前由于電池尺寸、重量以及其他因素使得PHEV的成本很高，但是隨著電池和混合動力技術的進步，PHEV可能會成為未來的一種汽車。,HPEV的優(yōu)越性, 加滿油箱，PHEV 行駛里程不受限制； 在局部地區(qū)或上下班行駛，可以純電動的方式工作，不需使用汽油，而且無污染；對國家而言，減少石油進口。 可以用家里的電對車上電池充電；去加油站加油次數，可降至每月12次。 電比油便宜，使用成本低，假設每加侖汽油3美元，使用傳統(tǒng)汽車，根據MPG的不同，每英里需820美分，改用PHEV的全

4、電動模式上下班或在局部地區(qū)行駛，燃料費降至每英里24美分。 由于主要以純電動工作，車輛壽命期間的維修成本低。,2006年2月下旬布什把各有關方人士召集到Johnson Controls公司（一家電池制造商）說： plug-in混合動力, 據估計單獨使用電力驅動可以行駛, 40 miles ，因此可以得到居住在象Milwaukee, Wisconsin, 這樣的城市里，每天開車不會超過40英里的大量民眾的支持；因此在40英里里程內只用電不用油，以后如果使用鋰電池將可得到每加侖100英里的可能?，F(xiàn)在出乎意外地，開始看到這項重要技術對我們國家安全與經濟安全的影響。,布什接著說： Plug-in hy

5、brids are a really important part of the strategy Ive announced, and were going to provide $31 million to speed up research on these advanced technologiesthis is a 27% increase over current funding levels.,President Bush chose the California Fuel Cell partnership as the venue for an Earth Day addres

6、s on advanced transportation, during which he emphasized hydrogen as the future solution, but referenced hybrids, plug-in hybrids and ethanol as being important transition technologies in the short-term,2006年4月22日Earth Day：,“Whats really going to be interesting, however, is whats called plug-in hybr

7、id vehicles. And were spending $31 million annually to speed up research into these battery technologies. And what this means is, is that were trying to develop a battery that will power your vehicle, where you plug it in at night and you drive the first 40 miles on electricity alone. Now, think abo

8、ut what that means for big cities. A lot of people dont drive more than 40 miles a day in big cities. So all of a sudden youve now - were developing a technology that says youll drive by the use of electricity, and you wont use gasoline at all. “,德州奧斯汀市發(fā)起成立的“Plug-in Partners “包括有Austin, Baltimore, D

9、enver, Los Angeles, San Francisco and Seattle 以及 電力公司和國家政策組織 ； 該組織通過其活動要使汽車制造商信服目前還不存在的Plug In混合動力市場，是一個很大的、即刻就需要的市場。,The City of Austin to date has collected 11,000 signatures on its citizenss petition, as well as soft fleet orders for more than 600 vehicles, many from private sector companies. For

10、 example, an area pest control company has pledged to buy up to 150 lightweight plug-in trucks, once they are produced.,2005年11月東京汽車展上，豐田公司在列出Plug in的優(yōu)點后，表示要開發(fā)美國版的Plug in 混合動力。 根據五項判據，他們的結論是： “plug-ins would perform as well or better than other motor vehicle technologyincluding regular battery-elect

11、ric hybrids, all-electric vehicles and even fuel cell vehicles (if the hydrogen is obtained from natural gas) “ 五項判據是： 井到車輪（well to whell）的二氧化碳排放 標準污染物的排放 加油基礎設施 行駛里程 燃料的多樣性,即使PHEV使用火電，排放的二氧化碳也比汽油車少,研究表明： 汽油車，行駛20英里，假設燒掉一加侖汽油，大約產生24磅二氧化碳 使用PHEV，行駛20英里消耗5kW小時電能，把車輛傳動損失、電池充電損失等也考慮在內，這20英里大約相當產生7磅二氧化碳（

12、以每kWh約產生1.4磅二氧化碳計）。,研制中的幾種PHEV,DaimlerChrysler 的15座商用ven（ Mercedes commercial vans ）, 純電動設計行駛里程20英里 電機尖峰91kW，連續(xù)72kW 汽油機2.7升 柴油機2.3升 鎳氫電池或鋰電池,14kWh（Prius為1.5kWh),估計每kWh行駛2英里,6輛PHEV ven試驗車概況,幾點說明, 電機連續(xù)功率72kW，扭矩130180Nm；尖峰91kW，扭矩275Nm，小了一點，主要是考慮在城區(qū)使用。如果高速行駛，應大于125kW。 純電動行駛速度限制在50km/h以下，如果高速行駛電池會很快耗盡。 純

13、電動時，電池SOC限制在10020之間。 對目前所設計的該PHEV，二氧化碳排放為157.5g/km。 使用鎳氫電池時，電氣設備附加重量為350kg，如采用鋰離子電池，附加重量可減少到只有160kg。,CalCars (California Cars Initiative ) and EnergyCS 建造的“PRIUS”,原豐田PRIUS在其后座下安裝有201V，1.3kWh的電池包，現(xiàn)替換為CS的9kWh鋰電池，估計如果仔細駕駛，可在高速公里上行駛60英里，油耗在120180mpg之間，每英里盡耗電115150Wh。規(guī)定60英里是為了不使9kWh電量都耗盡，只消耗80，即7.2kWh，如果

14、電價為1kWh10美分，60英里需72美分,純電動行駛60英里之后，可轉變?yōu)橛闷蜋C驅動的混合動力工作方式，這時油耗為50mpg，如果一加侖汽油為3美元，同樣行駛60英里要3.6美元，比純電動貴5倍?？梢奝HEV省油又省錢。,加州大學戴維斯分校（UCD ）的Trinity PlugIn混合動力車,加州大學戴維斯分校的學生在Prof. Andy Frank 的指導下，正在研制稱之為“Trinity”的PlugIn 混合動力車；該車是將2006 型的雪佛蘭 Equinox SUV汽車，改由電機和一個可燒汽油與乙醇并添加氫的小型內燃機驅動； 低速和40英里范圍內行駛時，由電池與電機提供動力，而在公路

15、上或長途旅行時則由汽油發(fā)動機供應附加的動力。,Trinity plug-in 混合動力系統(tǒng)包括下列方面 :, 一個被UCD修改過的CVT傳動。 一個渦輪增壓/發(fā)電機系統(tǒng)，用來對發(fā)動機進氣增壓以及利用排氣對電池包充電。 采用一個3kW的燃料電池作為輔助動力，用來驅動動力轉向系統(tǒng)和空調 采用對燃燒室噴氫技術，使發(fā)動機在較高溫度下工作，減少NOx的排放。,原Equinox與Trinity Plug-in性能比較,Beth Solik 在檢查Trinity 中的電池包，該車是由UCD學生建造的。 (Karin Higgins/UC Davis photo),豐田已確認下一代Prius是Plug in

16、Prius，純電動行駛里程是9英里（14.5km），它將是20072008年的車型號。 油耗目標為94mpg（2.5 l/100km),2005年11月豐田在其新概念家庭 （Toyota Dream House）展覽中，展示了Plug in Prius,Ricardo 與AFS Trinity 合作設計的“Extreme Hybrid drivetrain XHTMpower Train“, 采用先進的鋰電池，利用晚上低谷電充電 采用超級電容，快速吸收制動能量，制動能量回收達80 純電動行駛時，不光靠鋰電池，超級電容在車輛加速時，快速放電，提供功率 裝有高效穩(wěn)態(tài)內燃機,行駛里程：純電動40英里

17、，切換道傳統(tǒng)混合模式時500英里。 油耗：250mpg,Marine Corps 2003-2004 年示范了軍用 柴油-電動 PHEV-20 HUMVEE.,在全電動模式下，靜音、無“熱痕跡”、燃油費用低（相當一加侖可節(jié)省100美元），這些對前線作戰(zhàn)很有用。 主要用于戰(zhàn)場偵察和監(jiān)視。 該車裝有鋰電池和四個車輪電機,英國Zytek System公司的PHEV, 該車裝有1.5升三缸渦輪增壓柴油發(fā)動機，兩個高效永磁電機。 采用鋰電池，288V/7.5AH，約有 2.2kWh的能量，提供25kW功率的能力。 電池可由電網、發(fā)動機、再生制動充電。, Lithium Technology Corpor

18、ation (LTC) 將提供改進版的電池管理系統(tǒng)，控制電網充電保證安全。 BMS公司提供能量管理系統(tǒng)，控制電池使他工作更有效,Odyen Co。的PHEV垃圾收集車, 用Cummins Westport 公司的CNG發(fā)動機帶動發(fā)電機，給300kW、2034Nm的牽引電機提供動力 AGM的鉛酸電池系統(tǒng)，50kWh， 可用電網、發(fā)電機、再生制動充電 電池充電策略保持SOC4080 使用CNG工作時，相當于每加侖68英里，希望使用plugin時每英里成本比是CNG每英里成本的50,天然氣罐儲氣壓力4000psi 氣罐容量保證最小行駛里程200英里,將Prius轉換為Plug in的開放資源,有三個單位可提供這方面的資源： CalCars （The California Cars Initiative） Hymotion 私營公司 EDrive 私營公司,Hymotion 是加拿大的一家公司,該公司可供應將Toyota Prius 、 Ford Escape 、 Mariner Hybri