6混合动力汽车基础知识

?按“混合度”分类 :
微混合 轻混合 全混合 插电式混合动力(plug-in HEV)
按动力系统布置分类:
(1)串联式HEV
? 发动机的机械能通过发电机转化为电能，该电能通过功率变换器为蓄电池 充电，或者供给电机驱动汽车。 ? 发动机只用来发电，发电机供电能给电机，只有电机直接驱动汽车。同时， 发电机发出的部分电能存储到蓄电池里，在有需求的时候，蓄电池同时给电 机供电来实现更大的功率 .
? 好的控制策略可以充分发挥各动力部件效率潜力，尽量避免各 部件低效率，优化混合驱动效率，达到最佳的整体效率。
? HEV 控制策略有两种极端模式：“发动机开关式”和“发动机 功率跟随式”。
SHEV控制策略——发动机开关式
? 具体控制逻辑是：
? 发动机开启时，设置在经济点稳定地运行，带动发电机发电向电池充电； ? 当电池SOC 超过SOC max 时，发动机关闭，车辆以 ZEV模式运行； ? 当电池SOC 小于SOC min 时，发动机开启，带动发电机向电池充电。
耗、排放污染和噪声。 (2)在商业区、居民区等环保要求严格的地区，可关闭发动机，
采用纯电动模式，实现“零排放”。 (3)通过电机回收制动时的能量，提高能量利用率，进一步降
低汽车的能量消耗和排放污染。
避免缺点，保留优点
电动汽车，燃料电池汽车，混合动力汽车和内燃机汽车的比较
项目 尾气排放 能量来源 能量转换率 高效工况区范围 能量回收（再生制动） 行驶里程
经济性。它的缺点是发动机工况不断变化，排放不如开关式。
SHEV控制策略——复合式控制策略 为了综合开关式策略的低排放和跟随式策略的低油耗的优点 ，可采
用将两者结合起来的复合控制策略，该策略的控制逻辑如下：
（2）并联式 HEV ? 发动机和电机 两套独立的驱动系统 。
? 发动机是主动力源，电机在必要时辅助发动机驱 动。某些并联 HEV ，电机具有单独驱动能力。
混合动力汽车基础
? 什么是混合动力汽车？ ? 混合动力汽车的节能机理 ? 混合动力汽车分类与工作原理
一、什么是混合动力汽车？
HEV （Hybrid Electric Vehicle) 定义:
? 至少有两种储能装置（如油箱、蓄电池、储氢罐、超级电容、 飞轮电池等），其中至少有一种能提供电能；并且，至少有 两种能量转换装置（如内燃机、燃气涡轮机、电机），其中 至少有一种为电机的车辆。
? 能量转换、传输环节多，能量转换效率比较低。 ? 电机的额定功率比较大，体积和质量也较大。这是因为电机
是唯一直接驱动车辆的动力装置，要满足高速、加速、爬坡 等所有工况的功率要求。
SHEV 控制策略
? 控制系统根据根据驾驶员意图和行驶工况, 以及各部件的特性 和状态来确定车辆的运行模式和各部件功率大小。
? 特点：
? 发动机处于经济点稳定运行，燃烧充分，排放低。 ? 但动力的传递要经过电池充放电，增加了传递环节，目前电池的充放电循
环效率较低，因而整个动力传动系统效率较低，油耗较高。
SHEV控制策略——发动机功率跟随式
? 控制逻辑如下：
? 发动机一直开启，它的功率跟随着电机的功率变化而变化； ? 设定一功率下限值，当行驶所需的发动机功率低于该值时，发动机 /发电
电动汽车 无 广 高 宽 有 短
燃料电池汽车 混合动力车 内燃机汽车
无
少量
多
较窄
较广
窄
高
较高
低
宽
ห้องสมุดไป่ตู้较宽
窄
有
有
无
较长
长
长
三、混合动力汽车的类型与工作原理
常用两种分类方法 :
?按动力系统布置分类 :
串联式HEV (Series HEV ，SHEV) 并联式HEV (Parallel HEV) 混联式HEV
? 驱动功率由发动机和电机共同提供，部件选型的时候，可以选择功率小一 点的发动机和电机。部件体积小些，安装和布置都要容易些。
串联式HEV 优点
? 适合于城市工况。城市工况中有频繁起步、停车、加速和 低速工况，发动机效率低、排放性能差，SHEV 发动机受 行驶工况影响小或不受影响，可工作于 稳定、高效的运行 状态。
? 发动机/发电机与传动系无机械连接，布置较灵活。
? 结构和工作原理比较简单，系统的设计、实现相对简单。
串联式HEV 缺点
车辆起步
一般车速，发动机有剩 余动力
一般车速
全力行驶（如超车， 爬陡坡）
制动
并联HEV 优点
? 发动机的机械能可直接输出驱动桥，中间没有能量的转换，与串联式布置 相比，系统效率较高，燃油消耗也较少 ;
? 可避免发动机效率低、排放差的工况。如低速运行时，可采用电驱动方式 行驶。只让发动机以稳定、高效状态运行，获得很好的经济性和环保性能。
混合动力电动汽车的优势：
与纯电动汽车比较： (1) 电池的容量减小，而使整车自重减小、成本有所降低。 (2) 续驶里程和动力性可达到内燃机汽车的水平。 (3) 无需建设庞大的充电设施，无需每天的充电维护。
混合动力电动汽车的优势：
与传统内燃机汽车比较： (1)可使发动机在最佳的工作区域稳定运行，降低发动机的油
? 典型HEV 是指既有内燃机又有电机的车辆。
汽车燃油消耗除与行驶阻力、发动机燃油消耗率以及传动系效率
有二 关之、外H，EV还的与节停车能怠机速理油耗、汽车附件（空调等）消耗及制动
能量损耗有关。
在城市循环工况中，后三个因素消耗的能量总计达燃油化学能的 25.2％。传统结构的汽车在这些方面尚未找到突破性的提高燃油 经济性的措施。
机向电池充电； ? 发动机输出功率为最大仍不能满足驱动要求时，电池输出电能补充； ? 当电池电量不足而发动机又有后备动力时，发动机向电池充电。
? 特点：
? 尽量利用发电机发出的电能驱动电机而少用电池，以减少动力传递环节， 避免电池低充放电循环效率的不良影响。
? 设发动机功率下限的目是避免发动机在低负荷工况下极高的油耗率。 ? 在该策略下如果发动机匹配的好，运行于经济区域，可获得良好的燃油
HEV 节油机理
（1）消除和大大减少发动机怠速，例如，红灯时可关闭发 动机，利用电机可非常迅速地重启发动机。
（2）制动时，利用电机的发电机模式来回收制动能量。传 统汽车的机械制动中这些能量转化为热量散发。
（3）设计时，发动机功率可选择的比传统汽车小，发动机 在高效率区稳定工作，加速、爬坡的峰值功率大部分由电 机提供。