第三章_混合动力电动汽车.

3.3混合动力汽车功率流的控制
不同控制策略的目的是为了达到不同的
目标，其主要目标主要有以下四个:



最佳的燃油经济性; 最低的排放; 最低的系统成本; 最佳的驱动性能。
3.3.1混合动力汽车功率流的控制
设计混合动力电动汽车的控制策略时主要应 考虑以下几点: 优化发动机的工作点 优化发动机的工作曲线 优化发动机的工作区 最小的发动机动态波动 限制发动机最低转速 减少发动机的开/关次数 合适的蓄电池荷电状态 安全的蓄电池电压
3.2.3混联式混合动力汽车特点

混联式混合动力电动汽车在结构上综合了串联式 和并联式的特点，与串联式相比，它增加了机械 动力的传递路线，与并联式相比，它增加了电能 的传输路线。
尽管混联式混合动力电动汽车同时具有串联式和 并联式的优点，但其结构复杂，成本高；


不过，随着控制技术和制造技术的发展，一些现 代混合动力电动汽车更倾向于选择这种结构。
3.2.1串联式混合动力电动汽车动力流程图
3.2.1串联式混合动力电动汽车的特点
优点：
（1）发动机能够经常保持在稳定、高效、低污染的 运转状态，使有害排放气体控制在最低范围；
（2）总体结构上看，比较简单，易于控制，只有电 动机的电力驱动系统，其特点更加趋近于纯电动 汽车； （3）三大部件总成在电动汽车上布置起来，有较大 的自由度。
（D）由于发动机和电动机驱动同一根驱动轴，因
此当车辆轻载时，发动机发出的功率也可以通过电 动机转化为电能给蓄电池允电。
3.3.4发动机主动型混联式混合动力电动 汽车的功率流控制
(a)启动
(b)加速
A）车辆启动时，发动机关闭，蓄电池工作提供车辆 行驶所需的动力; （B）节气门全开车辆加速行驶时，发动机和电动机 同时工作，共同分担车辆行驶所需的动力;
3.2.3混联式混合动力动力流程
混联式混合动力 利用电动机和发动机来驱动车轮，并 可用发电机来发电及自行充电。混联式混合 动力利用电动机和发动机这两个动力来驱动 车轮，同时电动机在行驶当中还可以发电。 根据行驶条件的不同，可以仅靠电动 机驱动力来行驶，或者利用发动机和电动机 驱动行驶。另外还安装有发电机，所以可以 一边行驶，一边给HV蓄电池充电。基本结 构由电动机、发动机、HV蓄电池、发电机 、动力分离装置、电子控制单元(变压器、 转换器)组成。利用动力分离装置将发动机 的动力分成两份，一部分用来直接驱动车轮 ，另一部分用来发电，给电动机供应电力和 HV蓄电池充电。 电动机擅长从低速带开始发挥威力， 而发动机则在高速带大显身手。本系统通过 理想地控制二者，可在所有条件下提供高效 率的行驶。
另外一套电动机驱动系统单独地驱动汽 车的后轮，可以在汽车启动、爬坡或加速时 增加混合动力电动汽车的驱动力。
3.2.2并联式驱动系统的动力合成装置
（2）转矩合成式(双轴式和单轴式)
转矩合成式并联混合动力汽车的发动机 通过传动系统直接驱动混合动力电动汽车， 并直接（单轴式）或间接（双轴式）带动电 动机/发电机转动向蓄电池充电。 蓄电池也可以向电动机/发电机提供电能， 此时电动机 / 发电机转换成电动机，可以用 来启动发动机或驱动汽车。
第三章 混合动力电动汽车结构与原理（一）
陈曦
1
3.1混合动力汽车分类
1. 混合动力汽车的分类
（1）按连接方式分类： 串联式混合动力电动汽车（SHEV） 并联式混合动力电动汽车（PHEV） 混联式混合动力电动汽车（PSHEV）
3.1混合动力汽车分类
按照两种不同的能量的搭配比例不同，混合动力车 辆则有四种类型，即： ● 微混合（ micro hybrids ）有时也叫“起－停混 合” ● 轻度混合（mild hybrids） ● 全混合（full hybrids） ● 外电源插座充电混合（plug－in hybrids）
3.2.2并联式混合动力汽车的驱动方式
3.2.2并联式混合动力特点

并联式混合动力电动汽车采用发动机和电动机两 套独立的驱动系统驱动车轮。
发动机和电动机通常通过不同的离合器来驱动车 轮，可以采用发动机单独驱动，电力单独驱动或 者发动机和发电机混合驱动。 它是电力辅助型的燃油车，目的是为降低排放和 燃油消耗。
串联式是混合动力电动汽车中最简单的一 种，发动机输出的机械能首先通过发电机 转化为电能，转化后的电能一部分用来给 蓄电池充电，另一部分经由电动机和传动 装置驱动车轮。 和燃油车比较，它是一种发动机辅助型的 电动车，主要是为了增加车辆的行驶里程； 由于在发动机和发电机之间的机械连接装 置中没有离合器，因而它有一定的灵活性。 尽管其传动结构简单，但它需要三个驱动 装置:发动机、发电机和电动机。
轻载
3.3.2串联式混合动力电动汽车的功 率流控制
车辆制动或减速时，电动机把驱功轮的动能
转化为电能，并通过功率转换器给蓄电池充电
减速/制动
3.3.2串联式混合动力电动汽车的功 率流控制
车辆停车时，发动机也可以通过发电机和功率转换
器给蓄电池充电。
蓄电池充电
3.3.3并联式混合动力电动汽车的功 率流控制
3.4混合动力电动汽车的特点
与内燃机汽车比较： （1）可使原动机在最佳的工况区域稳定运行，避免 或减少了发动机变工况下的不良运行，使得发动 机的排污和油耗大为降低； （2）在人口密集的商业区、居民区等地可用纯电动 方式驱动车辆，实现零排放； （3）可通过电动机提供动力，因此可配备功率较小 的发动机，并可通过电动机回收汽车减速和制动 时的能量，进一步降低了汽车的能量消耗和排污。
(e)行驶中给蓄电池充电;(f)蓄电池充电
(E)车辆行驶给蓄电池充电时，发动机一部分动力用 于驱动车辆，另一部分动力由发电机经功率转换器 给蓄电池充电; (F)当停车时，发动机也可以通过发电机给蓄电池充 电。
3.3.4电力主动型混联式混合动力电动汽车的功率流 控制
(a)启动/轻载;(b) 加速;(c)正常行驶;(d)减速/制动

3.2 混合动力电动汽车的结构组成
3.2.1 串联式混合动力电动汽车 组成： 发动机、发电机和驱动电动机
各部件功用：
发动机仅仅用于发电 发电机发出的电能直接输送到电动机部分 电能向电池充电 电动机产生的电磁力矩驱动汽车行走
3.2.1串联式混合动力电动汽车原理图
3.2.1串联式混合动力电动汽车动力流程图
3.2.2并联式驱动系统的动力合成装置
（3）转速合成式
转速合成式并联混合动力汽车的发动机和电动
机通过离合器和一个“动力组合器”来驱动汽车。
可以利用普通内燃机汽车的大部分传动系统的
总成，电动机只需通过“动力组合器”与传动系统
连接，结构简单，改制容易，维修方便。
3.2.2并联式混合动力汽车的驱动方式
3.3.2串联式混合动力电动汽车的功 率流控制
车辆启动、正常行驶或加速行驶时，发动机通
过发电机和蓄电池一起输出电能并传递给功率转 换器，然后驱动电动机，通过机械传动装置驱动 车轮。
启动/正常行驶/加速
3.3.2串联式混合动力电动汽车的功 率流控制
车辆轻载时，发动机发出的功率大于车辆所需功率，
多余的能量通过发电机给蓄电池充电直到SOC达 到顶定的限值
3.2.1串联式混合动力电动汽车的特点
缺点： （ 1 ）三大部件总成各自的功率较大，外形较大，质 量也较大，在中小型电动汽车上布置有一定的困难； （ 2）另外在发动机 —发电机 —电动机驱动系统中的 热能—电能—机械能的能量转换过程中，能量损失 较大。
串联式混合动力驱动系统较适合在大型客车上使用
3.2.1串联式混合动力汽车小结

3.2.2. 并联式混合动力电动汽车
组成：
并联式结构是由发动机、电动机/发电机 两大部件总成组成
3.2.2并联式混合动力电动汽车原理图
3.2.2并联式混合动力电动汽车动力流程图
3.2.2并联式混合动力汽车系统动力 流程图
3.2.2并联式驱动系统的动力合成装置
（1）驱动力合成式
驱动力合成式并联混合动力电动汽车采 用一个小功率的发动机，单独地驱动汽车的 前轮。
(a)启动/加速
(b)正常行驶
（A）车辆启动或节气门全开加速时，发动机和电 动机同时工作，共同分担驱动车辆所需的动力； （B）车辆正常行驶时，电动机关闭，仅由发动机 工作提供车辆行驶所需动力；
3.3.3并联式混合动力电动汽车的功 率流控制
(c)减速/制动
(d)行驶中给蓄电池充电
（C）车辆制动或减速行驶时，电动机工作于发电 机模式，通过功率转换器给蓄电池充电。
3.3.5电力主动型混联式混合动力电动汽车的功率流 控制


（A）车辆启动或轻载运行时，发动机关闭，由 蓄电池给电动机提供电能驱动车辆; （B&C）车辆正常行驶或节气门全开、车辆加速 行驶时，发动机和电动机一起工作，共同提供车 辆所需功率。两种工况的区别在于，车辆正常行 驶的动力仅由发动机驱动发电机提供，而节气门 全开加速行驶时，其动力由蓄电池和发电机共同 提供，通常用行星齿轮机构分流发动机的输出功 率，一部分用于驱动车俩，一部分用来驱动发电 机; （D）车辆制动或减速行驶时，电动机工作于发 电机模式并通过功率转换器给蓄电池充电;
3.3.5电力主动型混联式混合动力电 动汽车的功率流控制
(e)行驶中给蓄电池充电;(f)蓄电池充电
(E)车辆行驶给蓄电池充电时，发动机一部分动力用于 驱动车辆，另一部分动力用于驱动发电机给蓄电池充 电; (F)停车时，发动机也叮以通过发电机给蓄电池充电
3.4混合动力电动汽车的特点
与纯电动汽车比较： （1）由于有原动机作为辅助动力，蓄电池的数量和质 量可减少； （2）汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平； （3）借助原动机的动力，可带动空调、真空助力、转 向助力及其它辅助电器，无需消耗蓄电池组有限的 电能，从而保证了驾车和乘坐的舒适性。