混合动力PPT课件
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18
18
发动机改进（Engine Modifications ）
Late Intake Valve Closing 进气门延时关闭
阿特金森循环
19
➢ 1800-2400 rpm 效率10%
➢ 扭矩输出
➢ 压缩比13:1（理论）
8.5:1
19
发动机
阿特金森循环
进气门的关闭时间被延迟,因而延迟了实际的压缩行程的开始
31
31
HV电池 (电池模块) – SOC (充电状况) 指示HV电池的充电状况
SOC的充电举例
SOC控制上限
充电过度范围
目标SOC
正常行驶
制动
13
13
驱动力
常规车辆
1st
2nd 3rd 4th 5th
驱动力
车速 全加速
加速
EV 模式驾驶
发动机 + 电动机
最大车速
最大巡航 车速
车速
14
14
混合动力如何省油？
1. 发动机燃烧效率低的时候使用电能； 2. 发动机可以熄火的时候，熄火（等红绿灯、堵车）； 3. 刹车时，动能转化成电能； 4. 对发动机进行改造，牺牲低速性能，提高高速性能（阿特金森循环）； 5. 内燃机技术进步（可变进排气门、低负荷时关闭部门气缸）
23
单轴 并联
电控电动式选 永磁同步电机 换挡执行机构
机械式 变速箱本体
自动离合器
发动机
（电控气动） （可匹配气体机/柴油机）
24
24
单轴 并联
25
25
单轴 并联
电池系统
动力总成控制器
变速箱控制器
电机控制器
发动机ECU
AMT变速箱
驱动电机/发电机
自动离合器
发动机
26
26
混联
发动机
传动桥减震 器
0
低 (Vacuum)
D
C 上止 点气缸容积
压缩开始线 排气损失
B
下止 点
阿特金森循 奥托循
环
环
进气损失 : 阿特金森循环 : 奥托循环
A: 膨胀冲程 B: 排气冲程 C: 进气冲程 D: 压缩冲程
21
21
发动机停机后存在的问题……
➢发电机
如何给蓄电池充电？ …DCDC
➢助力转向
液压、电动液压、电动
能源替代----电能 电能转机械能——成熟
异步电机、永磁同步、磁阻、无刷直流；
电能存储装置——发展中 电池、超级电容；
折衷
混合动力
8
8
二. 混合动力分类
1
串联
2
并联
3
混联
9
9
串联系统
10
发动机
发电机
车轮
电动机
电池
发动机始终工作在高效区
增加了两套大功率电机、电池， 但输出到车轮的功率没有增加
10
并联系统
重。
荷量急剧下降
29
电池如何组成？ 串联+并联
1.2V x 6 格 x 28块 = 201.6V
’03 PRIUS 1.2V x 6 格 x 38 块 = 273.6V
30
30
电池主要参数
容量：Ah 电流对时间积分
SOC：剩余容量占总容量的百分比
主动均衡
BMS
出风口
冷却系统 加热系统
进风口 高压插头
28
28
优点：电压
高、比能高
、循环寿命
长、自放电
率低、无记
忆性、无污
染、能制造
成任意形状
。
缺点：成本
高且需要特
殊的保护电
29
路以防止过
充。
优点：成
熟、廉价
、安全
缺点：能
优点：高能量 比、高功率、 适合大电流放 电、无污染 缺点：价格较
量循环、 使用寿命 、快速充 电等方面 较差且污 染较为严
高，高温下电
转速、扭矩控制
4
石油
油箱 内燃机 “变速箱”--1889
4
如何解决电池的短板？ ---混合动力 依靠发动机提供电能
1905，第一篇混合动力专利
5
5
混合动力汽车发展历史
6
6
石油价格
7
7
如何省油？
发动机方面：
1. 提高发动机热效率 2. 燃料替代--天然气、氢气 3. 增加储能部件—液压蓄能、超级飞轮
跑高速不省油
15
15
自动停止（Auto Stop）
Powerful electric motor/generators 大功率的电动/发电机
Auto-Start
自动启动
ICE(HEV)--Auto Stop 自动停止: ➢Coast-down 汽车下坡 ➢Stop 汽车停止
16
16
再生制动（Regenerative Braking ）
混合动力汽车讨论
1
1
1
混合动力车辆历史
2
混合动力分类
3
混合动力主要部件
4
前景及讨论
2
2
一. 混合动力车辆历史
第一辆车
电动车
时间：1834 发明人：斯塔夫·特鲁夫 国籍：美国 动力：直流电机
内燃机汽车
时间：1886 发明人：卡尔·本茨 国籍：德国 动力：汽油机
3
3
两种能源
电能
电池
容量 充电时间
电机
➢空调、暖风
动力源？ …电动
➢自动变速箱
动力源？ 气动、电动、液压
➢ 空压机
如何给气瓶充气？ …电动
22
22
三. 混合动力主要部件
单轴 并联
发动机---离合器---电机---变速箱--------车轮 电池
伊顿
松正 绿控
商用车
xx
比亚迪 秦
乘用车
乘用车
丰田
普锐斯
凯美瑞
23
混联
发动机+双电机+行星齿轮机构--------车轮 电池
进气门 Open
Close
关闭时间被延迟
上止 点
活塞运动
阿特金森循环 奥托循环
实际压缩行程
实际压缩行程缩短
下止 点
A
B
C
奥托循 阿特金森循
环
环
D
A: 膨胀冲程
B: 排气冲程
C: 进气冲程
D: 压缩冲程
20
20
发动机
阿特金森循环
和奥托循环相比较进气损失和排气损失的减少
阿特金森循环
奥托循环
高
A 气缸压缩 压力 (kPa)
11
发动机 离合器 电机
电池
车轮
变速箱
发动机和电机同时提供动力，扭矩叠加 离合器接合，发动机与电机转速相同
11
混联系统
12
双电机 行星轮结构，无传统的变速箱
12
混和动力汽车更具燃油经济性的原因
HV 电池ห้องสมุดไป่ตู้
动力不足时补充
+
行驶动力
发动机
能量
输出动 力
提供能 量储存
制动能量 回收
-
停止 开始行驶 全加速
MG1
差速器小齿轮 27
动力分配 行星齿轮
马达减速 行星齿轮
组合齿轮单元 油泵
MG2
中间轴齿轮 主减速从动齿轮
27
3.1 电池
不可充电
铅酸
镍氢
锂电池
锌空电池 燃料电池
车辆中普遍 使用
小型充电电池
单元电压 2V 单元电压 1.2V
技术成熟
技术成熟
锰酸锂 钴酸锂 磷酸铁锂
单元电压 3.2v--4.2V
非混合动力汽车刹车时 汽车的动能
热能
混合动力汽车刹车或下坡时 汽车的动能
电能
17
17
发动机改进（Engine Modifications ）
电动机提供辅助动力驱动汽车
体积小、功率小的发动机可应用在HEV Active Fuel Management 智能燃油管理 (非混合动力车在发动机高转速下可应用) Torque-Smoothing 转矩平滑 AFM 模式开始在发动机较低转速下应用
18
发动机改进（Engine Modifications ）
Late Intake Valve Closing 进气门延时关闭
阿特金森循环
19
➢ 1800-2400 rpm 效率10%
➢ 扭矩输出
➢ 压缩比13:1（理论）
8.5:1
19
发动机
阿特金森循环
进气门的关闭时间被延迟,因而延迟了实际的压缩行程的开始
31
31
HV电池 (电池模块) – SOC (充电状况) 指示HV电池的充电状况
SOC的充电举例
SOC控制上限
充电过度范围
目标SOC
正常行驶
制动
13
13
驱动力
常规车辆
1st
2nd 3rd 4th 5th
驱动力
车速 全加速
加速
EV 模式驾驶
发动机 + 电动机
最大车速
最大巡航 车速
车速
14
14
混合动力如何省油？
1. 发动机燃烧效率低的时候使用电能； 2. 发动机可以熄火的时候，熄火（等红绿灯、堵车）； 3. 刹车时，动能转化成电能； 4. 对发动机进行改造，牺牲低速性能，提高高速性能（阿特金森循环）； 5. 内燃机技术进步（可变进排气门、低负荷时关闭部门气缸）
23
单轴 并联
电控电动式选 永磁同步电机 换挡执行机构
机械式 变速箱本体
自动离合器
发动机
（电控气动） （可匹配气体机/柴油机）
24
24
单轴 并联
25
25
单轴 并联
电池系统
动力总成控制器
变速箱控制器
电机控制器
发动机ECU
AMT变速箱
驱动电机/发电机
自动离合器
发动机
26
26
混联
发动机
传动桥减震 器
0
低 (Vacuum)
D
C 上止 点气缸容积
压缩开始线 排气损失
B
下止 点
阿特金森循 奥托循
环
环
进气损失 : 阿特金森循环 : 奥托循环
A: 膨胀冲程 B: 排气冲程 C: 进气冲程 D: 压缩冲程
21
21
发动机停机后存在的问题……
➢发电机
如何给蓄电池充电？ …DCDC
➢助力转向
液压、电动液压、电动
能源替代----电能 电能转机械能——成熟
异步电机、永磁同步、磁阻、无刷直流；
电能存储装置——发展中 电池、超级电容；
折衷
混合动力
8
8
二. 混合动力分类
1
串联
2
并联
3
混联
9
9
串联系统
10
发动机
发电机
车轮
电动机
电池
发动机始终工作在高效区
增加了两套大功率电机、电池， 但输出到车轮的功率没有增加
10
并联系统
重。
荷量急剧下降
29
电池如何组成？ 串联+并联
1.2V x 6 格 x 28块 = 201.6V
’03 PRIUS 1.2V x 6 格 x 38 块 = 273.6V
30
30
电池主要参数
容量：Ah 电流对时间积分
SOC：剩余容量占总容量的百分比
主动均衡
BMS
出风口
冷却系统 加热系统
进风口 高压插头
28
28
优点：电压
高、比能高
、循环寿命
长、自放电
率低、无记
忆性、无污
染、能制造
成任意形状
。
缺点：成本
高且需要特
殊的保护电
29
路以防止过
充。
优点：成
熟、廉价
、安全
缺点：能
优点：高能量 比、高功率、 适合大电流放 电、无污染 缺点：价格较
量循环、 使用寿命 、快速充 电等方面 较差且污 染较为严
高，高温下电
转速、扭矩控制
4
石油
油箱 内燃机 “变速箱”--1889
4
如何解决电池的短板？ ---混合动力 依靠发动机提供电能
1905，第一篇混合动力专利
5
5
混合动力汽车发展历史
6
6
石油价格
7
7
如何省油？
发动机方面：
1. 提高发动机热效率 2. 燃料替代--天然气、氢气 3. 增加储能部件—液压蓄能、超级飞轮
跑高速不省油
15
15
自动停止（Auto Stop）
Powerful electric motor/generators 大功率的电动/发电机
Auto-Start
自动启动
ICE(HEV)--Auto Stop 自动停止: ➢Coast-down 汽车下坡 ➢Stop 汽车停止
16
16
再生制动（Regenerative Braking ）
混合动力汽车讨论
1
1
1
混合动力车辆历史
2
混合动力分类
3
混合动力主要部件
4
前景及讨论
2
2
一. 混合动力车辆历史
第一辆车
电动车
时间：1834 发明人：斯塔夫·特鲁夫 国籍：美国 动力：直流电机
内燃机汽车
时间：1886 发明人：卡尔·本茨 国籍：德国 动力：汽油机
3
3
两种能源
电能
电池
容量 充电时间
电机
➢空调、暖风
动力源？ …电动
➢自动变速箱
动力源？ 气动、电动、液压
➢ 空压机
如何给气瓶充气？ …电动
22
22
三. 混合动力主要部件
单轴 并联
发动机---离合器---电机---变速箱--------车轮 电池
伊顿
松正 绿控
商用车
xx
比亚迪 秦
乘用车
乘用车
丰田
普锐斯
凯美瑞
23
混联
发动机+双电机+行星齿轮机构--------车轮 电池
进气门 Open
Close
关闭时间被延迟
上止 点
活塞运动
阿特金森循环 奥托循环
实际压缩行程
实际压缩行程缩短
下止 点
A
B
C
奥托循 阿特金森循
环
环
D
A: 膨胀冲程
B: 排气冲程
C: 进气冲程
D: 压缩冲程
20
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发动机
阿特金森循环
和奥托循环相比较进气损失和排气损失的减少
阿特金森循环
奥托循环
高
A 气缸压缩 压力 (kPa)
11
发动机 离合器 电机
电池
车轮
变速箱
发动机和电机同时提供动力，扭矩叠加 离合器接合，发动机与电机转速相同
11
混联系统
12
双电机 行星轮结构，无传统的变速箱
12
混和动力汽车更具燃油经济性的原因
HV 电池ห้องสมุดไป่ตู้
动力不足时补充
+
行驶动力
发动机
能量
输出动 力
提供能 量储存
制动能量 回收
-
停止 开始行驶 全加速
MG1
差速器小齿轮 27
动力分配 行星齿轮
马达减速 行星齿轮
组合齿轮单元 油泵
MG2
中间轴齿轮 主减速从动齿轮
27
3.1 电池
不可充电
铅酸
镍氢
锂电池
锌空电池 燃料电池
车辆中普遍 使用
小型充电电池
单元电压 2V 单元电压 1.2V
技术成熟
技术成熟
锰酸锂 钴酸锂 磷酸铁锂
单元电压 3.2v--4.2V
非混合动力汽车刹车时 汽车的动能
热能
混合动力汽车刹车或下坡时 汽车的动能
电能
17
17
发动机改进（Engine Modifications ）
电动机提供辅助动力驱动汽车
体积小、功率小的发动机可应用在HEV Active Fuel Management 智能燃油管理 (非混合动力车在发动机高转速下可应用) Torque-Smoothing 转矩平滑 AFM 模式开始在发动机较低转速下应用