1.新能源汽车-混合动力汽车的结构.ppt

新 能 源 汽 车主讲人：尹力卉 教授 第四章第四章混合动力汽 车 通常所说的混合动力汽车，一般是指油电混合动力汽车（HEV），即采用传统的内燃机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源.也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。混合动力汽车使用的电动力系统中包括电动机、发电机和蓄电池。蓄电池使用的有铅酸电池、镍氢电池和锂电池，将来应该还能使用氢燃料电池。新能源又称非常规能源4.1结构结构4.2分类和工作原理4.3普锐斯发动机4.4普锐斯底盘普锐斯底盘混合动力汽车4.5故障诊断与排除故障诊断与排除 20世纪90年代以来，世界各国对改善环保的呼声日益高涨，各种各样的电动汽车脱颖而出。但是电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法，开发了一种混合动力装置的汽车。所谓混合动力装置就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力，辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机。4.4.1混合动力汽车的定义 混合动力汽车(简称HEV）是指同时装备两种动力来源热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。4.1混合动力汽车的结构4.1混合动力汽车的结构 在目前实际生活中，混合动力汽车多半采用传统的内燃机和电动机作为动力源，通过混合使用热能和电力两套系统开动汽车。使用的内燃机既有柴油机又有汽油机，因此可以使用传统汽油或者柴油，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等。4.1混合动力汽车的结构 通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。4.1混合动力汽车的结构 混合动力汽车的燃油经济性能高，而且行驶性能优越，混合动力汽车的发动机要使用燃油，而且在起步、加速时，由于有电动马达的辅助，所以可以降低油耗。简单地说，就是与同样大小的汽车相比，燃油费用更低。而且，辅助发动机的电动马达可以在启动的瞬间产生强大的动力，因此，车主在享受更强劲的起步、加速的同时，还能实现较高水平的燃油经济性。4.1混合动力汽车的结构4.1.2混合动力汽车的主要动力总成元件 4.1混合动力汽车的结构 4.1混合动力汽车的结构 1发动机 混合动力汽车可以广泛地采用四冲程内燃机，利用它们各自的优势，可以构成不同特点的混合动力系统。4.1混合动力汽车的结构本田CR-Z混合动力发动机法拉利混合动力发动机奥迪Q5混合动力发动机4.1混合动力汽车的结构 丰田公司近来研发出一种更加完美混合动力方案，将内燃机和电动机真正融合到了一起，并命名为活塞发电线性发动机。相比传统燃油发动机拥有更大的燃烧室和活塞，活塞在燃油爆燃所产生的推动力下来回运动，但这次它的任务并非是向车轮输出动力而是发电。4.1混合动力汽车的结构 2驱动电机 混合动力汽车的电机可以选择直流电机、交流异步电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等。直流电机交流异步电机永磁同步电机开关磁阻电机4.1混合动力汽车的结构 随着混合动力汽车的发展，直流电机已经很少采用，多数采用了交流异步电机和永磁同步电机，开关磁阻电机的应用也得到重视，还可以采用特种电机作为混合动力汽车的驱动电机，例如现在正在研究的轮毂电机就很有前景。4.1混合动力汽车的结构 电机替代了车上的发电机、电动机和起动机。4.1混合动力汽车的结构 混合动力驱动有一个加速 功能，如果执行了这个加速 功能，那么电机和内燃机就会发出最大功率（合计总功率很大）。4.1混合动力汽车的结构3蓄电池 蓄电池是新能源汽车的心脏。在汽车上，蓄电池的主要作用是向用电设备供电。4.1混合动力汽车的结构 混合动力汽车常用的动力电池包括飞轮电池、超级电容、电化学电池和燃料电池等。电池一般是作为混合动力汽车的辅助能源，只有在汽车起动发动机或电动机辅助驱动时才使用。1.飞轮电池 飞轮电池是一种以动能方式储能量的机械电池，包括电机/发电机、功率转换、电子控制、飞轮、磁浮轴承和真空壳，具有高功率能量比、高功率、长寿命和环境适应性好。4.1混合动力汽车的结构2.超级电容器 超级电容器是一种新型储能装置，它具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广泛。4.1混合动力汽车的结构3.化学电池 目前，在电动汽车上使用的蓄电池主要是铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池、铅酸电池、锂离子电池都是化学电池。4.1混合动力汽车的结构4.1混合动力汽车的结构4.燃料电池 燃料电池汽车是指以氢气、甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电机驱动的汽车。其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能的。4.1混合动力汽车的结构 4.动力分配装置 在并联和混联系统中，机械的动力分配装置是耦合发动机和电动机功率的关键部件。目前采用的动力复合方式有转矩复合、速度复合和双桥动力复合。4.1混合动力汽车的结构4.1.3混合动力汽车的智能控制系统 发动机和混合动力系统都分别有各自的ECU和控制软件，将它们集成在混合动力车辆中后，利用CAN总线将它们连接起来，实现信息共享和统一指挥。4.1混合动力汽车的结构 实现了当混合动力系统工作时，发动机按混合动力系统供电电子装置的指令工作。当混合动力系统关闭或有故障时，发动机按油门踏板指令工作。4.1混合动力汽车的结构 4.1混合动力汽车的结构 4.1混合动力汽车的结构 4.1混合动力汽车的结构1.混合动力汽车的控制系统有以下的功能：（1）使混合动力汽车的动力性能能够达到或接近现在内燃机汽车的水平。（2）最大限度的发挥电动机驱动的辅助作用，使混合动力汽车的燃油消耗量尽量降低，实现发动机的节能化。（3）实现多能源控制，混合动力汽车关键的控制技术，是对内燃机驱动系统和对电动机驱动系统实现双重控制。发动机与电动机系统的动力系统应进行最有效的组合和实现最佳的匹配。4.1混合动力汽车的结构 （4）在环保方面，达到“超低污染”的环保标准。（5）操作装置和操纵方法上继承或沿用内燃机汽车主要操作装置和操纵方法。在保证车辆动力性能情况下，使发动机动力性适中，保证电力驱动系统发挥最大效率。既能满足车辆对动力性能的要求，以接近内燃机汽车的动力性水平，又能降低燃料消耗和减少排放。因此，必须经过动力匹配计算和优化设计来选择所需的发动机。4.2混合动力汽车分类和工作原理 4.1.4发动机节能启停功能:1.车辆静止时关闭内燃机：（1）例如，遇到红灯时减速至车辆静止。（2）选档开关仍处于位置“D”，驾驶员踩下制动踏板以便车辆减速并停止。（3）内燃机关闭，转速表显示为0，总线端状态“行驶准备”。4.2混合动力汽车分类和工作原理 2.行驶 （1）驾驶员希望继续行驶（绿灯）。（2）选档开关仍处于位置“D”，驾驶员松开制动踏板，随即踩下加速踏板。（3）内燃机起动，转速表和耗油量重新正常显示。4.2混合动力汽车分类和工作原理 3.起步 在自动变速箱车辆上，驾驶员通过松开制动踏板，随即踩下加速踏板来要求车辆起步。（1）驾驶员希望继续行驶（绿灯）。（2）选档开关仍处于位置“D”，驾驶员松开制动踏板，随即踩下加速踏板。（3）内燃机起动，转速表和耗油量重新正常显示。