新能源插电式混合动力(增程式)电动汽车培训课件

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以电动方式工作,带动太阳轮旋转,并通过行星架起动发动机。
发动机停车起动模式下总成组件工作情况和行星排转速杠杆模拟图 20
3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例
3.3.1 丰田插电式普锐斯混合动力轿车
停车充电模式 车辆在停车状态下,如果电池 SOC 处于正常值范围内,则发动机、 MG1 和
MG2 都停止工作。如果 SOC 下降到设定值,则控制系统起动发动机,通过动力 分配行星排把发动机动力传递给 MG1 发电,为电池充电。
巡航模式下总成组件的工作情况和行星排转速杠杆模拟图 24
3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例
3.3.1 丰田插电式普锐斯混合动力轿车
加速模式 车辆从定速行驶开始实施加速,在提高发动机功率和 MG1 发电量的同时,
电池也向 MG2提供电能,增大驱动转矩,提升整车驱动能力。
3、
车辆由发动机和电机共同牵引驱动
行车充电模式:当发动机提供的功率大于驱动车辆所需的功率时,一部分功率直接驱动
4、
车辆,另一部分供给电机使其工作在发电机状态,将多余的功率充入电池
5、
再生制动模式:在汽车制动过程中,将一部分制动能量转化为电能并存储在动力电池中,
此时电机充当发电机使用。
14
3.2 插电式混合动力(增程式)电动汽车的结构
混合动力系统中,通常采用电机的输出功率在整个系统输出功 率中占的比重来表示不同程度的混合动力系 。
H pelec 100% ptotal
,式中,Pelec 为电机输出功率;Ptotal 为动力源总功率。
3
3.1 插电式混合动力(增程式)电动汽车的概述
根据混合度的不同,可分为:
① 弱混合动力系统,也称微混合动力系统 H <10%

将纯电动驱动系统和混合动力驱动系统相结合,减少有

1 害气体、温室气体的排放,大大降低整车的燃油消耗,提高

燃油经济性。


动 力
无须配备大容量的动力电池,可以大幅降低制造成本有 2 效延长了电池寿命;降低了成本。



可利用外部公用电网对车载动力电池进行均衡充电,减
车 特 点
3 少对石油的依赖,同时又能改善电厂发电机组效率、削峰填 谷,缓解供电压力。
在减速行星排中,行星架固 定,太阳轮与 MG2 相连,齿圈 与动力分配行星排的齿圈相连。 MG2 的动力经过减速行星排减 速增矩后,也通过过渡齿轮向 主减速器输出。
普锐斯插电式混合动力总成机构组件 19
3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例
3.3.1 丰田插电式普锐斯混合动力轿车
发动机停车起动模式 停车状态下,驱动轮停止转动,动力分配行星排的齿圈也停止转动。 MG1
串联式混合动力系统 10
3.2 插电式混合动力(增程式)电动汽车的结构
3.2.1 串联式结构
串联插电式混合动力系统在早期的城市公交车上应用,该系统可以实现以下工作模式:
电池供电模式
发动机关闭,车辆 驱动能量完全来自 动力电池
1、
发动机 / 发电机供 电模式
当动力电池荷电状 态小于目标 SOC 值 后,动力电池不再 向电动机供电。
停车充电模式下总成组件工作情况和行星排转速杠杆模拟图 21
3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例
3.3.1 丰田插电式普锐斯混合动力轿车
起步和低负荷模式 1 ( SOC 正常) 在电池 SOC 处于正常范围时,系统只靠 MG2 输出驱动力使车辆起步和低负
荷行驶。此时发动机停止工作, MG1 空转不发电。

②在车辆需求功率较大的工况行驶时,动力电池需要高电流放电,电

能损耗大
③在电量低需要充电时,能量总体损失比较大,转化效率低
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3.2 插电式混合动力(增程式)电动汽车的结构
3.2.2 并联式结构 并联式混合系统节油率高于串联式系统,一般在 25%左右,在
一定程度上取代了串联式系统,目前在公交车辆上还有一定应用。
单电机驱动模式:当动力电池 SOC 较大且汽车需求功率较小时,车辆由动力电池单独
1、
提供电能,驱动电动机从而驱动汽车
单发动机驱动模式:当动力电池 SOC 下降到一定目标值且车辆需求功率不大时,车辆
2、
由发动机单独驱动。此时,电机处于关闭状态
混合驱动模式:当车辆需求功率较大,发动机或电机单独驱动无法满足车辆需求功率时,
中度混合(中混)动 力系统该混合动力系 统同样采用了 ISG 系 统。与轻度混合动力 系统的不同之处在采 用的是高压电机,节 油率可以达到 20% ~ 30% 。
插电式混合动 力(增程式)
电动汽车
重度混合动力系统采用 了 272 ~ 650V 的高压电 机,动力系统以发动机 为基础动力,动力电池 为辅助动力。节油率可 以达到 30% -50% 。
② 轻度混合动力系统, H <20% ③ 中度混合动力系统, H <30%
H pelec 100% ptotal
④ 重度混合动力系统,也称全混合动力系统、强混合动力系统, H 一般在 50%
⑤ 插电式混合动力系统包括增程式电动汽车动力系统, H > 50%
4
3.1 插电式混合动力(增程式)电动汽车的概述
并联式混合动力系统其中电 机既可作为电动机使用,也可 作为发电机使用。采用并联式 混合动力系统的汽车有两个独 立的驱动系统,即传统的发动 机驱动系统和电机驱动系统。
并联式混合动力系统 13
3.2 插电式混合动力(增程式)电动汽车的结构
3.2.2 并联式结构
并联式插电式混合动力系统主要有以下五种运行模式:
起步和低负荷模式 1 下总成组件工作情况和行星排转速杠杆模拟图 22
3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例
3.3.1 丰田插电式普锐斯混合动力轿车
起步和低负荷模式 2 ( SOC 低) 在 SOC 下降到设定值时,发动机起动,其输出动力被分成两部分:一部分
直接流向主减速器驱动车辆;另一部分驱动 MG1 发电。 MG1 发出的电能又被分 成两部分:一部分供给 MG2 驱动车辆;另一部分为电池充电。
电能充足的 条件下行驶 时,发动机 不参与工作, 采用电机直 驱,结构简 单
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3.2 插电式混合动力(增程式)电动汽车的结构
3.2.1 串联式结构
根据混合动力系统的混合方式, PHEV 的混合动力系统主要分为 串联式、并联式和混联式 三种类型。
右图系统中有两个电 源,即动力电池和发电机。 这两个电源通过逆变器串 联在回路中,动力的流向 为串联,所以称为串联式 混合动力系统。
不同混合度类型及功能列表
类型
弱混合动力 轻度混合动力
中度混合动力
功能要求
发动机自动起停 发动机自动起停+回馈制动
发动机自动起停+回馈制动+电动辅助
重度混合动力
发动机自动起停+回馈制动+电动辅助+纯电驱动
插电式混合动力 (包含增程式)
发动机自动起停+回馈制动+电动辅助+纯电驱动+电 网充电
5
3.1 插电式混合动力(增程式)电动汽车的概述

②需要搭载变速器,且适合搭载自动变速器
15
3.2 插电式混合动力(增程式)电动汽车的结构
3.2.3 混联式结构 混联式混合系统节油率普遍高于串联式和并联式的系统,一般
在 40% 左右,在乘用车和城市公交车上都有普遍的应用。
混联插电式混合动力系统 无论汽车的运行工况多么复杂、 多变,都能使动力系统工作在 最优状态,实现较好的燃油经 济性和排放性,在 NEDC 循环 工况下,采用该方式汽车的节 油率可达 40% 。
6、
11
3.2 插电式混合动力(增程式)电动汽车的结构
3.2.1 串联式结构
串联式结构的 PHEV 的优缺点是:
①可控制发动机可以工作在其速度 − 转矩图的任何点上

②可控制发动机总是工作在最低油耗区

③在电量充足时,能够完全实现零排放
④动力总成的控制策略简单
①为满足汽车动力性需要匹配较大功率的电动机
插电式混合动力系统 是在以上三种混合动 力系统的基础上发展 起来的一种动力系统, 可以使用家用电源在 夜间用电低谷时为电 池充电,有效平稳电 网波动,也可以利用 外接充电机充电,续 驶里程较大。
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3.1 插电式混合动力(增程式)电动汽车的概述
3.1.1 插电式混合动力电动汽车的概念和特点
插电式混合动力汽车( Plug−in Hybrid Electric Vehicle , PHEV )是指可使用电 力网(包括家用电源插座)对车载可充电动力电池进行充电的混合动力汽车。 纯 电动行驶里程更长,也可以以普通的混合动力汽车方式工作。
2、
混合供电模式
车辆驱动能量同时 来自发动机和动力 电池用于车辆加速 和爬坡行驶工况。
3、
发动机 / 发电机供 电并给电池充电模

发动机的机械能转 化成电能 分 配 给 电 机和动力电池
4、
回馈制动模式
把来自车轮的动能 转化为电能,给动 力电池充电。
5、
电池充电模式
发电机把来自发动 机的机械能转化为 电能给动力电池充 电
8
3.1 插电式混合动力(增程式)电动汽车的概述
3.1.2 增程式电动汽车的概念和特点
增程式电动汽车的概念:是以电能为主要驱动能源、发动机为辅助动力源的一 种兼有外接电源充电和车载自供电功能的电动汽车。
增程式电动汽车的特点:
1、
2、
3、
可以缩小动 力电池的容 量,降低成 本,且增大 了续驶里程
可外接充电, 进能源利用 率高,结构 简单采取电 池扩容的方 式,增加续 驶里程
不同混合度系统对应的功能及按混合度分类的车型。
按照混合度分类的车型 6
3.1 插电式混合动力(增程式)电动汽车的概述
弱混合(弱混)动力系统搭载的 电机功率小,仅靠电机无法使车 辆起步,起步过程需要发动机介 入,是一种初级的混合动力系统。 油率一般为 5% ~10% 。
轻度混合动力系统采用了起动发电一 体机( ISG ),除了能够实现用电机控 制发动机的起停外,还能实现对部分 能量进行回收;发动机的动力可以在 车轮的驱动需求和发电机发电需求之 间进行调节。
混联式混合动力系统 16
3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例
3.3.1 丰田插电式普锐斯混合动力轿车
PHEV 在乘用车和商用车领域都有商业化的示范: 在乘用车领域 以丰田的插电式普锐斯为代表 采用并联式 以比亚迪 F3DM 为代表 在客车领域 以宇通新能源客车为代表
丰田普锐斯汽车插电式车由动力电 池、发动机、混合动力总成(电机 MG1 、 电机 MG2 、动力分配机构及电机减速机 构)、车载充电器、充电用电线、燃油 箱等组成。
普锐斯 PHEV 透视图 17
3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例
3.3.1 丰田插电式普锐斯混合动力轿车
普锐斯车载电源系统采用额定 电压为 345.6V 、电量为 5.2kW ·h 的锰酸锂电池。通过逆变器供电时, 直流电压为 345.6V 升压到 650V, 充电式从 650V 的交流电降压为 345.6V 的直流电。
起步和低负荷模式 2 下总成组件工作情况和行星排转速杠杆模拟图 23
3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例
3.3.1 丰田插电式普锐斯混合动力轿车
巡航模式 车辆在巡航模式下,发动机运转在高效区域,主要以发动机的动力驱动车
辆,发动机动力被动力分配机构分为两路:一路作为驱动力传递给驱动轮;另 一路驱动 MG1 发电,并用该电力驱动 MG2 ,辅助驱动车辆。
普锐斯混合动力系统采用的混 联结构,在此动力系统中,可以同 时使用双擎动力驱动汽车行驶,同 时产生剩余电力还可以再回收。
普锐斯插电式构型
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3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例
3.3.1 丰田插电式普锐斯混合动力轿车
普锐斯动力总成和传递机构 主要由电机 MGI 、电机 MG2 、 动力分配行星排、减速行星排、 过渡齿轮、主减速器和差速器 (未画出)等组成。
新能源电动汽车
—插电式混合动力(增程式)电动 汽车培训课件
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3.1 插电式混合动力(增程式)电动汽车的概述 3.2 插电式混合动力(增程式)电动汽车的结构 3.3 插电式混合动力电动汽车的典型案例 3.4 增程式电动汽车系统及典型案例
2
3.1 插电式混合动力(增程式)电动汽车的概述
插电式混合动力(增程式)电动汽车续驶里程则不受限制,对 电池的性能要求不高。
3.2.2 并联式结构
并联式结构的 PHEV 的优缺点是:
①发动机和电机都可以直接向传动系统提供转矩,不存在多次能量形
优ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
式的转换,因而能量损失较小

②并联式结构存在两个动力源,因此可以匹配额定功率较小的电机、
发动机,制造成本较低
①发动机和驱动轮间还是机械连接,因此发动机的工作点不可能总处

于最佳区域,发动机效率得不到充分发挥
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