任务一、混合动力汽车概念与分类.pptx
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1、 在上次学习纯电动汽车概念与原理时,小李也听到有混合动力汽车的介绍,什么事混合动力汽车,小李很感兴趣。任务引入学习目标知识目标:1.描述出混合动力汽车的基本结构;知识目标 1.描述出混合动力汽车的结构特点;2.掌握混合动力汽车的布置及参数;学习内容辅助系统(或称辅助模块)包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶室显示操纵台和各种辅助装置等。各个装置的功能与传统汽车上的基本相同,其结构原理根据纯电动汽车的特点和需求有所区别。随着全球汽车工业的迅猛发展,石油资源供应的日趋紧张,世界各国积极寻求代用燃料或者减少燃油的消耗量,大力开发新型节能环保汽车,目前混合电动汽车的发展就是按照这样的发展逻辑而产生的,如
2、图4-1所示。图4-1 混合电动汽车的发展一、电动汽车一、电动汽车电动汽车指以电机驱动电机驱动,从车载电源获得动力,并且满足道路交通安全法规的车辆。根据电动汽车科技发展“十二五”专项规划,电动汽车按动力电气化水平分为两类:称为“纯电驱动”电动汽车,例如纯电动汽车、插电式电动汽车、增程式电动汽车以及燃料电池电动汽车);另一类是动力蓄电池容量较小,大部分工况下主要由内燃机提供驱动功率的电动汽车(称为常规混合动力电动汽车)。这表明常规混合动力汽车不是新能源汽车,实际上是一种节能汽车,它还没有改变用内燃机做主驱动的设计(1 1)混合动力车辆的基本概念)混合动力车辆的基本概念 根据国际能源组织(IEA)
3、的有关文献,“能量与功率传送路线”具有如下特点的车辆称为混合动力车辆如下特点的车辆称为混合动力车辆:传送到车轮推进车辆运动的能量,至少来自两种不同的能量转换装置;这些能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置吸取能量;从储能装置流向车轮的这些通道,至少有一条是可逆的。如果可逆的储能装置供应的是电能时,则称作混合动力电动车。(2 2)混合动力电动汽车的发展)混合动力电动汽车的发展1.国外混合动力汽车的技术发展状况2 2)欧美等国欧美等国 美国的新能源汽车发展的核心是可再生生物能源汽车。由于国内各种力量的博弈,美国近三任总统对未来节能与新能源汽车的重点发展方向摇摆不定。克林顿政府制定了PNGV计划
4、,提出重点发展混合动力电动汽车。而布什政府上台后,又提出了Freedom CAR计划,要重点发展燃料电池电动汽车。1 1)日本)日本 从目前世界范围内的整个形势来看,日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一,特别是在发展混合动力电动汽车方面,日本居世界领先地位。2.我国混合动力汽车的发展现状 3 3)欧盟促进新能源汽车产业发展)欧盟促进新能源汽车产业发展的概况的概况 欧盟的产业政策基本上都是导向欧盟的产业政策基本上都是导向性的,通过提出普遍的新能源产业性的,通过提出普遍的新能源产业目标或发展方向,来引导各国新能目标或发展方向,来引导各国新能源汽车产业的发展。源汽车产业的发展。欧盟更加侧
5、重于温室气体减排战欧盟更加侧重于温室气体减排战略,将满足日益严格的二氧化碳排略,将满足日益严格的二氧化碳排放限制要求作为发展新能源汽车的放限制要求作为发展新能源汽车的主要驱动力。欧盟选择性地开展新主要驱动力。欧盟选择性地开展新能源汽车研究,主攻柴油机、生物能源汽车研究,主攻柴油机、生物燃料、氢燃料的市场化。在替代燃燃料、氢燃料的市场化。在替代燃料开发应用的发展方向上,生物燃料开发应用的发展方向上,生物燃料和氢燃料汽车是重点,但近期对料和氢燃料汽车是重点,但近期对于电动汽车给予高度关注于电动汽车给予高度关注 目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发,多数以混合动力电动客车为主。一汽研发的
6、红旗HQ3于2006年投产;而广州本田更是紧跟丰田的步伐,也推出了多款混合动力车;上汽集团与通用签署协议,将联手开发混合动力轿车和公交客车;上海别克君越eco-hybrid油电混合动力车是国内第一款中高档量产混合动力车型。二、按结构布置形式分类二、按结构布置形式分类(1)串联式混合动力电动汽车(Series Hybrid Electric Vehicle,SHEV);(2)并联式混合动力电动汽车(Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV);(3)混联式混合动力电动汽车(Parallel Series Hybrid Electric Vehicle,PSHEV)
7、。(1)串联式混合动力汽车(SHWV)串联式混合动力汽车(SHWV)以电动机作为驱动装置,发动机作为辅助动力装置,以提高行驶里程。由图4-2(左图)可以看出,串联式混合动力汽车动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成,它们之间用串联的方式组成的动力单元系统,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。图 4-2 串联式混合动力系统结构及动力流传递线路图 发动机只作为动力源驱动发电机发电,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,驱动系统只是电动机。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。在
8、这种联结方式下,电池就象一个水库,只是调节的对象不是水量,而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节,从而保证车辆正常工作。当车辆处于启动、加速、爬坡工况时,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。整体工作过程如图4-3所示。图 4-3 串联式混合动力系统结构图 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
9、了废气排放。但是它的缺点是能量转换步骤较多,机械效率较低。典型的有丰田公司的Coaster、及法国雷诺的Espace,如图4-4所示。图 4-4 法国雷诺的Espace(左图)丰田公司的Coaster(右图)下面对混合动力汽车的不同工况的能量流动路线进行具体分析:在市区行驶时,如果电池完全充满,则选用纯电池驱动方式。传动系统能量流如图4-5所示。图 4-5 电池驱动串联式传动系统能量流当电池电量较低时,发动机被启动,并将其设置在最大功率工作点上,发动机输出的功率与汽车所需功率的差值将通过发电机为电池充电。如图4-6所示。图 4-6 电池充电时串联式传动系统能量流当汽车发动机提供的最大功率低于汽
10、车所需的功率时,电池将提供这部分差额功率。如图4-7所示。图4-7 混合动力时串联式传动系统能量流在刹车或减速时,电动机起到发电机的作用,使部分动能转化为电能存储在电池里。如图4-8所示。图4-8 制动时,串联式传动系统能量流 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。串联式混合动力驱动系统的三种基串联式混合动力驱动系统的三种基本控制模式本控制模式(1)主要利用电池来驱动车辆,仅当SO
11、C降低到最小限值时,发动机才起动,发动机在最高效率区以输出恒定功率的方式工作,当SOC回升到最大限值时发动机关机。(2)“负荷跟随”控制模式。(3)上述两种控制模式的一个折中方案。串联式混合动力驱动系统的三种基本控制模式,可以参考图4-9理解1-电流转换器 2-充电器 3-驱动电动机 4-动力蓄电池 5-中央控制器 6-发电机 7-发动机图图4-9 4-9 通用汽车公司的通用汽车公司的Series-SHEVSeries-SHEV结构布结构布置置(2 2)并联式混合动力汽车()并联式混合动力汽车(PHEVPHEV)PHEV采用发动机和电动机两套驱动系统。可采用发动机单独驱动、电动机单独驱动或发动
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