混合动力装置
混合动力汽车的电能储存装置
镍氢电池
具有良好的充放电循环性能 和较长的使用寿命，是一种 可靠而成熟的选择。
超级电容器
拥有快速充放电能力和长寿 命特点，适用于提供瞬时高 功率输出的场景。
对比分析
锂离子电池
• 高能量密度 • 自放电率低 • 成本相对较高
镍氢电池
• 良好充放电循环性能 • 使用寿命较长 • 能量密度较低
超级电容器
混合动力汽车的电能储存 装置
介绍混合动力汽车的电能储存装置，包括工作原理、主要类型以及未来的发 展趋势。
工作原理
混合动力汽车的电能储存装置通过将汽车的动力分割为内燃机和电动机的混 合使用，最大程度地减少能量的浪费。
主要类型
锂离子电池
目前最常用的电能储存装置 之一，具有高能量密度和较 低的自放电率。
• 快速充放电能力 • 长寿命特点 • 能量密度较低
优点与缺点
1 优点
• 提高燃油效率 • 减度有限 • 电池寿命限制
未来发展趋势
随着技术的不断进步，未来混合动力汽车的电能储存装置将继续提升能量密度、降低成本，并更加环保、可持 续。
2混合动力汽电能储存装置
这种电池大多是在启动型蓄电池的基础上进行局部改进 而成的。开口式铅酸蓄电池多用于短距离的电瓶车、巡逻车、
游览车和居民小区内的小交通车等。 2. 阀控式密封铅酸蓄电池
原用于UPS系统中，现已广泛应用于各种电动助力车，我 国电动自行车约95%使用的是阀控式密封铅酸蓄电池。目前 国内此类电池的在比能量、循环寿命、充电时间等几方面均 有明显提升，按照行业标准检测电池的循环寿命达到700次 以上，100% DOD放电循环寿命达到300次以上。
标称容量(公称容量)：用来鉴别电池适当的近似安培时数 值，没有指定的放电条件，只标明电池的容量范围而没有 确切值。
6. 能量: 在一定放电条件下，电池对外作功时所能输出的电 能, 单位为W·h或kW·h。
‹标称能量：在规定的放电条件下，电池所输出的能量，标称能量 是电池的额定容量与额定电压的乘积。
‹实际能量：在一定条件下电池所能输出的能量，电池的实际能量 是电池的实际容量与平均工作电压的乘积。
6．功率：在一定的放电制度下，电池在单位时间内所输出的 能量，单位为W或kW。
7. 成本： 8．二次电池的寿命：电池的寿命通常用使用时间或循环寿命
表示。 一个循环（周期)：循环充电电池（蓄电池）经历一次充电和
特斯拉将建设超级电池工 厂：降低电动汽车成本
2.2.3、二次电池的输出电流、功率和效率的关系
蓄电池放电电流、放电端电压、效率、输出功率等于汽 车的续驶里程、车速等有密切关系。它们之间的关系是 HEV与EV选用蓄电池的重要理论依据。
蓄电池的放电特性：
U 0 Ub Ib Ri
一、常见的二次电池的术语（补充） 1.放电：恒流放电和恒阻放电,连续放电与间断放
汽车混合动力技术的分类及其工作原理
又可 以单 独 驱动 。当 汽车
加速 、机构 提供 动力 ，一旦 汽 车 车速 达到巡 航 速度 ，汽 车将 仅
仅依靠 发 动 机提 供 的动 力 维 持该 速 度 。 电动机 既 可
●
动机 ， 只需 加油 即可 。这样 既发挥 了发动机 持续工 作时
时 ， 动机 、 发 电动 机 组 和 电池 组 共 同 向电 动机 提供 电 能 ； 车辆 处 于 低 速 、 当 滑行 、 速 工 况 时 ， 由电 池组 怠 则 驱 动 电动 机 ； 电池 组 缺 电时 ， 由发 动机 一 发 电机 当 则 组 向电池组 充 电 。这种 串联 式混 合 动力 车辆 不管 在什 么工 况下 ， 最终 都要 由电动 机来 驱 动车 轮 。 混合动 力总成 串联 式结 构适 用于 城市 内频 繁起 步 和低速运 行 工况 ，可 以将 发 动机 调整在 最佳 工况 点 附
启 动机 。 发动机 启动 后 ， 动机 一方 面作 为车 辆单独 的 发 动 力源 驱 动 车轮 ，另 一 方面 又 带动 电动 一 电机 组 发 发
串联 式 混 合 动 力 总成 串 联 式 混 合 动 力 总成 由
发 动 机 、 电机 和 电动 机 等 ３部 分 组 成 ， 发 它们 之 间 用 串联 方式 组成 Ｓ Ｅ Ｈ Ｖ动 力单 元 系 统 ， 动 机驱 动 发 电 发
混 合 动力 总 成 以动 力传 输 路线 分 类 ， 分 为 串联 可 式 、 联式 和混 联式 等 ３种 。 并
传 动机 构 驱动 车轮 ，这种 装 置更 接 近传 统 的汽 车驱 动 系统 ，机 械 效率 损 耗 与 普 通汽 车差 不多 ， 得到 比较 广泛 的应用 。 例如 大众 汽车 公 司 的 “ 尔 夫 ” Ｈ Ｖ， 发 动 机 通 过 一 边 的离 合 器 高 Ｐ Ｅ 其 带 动 电动 一 电机组 输 山扭 力 ，再通 过另 一 边 的离 合 发 器 驱动 车辆行 驶 。 车辆在 静 止状态 下启 动时 ， 电池 向 电 动 一 电机组 供 电 ， 时 电动一 电机 组 就是 发 动机 的 发 此 发
混合动力汽车储能装置
混合动力汽车储能装置一、混合动力汽车对蓄电池的基本要求在传统动力（内燃机）汽车上，蓄电池一般作为发动机的起动系统、点火系统、信号系统、照明系统、雨刮器及车载娱乐系统等设备的电源。
它们所需要的电能容量小，工作时间短，蓄电池与发动机和发电机组成汽车电器系统。
但在混合动力汽车上，动力电池组必须是具有强大能量的动力电源，除做驱动能源外，还要向空调系统、动力转向系统和汽车电气系统提供电能。
在混合动力汽车上，蓄电池是辅助电力能源，用作发动机的辅助动力源，以提高整车的动力性能，或作为电动机驱动车辆时的电源。
蓄电池一般是高压直流电，然后经过变频器或逆变器转换成频率和电压幅值可调的交流电，供给驱动电机驱动车辆行驶。
一般电动汽车所采用的动力电池组，要求有较大的比能量，而混合动力汽车所采用的动力电池组，则要求有较大的比功率，两种动力电池在性能方面各有侧重，混合动力汽车对蓄电池的基本要求如下：1、比能量。
比能量时保证混合动力汽车能够达到基本合理的行驶里程的必要性能，连续2小时放电率的比能量不低于44W·h/kg。
2、充电时间短。
蓄电池对充电技术没有特殊要求，能够实现感应充电，蓄电池的正常充电时间应小于6小时，蓄电池能够适应快速充电的要求，蓄电池快速充电达到额定容量的50%所需时间为20min左右。
3、连续发电率高，自放电率低。
蓄电池能够适应快速放电的要求，连续1小时发电率可达额定容量的70%左右，自放电率要低，保证蓄电池能够长期存放。
4、不需要复杂的运行环境，蓄电池能够在常温下正常、稳定、可靠的工作，不受环境温度影响，不需要特殊加热及保温热管理系统，能够适应混合动力汽车行驶的震动要求。
5、安全可靠。
蓄电池应干燥、洁净、电解质不会渗漏腐蚀接线柱和外壳，不会引起自燃，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害，废蓄电池能够进行回收处理和再生处理，蓄电池中的有害重金属能够进行集中回收处理，蓄电池组可以采用机械装置进行整体快速更换，线路连接方便。
电动车与混合动力车中的动力传动装置
今天简单介绍一下电动车与混合动力车中的动力传动装置，如图所示为电动车的动力传动装置——电动机：
如图为混合动力车内部结构图：
电动机特性如图所示：
为优化电机大小，利用减速器通过单独使用电动机或与内燃机组合使用，使电动车或混合动力车具有与以内燃机为动力的车辆相同的驱动力，如图所示为电动车和混合动力车的驱动力与速度的关系：
如图所示为丰田e-com用2级减速动力总成：
电动车动力总成主要参数如图所示：
混合动力车具有发动机、电动机等两种以上动力源如图所示为发动机和电动机工作域模式图：
如图所示为双电动机无级变速器应用方式，在MG1和MG2之间配置动力分流、结合部，通过电力构成无级变速器：
如图所示为无级变速器拆分结构图：
如图为机械式无级变速器应用方式，在机械无极变速器和发动机等装置间配置MG：
如图为机械无级变速器：
如图为双电动机无极变速器方式混合动力车（丰田Prius）剖面图：。
混合动力汽车结构与原理
混合动力汽车结构与原理混合动力车（Hybrid Electric Vehicle，HEV）是一种结合了传统内燃机和电动机的动力系统，通过优化两种动力源的使用，既能最大限度地提高燃油利用效率，又能减少尾气排放和能源消耗，从而达到降低环境污染和能源浪费的目的。
混合动力汽车的结构与原理是在传统汽车的基础上进行了改进和创新。
下面将详细介绍混合动力汽车的结构与原理。
混合动力汽车的结构主要包括发动机、电动机、电池组、发电机、传动装置、能量管理系统等几个主要部分。
发动机和电动机在混合动力汽车中起到了互补和协同工作的作用。
下面将详细介绍各个部分的结构与原理。
首先是发动机部分。
混合动力汽车通常采用燃油发动机，它是混合动力汽车的主要动力来源。
发动机可以是汽油发动机或柴油发动机。
发动机通过燃烧燃料产生动力，带动车辆前进。
与传统车辆相比，混合动力汽车的发动机通常可以降低排放和燃油消耗，使用更加高效的燃烧技术，如缸内直喷技术、可变气门正时技术等。
其次是电动机部分。
混合动力汽车采用的电动机通常是交流感应电动机或永磁同步电动机。
电动机在混合动力汽车中作为辅助动力源，主要起到提供起步、加速和提供额外动力等作用。
电动机可以通过电池组供电，也可以通过发电机产生的电能供电。
然后是电池组部分。
电池组是混合动力汽车的核心装置之一，它主要负责存储和释放电能。
电池组通常采用锂离子电池、镍氢电池或超级电容器等。
当车辆启动或加速时，电池组提供额外的电能给电动机，以提供动力；当车辆减速或制动时，电动机转为发电机工作，将动能转化为电能存储到电池组中。
电池组的容量和性能直接影响混合动力汽车的续航里程和动力输出。
接下来是发电机部分。
发电机主要负责给电池组充电，维持电池组的电能储备。
发电机通常与发动机直接相连，通过发动机的运转产生动力以驱动发电机工作。
发电机还可以在需要时作为电动机使用，从而提供额外的动力供电。
最后是传动装置部分。
传动装置主要负责将发动机和电动机的动力输出转化为车辆的驱动力。
第2章-混合动力汽车的电能储存装置
3.二次电池的输出电流、功率和效率的关系
输出功率： Pb IbUb Ib (Uo IbRi )
蓄电池效率： b
Pb Po
I bU b
I bU o
1 (IbRi )Uo
最大输出功率： Pmax Uo2 4Ri
输出最大功率时的放电 电流：Imax Uo 2Ri Ri蓄电池的内阻。
Pb4 S 2e O P b S2 4 O
精混选合可动编力辑汽pp车t 第 15 页
3. 铅酸蓄电池的工作原理
阳极的氧化反应为
P4 b 2 H 2 S O P O 2 b 4 H O S 2 4 O 2 e
充电时的总反应为
2 P4 b 2 H S 2 O O P P b 2 b 2 H 2 S O 4O
➢ 美国的Cobasys公司开发了容量为12～60Ah的一 系列高功率镍氢电池。质量比功率达到 550~600W/kg，体积比功率达到1200～1400W/l， 峰值比功率可达1000W/kg，比能量在50~70Wh/kg， 使用温度在60℃时能量效率仍保持在80~90%，充 电功率也超过500W/kg。
精混选合可动编力辑汽pp车t 第 20 页
7 铅酸蓄电池的不足
（1）比能量低，在电动汽车中所占的质量和体积较 大，一次充电行驶里程短；
（2）使用寿命短，使用成本高； （3）充电时间长； （4）铅是重金属，存在污染（铅毒、酸雾、锑和砷、
镉） 。
精混选合可动编力辑汽pp车t 第 21 页
2.4 镍氢电池
精混选合可动编力辑汽pp车t 第 17 页
5.铅酸蓄电池的充放电特性
1）铅酸蓄电池的放电特性
铅酸蓄电池的放电曲线
船舶动力装置分类
船舶动力装置分类一、动力装置的基本概念说到船舶动力装置，咱们得从头说起。
船舶嘛，最重要的是什么？当然是能走得了，动力不能少。
简单来说，船舶的动力装置就是提供推动力的“大脑”和“心脏”。
没有它，船就像一个失去方向的木筏，随风漂流，啥也干不成。
你想想，如果你坐船的时候，船老是停在那不走，那得多尴尬呀。
动力装置就是负责让船走起来的关键！说白了，它就是把燃料或电能转化成推进力的“马达”，让船不再只是漂浮在水面上，而是能像一匹骏马一样，在波涛中驰骋。
船舶动力装置可分为两类：一种是传统的内燃机，另一种是电动机或其他新型动力。
我们现在就来聊聊这两种装置到底有啥不同。
二、内燃机——船舶动力的“老炮儿”咱们从最常见的内燃机说起，内燃机就是那种老一辈的动力装置，长期以来都是船舶动力的主力军。
你要说它有多牛，想想看，航运业的几十年风雨，基本上都是它撑起的。
说到内燃机，它分个高低，最常见的就是柴油机了。
柴油机的好处？嗯，简单、可靠、功率大！可以说，是船舶动力装置中的“老司机”。
柴油机它运行起来稳定，油耗还不算太高，啥时候想上航都能稳稳地启动。
尤其是对于那种大吨位的货船，柴油机的推力就像个“铁牛”，稳稳地把船推向前方。
内燃机也有缺点。
它的污染问题，嘿谁都知道，虽然改进了很多次，可它对环境的影响还是不小。
说白了，这个“老炮儿”一开起来，空气中就弥漫着柴油味，尤其是在港口，烟雾弥漫得跟个大火炉似的，真让人有点头疼。
再加上油价的不稳定，内燃机有时也会让船东心疼钱包。
大家伙虽然有力气，但有时确实有点“脾气不太好”，需要时刻保养，免得出个小故障，船主哭都来不及。
三、电动机——新兴的“绿色卫士”再说说现在有点“新鲜”的电动机。
你要说电动机在船舶动力装置里的发展，最近这几年可是风头正劲。
尤其是环保日益受到重视的今天，电动机成了不少船东的“心头好”。
想想看，电动船一开出来，那环境污染就少了很多。
没有烟雾，没噪音，简直就是“低调奢华有内涵”的代表。
新型混合动力装置的设计
第 ３ 期 ５
Ｓ Ｉ Ｎ Ｅ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｆ Ｒ Ａ Ｉ Ｎ ＣＥ Ｃ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩ Ｏ Ｍ Ｔ Ｏ置的设计
宋 旭 于钦 凯 夏 利 江
（ 东大学食 品工 程学 院 山东 烟 台 鲁
２４ １ ） ６ ０ ５
ＨＣ Ｉ自由 活 塞式 发 电机 组 可 以使 用 天 然 气 到 柴 油 等各 种 燃 料 。 Ｃ 相 对 于 曲轴 驱 动 的 另 一个 优点 是 减 少 了机 械 摩 擦 ， 为 只 有 一个 因
１ 新 型 混 合 动 力装 置 的 结 构 与 基本 原 理
２ １ 感 应 发 电 机 ．
１一 空 气单 向进 气 阀 ；５ 滚 动 （ 滑动 ） 撑装 置 ；６ 弹性 元 件 ４ １一 或 支 １一 １一 步进 电动 机 ；８ 挡 板 ； 与 活塞 连 接 在 一起 的插 件 。 ７ １一 ４一
图 １ 新 型 混 合 动 力装 置 的纵 剖 面 结构 原 理 图
底 引起 的 。扁 平式 结 构 可 以 克 服 这个 不 足 。扁 平式 永 磁 直线 发 电机 可 以看 成 是管 状 的发 电 机 沿轴 向切 开 后 展 开 而 成 。 择 双 边结 构 避 免 铁 选
比较 低 ， ６ ％； 率 因数 仅 为 ３ ％ ， 为 ０ 功 ０ 比功 率 为 ０１ｋ ｋ 。 ．５ ｗ，
２２ 永 磁 直 线 发 电 机 ．
１ 混 合 动 力 装 置 ：一 永磁 体 ；一 气 缸 缸 体 ：一 活塞 ；一 燃 烧 室 ： 一 ３ ４ ５ ６ ７ 排 气孔 ；一 辅 助 单 向 阀 ；一 进 气 管 ；Ｏ 滚 动 （ 滑 动 ） 承 ； 一 ８ ９ １一 或 轴 １一 辅助 活塞 ；２ 燃 料 （ 燃 气 ） 向 阀 ；３ 辅 助 汽缸 ； １ １一 或 单 １一
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HEV（Hybrid-Electric Vehicle）—混合动力装置
定义
HEV（Hybrid-Electric Vehicle）—混合动力装置。
混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式，优点在于车辆启动和停止时，只靠发电机带动，不达到一定速度，发动机就不工作，因此，便能使发动机一直保持在最佳工况状态，动力性好，排放量很低，而且电能的来源都是发动机，只需加油即可。
分类
混合动力汽车的关键是混合动力系统，它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。
经过十多年的发展，混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展，即集成化混合动力总成系统。
混合动力总成以动力传输路线分类，可分为串联式、并联式和混联式等三种。
串联式动力：串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成，它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统，发动机驱动发电机发电，电能通过控制器输送到电池或电动机，由电动机通过变速机构驱动汽车。
小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮，大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。
当车辆处于启动、加速、爬坡工况况时，发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能；当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时，则由电池组驱动电动机，当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。
串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转，通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。
使发动机避免了怠速和低速运转的工况，从而提高了发动机的效率，减少了废气排放。
但是它的缺点是能量几经转换，机械效率较低。
并联式动力：并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车，发动机与电动机分属两套系统，可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩，在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。
当汽车加速爬坡时，电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力，一旦汽车车速达到巡航速度，汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。
电动机既可以作电动机又可以作发电机使用，又称为电动－发电机组。
由于没有单独的发电机，发动机可以直接通过传动机构驱动车轮，这种装置更接近传统的汽车驱动系统，机械效率损耗与普通汽车差不多，得到比较广泛的应用。
混联式动力：混联式装置包含了串联式和并联式的特点。
动力系统包括发动机、发电机和电动机，根据助力装置不同，它又分为发动机为主和
电机为主两种。
以发动机为主的形式中，发动机作为主动力源，电机为辅助动力源；以电机为主的形式中，发动机作为辅助动力源，电机为主动力源。
该结构的优点是控制方便，缺点是结构比较复杂。
丰田的Prius属于以电机为主的形式。
发展背景
当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病，统计表明在占80％以上的道路条件下，一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％，在市区还会跌至25％，更为严重的是排放废气污染环境。
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。
虽然人们普遍认为未来是电动汽车的天下，但是目前的电池技术问题阻碍了电动汽车的应用。
由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍，远未达到人们所要求的数值，专家估计在10年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车（除非燃料电池技术有重大突破）。
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（Hybrid-ElectricVehicel，缩写HEV）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或动力发电机组。
形象一点说，就是将传统发动机尽量做小，让一部分动力由电池-电动机系统承担。
这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长，动力性好的优点，又可以发挥电动机无污染、低噪声的好处，二者“并肩战斗”，取长补短，汽车的热效率可提高10％以上，废气排放可改善30％以上。