混合电动汽车

3.1 HEV的工作过程
HEV采用发动机-发电机和电动驱动系统。 发动机的动力保证HEV正常行驶时所需要的基 本动力。然后采用控制发动机转速范围、降低 发动机的最高转速、保持发动机的稳定均衡地 运转和“开—关”的控制方式，使发动机避开 启动、怠速和转速突然变化时，燃料燃烧不完 全而引起的燃料经济性降低和增加有害气体的 排放。HEV以电动机驱动作为辅助动力。一般 在HEV发动机启动、车辆启动、加速和爬坡时 起作用。同时还起发电机的作用，使发动机的 动能转换为电能，储存到电池组中去。
配备柴油混合动力系统的展示车,左为“标致307混合动力HDi， 右为“雪铁龙C4混合动力HDi。
雪铁龙C4柴油混合动力系统的构成示意图
柴油混合动力系统 1-1.6升Hdi柴油发动机(最大输出功率为66kW) 2-柴油机微粒过 滤器(DPF) 3-”停车-启动”系统 4-电动机(额定功率为16kW) 5- 6速手自一体变速箱 6-逆变器 7-低压电池 8-动力传输管理 单元 9-高压电缆 10-高压镍氢充电电池(288V)
4.3 电机及其控制系统
电动汽车的电机驱动系统目前主要有3 种类型： （1）异步电机驱动系统由于转子十分坚固，适合 于高速运转。 （2）永磁同步电机驱动系统由于运行效率高，控 制相对容易而被广泛应用。 （3）开关磁阻电机驱动系统具有一些很有特色的 优点：电机结构简单、坚固、维护方便甚至免维护， 起动及低速时转矩大电流小，高速恒功率区范围宽、 性能好，使系统总调速范围宽，在宽广的转速及功率 范围内均有高效率（在汽车运行工况下的总体效率高）
3.2按发动机和电动机的不同形式的组合可分为：
(1)串联式混合动力电动汽车（SHEV） (2)并联式混合动力电动汽车（PHEV） (a) 发动机轴动力组合式 (b) 动力组合器组合式 (c) 驱动轮动力组合式 (3)混联式混合动力电动汽车（PSHEV） (a) 动力组合器动力组合式 (b) 驱动轮动力组合式 日本、美国开展了混合动力电动汽车的研究。混 合动力电动轿车多采用并联和混联的结构型式不同， 混合动力电动公共汽车的结构型式以串联为主。
混合电动汽车（HEV）


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电动汽车的概述 电动汽车的特点 电动汽车的分类 混合电动汽车（HEV） 电动汽车的关键技术 电动汽车的结构及工作原理
1 电动汽车的概述
电动汽车是与燃油汽车相对应的，1881年就 出现了电动汽车。在20世纪20年代达到了鼎盛时 期，然而在燃油汽车出现后电动汽车无论在整车 质量、动力性能、行驶里程、机动性和灵活性方 面愈来愈落后于燃油汽车。 在全球温室效应与能源问题逐渐受到各国 政府的重视下，主要国家之污染法规渐趋严格， 因此对低污染车辆之需求势必增加。随着各种高 性能蓄电池和高效率电机不断地出项，使人们把 目光又转向了零污染或超低污染排放的电动汽车。 从20世纪70年代起，新一代电动汽车脱颖而出， 出现了各种高性能的电动汽车。
柴油混合动力系统的驱动系统构成示意图
“雪铁龙C4混合动力HDi”发动机室
4 电动汽车的关键技术
(1)多能源总成控制系统 (2)超级电容器 (3)电机及其控制系统 (4)燃料电池发动机 (5) 动力蓄电池
4.1 多能源总成控制系统
一般都采用嵌入式计算机或高性能单片机作为 主控计算机。就控制器的结构而言，国外主要经 历了两代。第一代为集中式控制系统。用一台计 算机采集电动汽车所有的输入信号，通过处理、 计算然后输出控制信号。第二代为分布式控制系 统。这种方式是根据汽车的布局，在相对输入输 出比较集中的某一部位，用一个高性能单片机， 组成一个相对独立的模块，完成这一部位的信号 采集和控制。
混合动力系统采用以发动机为主动力、利用马达 进行辅助的并联驱动方式。当车速降到60km/h以下时， Stop ＆ Start系统就会停止发动机工作。马达可通 过减速时回收能量来向电池蓄电，当车速在50km/h以 下时仅凭马达行驶。在加速及电池没电时，便会自动 切换至发动机驱动。为了停止发动机工作后仍可凭借 马达行驶，在发动机与马达之间采用了干式离合器。 马达在连续使用时的额定功率为16kW，可产生 80N· m的扭矩。在超车等情况下进行暂时辅助时，最大 输出功率为23kW，最大扭矩为130N· m。马达与逆变器 连接，以210～380V的电压驱动。在车辆后部通常用 于配备备用轮的位臵上配备了由240个电池单元构成 的镍氢充电电池。充电电池的容量为6.5Ah，普通电 压为288V。仅凭马达可持续行驶5km。
5 电动汽车结构与工作原理
电动汽车与普通燃油汽车相比，结构差异较大，工作原 理也有明显的区别。电动汽车与普通汽车的主要区别是动力 源的改变。
6 电动汽车与内燃机汽车的比较
项目 尾气排放 电动汽车 无 燃料电池电 动车 无 混合动力电 动车 少量 内燃机汽车 多
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
在1998 年，通用公司研制出的Gen2 斯特灵混和动力车，使用斯特灵发动机
通用公司Gen2 混合动力样车
3.3 柴油混合动力车
标致雪铁龙集团推出基于“柴油-电力”混合动力的两 款展示车——标致307和雪铁龙C4。这种混合动力车平均百 公里能耗为3.4升柴油，二氧化碳的排放量为每公里90克。 在高速行驶模式下为80g/km，与307及C4的柴油发动机车 型相比，分别减少了28％和45％。柴油混合动力车的燃效 为29.4km/L，比汽油混合动力车提高25％，每100km可节 省1L左右的燃料。 混合动力系统由最大输出功率为66kW的1.6L柴油发动 机、柴油颗粒过滤器（DPF）、起动器兼交流发电机、 “Stop ＆ Start”系统、DC无刷马达、逆变器及镍氢充电 电池构成。该系统配套使用6速手自一体变速箱。
4.2 超级电容器
超级电容器具在混合动力汽车和电动车 停车时，由外接电源箱超级电容器充电时 电容器积聚大量的电荷。然后在车辆行驶 时，其释放电能放电来向驱动电动机提供 电能。在这个过程中没有热和化学反应， 不需要高速旋转的飞轮，不存在对周边环 境的污染，也没有任何噪声，结构简单， 质量轻，体积小，是一种更加理想的储能 器。
4.3 动力蓄电池
目前已在电动汽车上应用的动力蓄电池 主要包括：阀控铅酸电池（VRLA）、镍-镉 电池（Ni-Cd）、镍-锌电池（Ni-Zn）、镍 基电池（Ni-MH）、锌空气电池（Zn/Air）、 铝空气电池、钠硫电池、钠镍氯化物电池 （Na-NiCl2）、锂聚合物电池（LiPolymer）和锂离子电池。
广
高 宽 有 短
较窄
高 宽 有 适中
广
适中 适中 有 较长
窄
低 窄 无 长
3.1 HEV的主要技术组成
(1)发动机 采用四冲程内燃机（包括汽油 机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油 机和柴油机）、转子发动机、燃气轮机和 斯特林发动机等。 (2)电动机 采用直流电动机、交流感应电 动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。 (3)电池 采用不同的蓄电池、燃料电池、 储能器和超级电容器等。
3. 混合电动汽车（HEV）
从世界范围内电动汽车的发展过程看，电动汽车的研究 是从单独依靠蓄电池供电的纯电动汽车开始的。由于纯电动 汽车是单独依靠蓄电池供电的，而目前动力电池的性能和价 格还没有取得重大突破，因此，纯电动汽车的发展没有达到 预期的目的。目前燃料电池研究还没有取得重大突破，燃料 电池电动汽车的发展也受到了限制。 在此情况下，混合动力汽车成为电动汽车开发过程中最 有可能市场化的一种新车型，它将现有内燃机与一定容量的 储能器件通过先进控制系统相组合，可以大幅度降低油耗， 减少污染物排放。国外普遍认为它是投资少、选择余地大、 易于满足未来排放标准和节能目标、市场接受度高的主流清 洁车型，从而引起各大汽车公司的关注。
2 电动汽车的特点
随着能源危机和环境污染的全球两大突出问题 日益严重，特别是随电动汽车自身难点不断解决， 使电动汽车具有更多突出特点。 (1)对环境无污染 (2)节能及能源多样化和综合利用 (3)结构简单和维护使用方便
电动汽车的分类

蓄电池电动汽车（EV） 燃料电池电动汽车（FCEV） 混合电动汽车（HEV）