論文(混合動力汽車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理).ppt

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1、,淺析混合動力汽車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理,09汽服郭永強,,摘要 全球能源及環(huán)境問題日益突出，一方面?zhèn)鹘y(tǒng)的燃油發(fā)動機車輛廢氣排放對空氣造成嚴重污染；另一方面石油資源作為不可再生能源日益緊缺，地球上的石油資源總有一天會枯竭，若沒有新能源或代替能源，到那時汽車將寸步難行，為此替代燃油發(fā)動機汽車已經(jīng)成為現(xiàn)代汽車研發(fā)方向的重點，例如氫能源汽車、燃料電池汽車等。但以目前的條件和實用性來看，具備商業(yè)化運作條件的只有混合動力汽車（Hybrid Electric Vehicle，簡稱HEV）。混合動力汽車（亦稱復合動力汽車，英文為 Hybrid Power Automobile）是指車上裝有兩個以上動力源：蓄電

2、池、燃料電池、太陽能電池、內(nèi)燃機的發(fā)電機組，當前復合動力汽車一般是指內(nèi)燃機車發(fā)電機，再加上蓄電池的汽車?；旌蟿恿ζ嚨膯柺澜o人類帶來了諸多好處，不僅石油消耗減少了，環(huán)境問題也得以改善，由于混合動力汽車在節(jié)能和降低排放污染方面的明顯優(yōu)勢，因而受到很大的重視，研制開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的進程相當快。本文重點闡述了混合動力汽車的結(jié)構(gòu)特點、工作原理，并分析介紹了混合動力汽車的控制策略、其優(yōu)缺點、技術難題。 關鍵詞：混合動力汽車，結(jié)構(gòu)，原理，控制策略,,目錄 1 緒論 2 混合動力汽車的簡介與分類 2.1混合動力汽車的簡介 2.2混合動力汽車系統(tǒng)的分類 3 混合動力汽車的結(jié)構(gòu)與原理 3.1 混合動力汽車的節(jié)能機理

3、 3.2 串聯(lián)式混合動力汽車（SHEV） 3.3 并聯(lián)式混合動力汽車（PHEV） 3.4 混聯(lián)式混合動力汽車（PSHE） 4 混合動力汽車的策略 4.1 混合動力系統(tǒng)的控制策略 4.2 混合動力能量管理策略 5 混合動力汽車優(yōu)缺點分析及技術難點 5.1 串聯(lián)式混合動力汽車的優(yōu)缺點分析 5.2 并聯(lián)式混合動力汽車的優(yōu)缺點分析 5.3 混聯(lián)式混合動力汽車的優(yōu)缺點分析 5.4 混合動力汽車的關鍵技術 結(jié)語 參考文獻 ,研究背景 隨著全球能源短缺，環(huán)境問題的日益突顯，開發(fā)利用新能源無疑是長久發(fā)展的出路之一。為此世界各國和各大汽車公司紛紛研究與開發(fā)新型高效能汽車，例如氫能源汽車、電動汽車、太陽能汽車

4、等。這些新型汽車的開發(fā)能有效減少有害氣體的排放，改善生活環(huán)境，還可以減少人類對石油資源的依賴。雖然這些新型汽車有很多優(yōu)勢，但還有許多不完善之處，例如：制造、運輸?shù)缺容^困難、成本高、投資大。然而，混合動力汽車作為節(jié)能化、環(huán)?；男滦蛣恿ο到y(tǒng)的現(xiàn)代化汽車，早已是現(xiàn)代汽車發(fā)展道路上的重要話題?；旌蟿恿ζ囃瑫r裝備兩種動力來源熱動力源（由傳統(tǒng)的內(nèi)燃機產(chǎn)生）與電動力源（電池與電動機）的汽車。通過在混合動力汽車上加裝使用電動機，使得動力系統(tǒng)可以按照整車的實際運行工況進行靈活調(diào)控，而發(fā)動機保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，從而降低油耗，減少有害氣體的排放。其優(yōu)點在于車輛啟動、停止時只靠發(fā)電機帶動，達不到一定速

5、度發(fā)動機則不工作，因此便能使發(fā)動機一直保持在最佳工作狀態(tài)，即動力性好、排放低。比較而言，在這傳統(tǒng)的內(nèi)燃機與新型能源汽車的過渡期間，混合動力汽車更適合社會發(fā)展和人類生活的需求。,一 、混合動力汽車的簡介與分類1.1 混合動力汽車的簡介 混合動力汽車（Hybrid Electrical Vehecle，簡稱HEV）是指由兩種或兩種以上不同類型的動力源聯(lián)合驅(qū)動的車輛，車輛的行駛動力依據(jù)車輛行駛狀態(tài)由單個動力源單獨或多個動力源共同提供，其中至少有一種能提供電能的汽車?；旌蟿恿ζ嚲褪窃诩冸妱悠嚿霞友b一套內(nèi)燃機，其目的是減少汽車的污染，提高純電動汽車的行駛里程。,,1.2 混合動力汽車的分類 混合動

6、力系統(tǒng)有多種分類方式。依據(jù)混合方式的不同，混合動力汽車系統(tǒng)可以分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種類型；依據(jù)混合程度不同，混合動力系統(tǒng)還可以分為弱混合動力、輕度混合動力、中度混合動力、重度混合動力、插電混合動力五類； 按混合方式分類 根據(jù)混合動力驅(qū)動的混合方式，混合動力汽車主要分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三類。 1.串聯(lián)式混合動力汽車（Series Hybrid Electric Vehicle,SHEV） 串聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機、發(fā)電機、電機控制器、電動機和動力電池組成。 圖 1-1 串聯(lián)型Plug-in HEV動力系統(tǒng)簡圖 如圖1-1所示，串聯(lián)型Plug-in HEV 的特點是：發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電

7、，電能通過電機控制器直接輸送給電動機，由電動機產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動汽車。在發(fā)動機與驅(qū)動橋之間通過電能實現(xiàn)動力傳遞。,2.并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)（Parallel Hybrid Electric Vehicle,PHEV） 并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機、變速器、電機、電機控制器和動力電池組成，其中電機可作為電動機使用，也可作為發(fā)電機使用。采用并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)的汽車有兩個獨立的驅(qū)動系統(tǒng)，即傳統(tǒng)的發(fā)動機驅(qū)動系統(tǒng)和電機驅(qū)動系統(tǒng)。車輛驅(qū)動力由發(fā)動機和電機同時或單獨供給，也就是說，兩個動力系統(tǒng)既可以同時協(xié)調(diào)工作，也可以各自單獨工作來驅(qū)動汽車。兩個動力系統(tǒng)同時工作時，以機械方式實現(xiàn)動力耦合，動力的流動方向為并聯(lián)，

8、所以稱為并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。,圖 1-2 并聯(lián)型Plug-in HEV動力系統(tǒng)簡圖,3.混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)（Series/Parallel Hybrid Electric Vehicle） 混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)由發(fā)動機、動力分配機構(gòu)、發(fā)電機、電機控制器、電動機和動力電池組成。發(fā)動機的動力經(jīng)過動力分配器后分成兩部分，一部分直接驅(qū)動車輛，形成機械傳輸通道；另一部分帶動發(fā)電機發(fā)電，所產(chǎn)生的電能通過電機控制器提供給電動機驅(qū)動車輛，形成電力傳輸通道。通過調(diào)整發(fā)電機轉(zhuǎn)速，可以控制機械傳輸通道和電力傳輸通道的動力分配比例。這個系統(tǒng)具有雙重特征，一是電力傳輸通道和動力電池之間以電方式實現(xiàn)動力耦合，動力的流向為

9、串聯(lián)；二是機械傳輸通道和電動機之間以機械方式實現(xiàn)動力耦合，動力的流向為并聯(lián)，所以稱為混聯(lián)式混合動力系統(tǒng)。,圖 1-3 混聯(lián)型Plug-in HEV動力系統(tǒng)簡圖,1.2.2 按混合程度分類 在混合動力系統(tǒng)中，根據(jù)電動機的輸出功率在整個系統(tǒng)輸出功率中所占比例，可以分以下五類：弱混合動力（也稱微混合動力）、輕度混合動力、中度混合動力、重度混合動力（也稱全混合動力，強混合動力）、插電式混合動力。其混合度不同，功能要求也有差別。 （1）弱混合動力系統(tǒng) 這種混合動力系統(tǒng)對傳統(tǒng)發(fā)動機的起動機進行了改造，形成了由帶傳動的發(fā)電起動一體式電機（BSG）。該電機用來控制發(fā)動機快速起停，因此可以取消發(fā)動機的怠速過

10、程，降低了油耗和排放。 （2）輕度混合動力系統(tǒng) 該混合動力系統(tǒng)采用了集成起動電機（ISG）。輕混合動力系統(tǒng)除了能夠?qū)崿F(xiàn)用電機控制發(fā)動機的起停外，還能夠在車輛制動和下坡工況下，實現(xiàn)對部分能量進行回收。 （3）中度混合動力系統(tǒng) 該混合動力系統(tǒng)同樣采用了ISG系統(tǒng)。中混合動力系統(tǒng)采用的是高壓電機，在汽車加速或者大負荷工況時，電動機能夠輔助發(fā)動機驅(qū)動車輛，補充發(fā)動機本身動力輸出的不足，提高整車性能。 （4）重度混合動力系統(tǒng) 重度混合動力系統(tǒng)采用了272-650V的高壓電機，混合度可以達到50%以上，在城市循環(huán)工況下節(jié)油率可以達到30%-50%。 （5）插電式混合動力系統(tǒng) 插電式混合動力汽車（P

11、lug-in Hybrid Electric Vehicle,PHEV）是可以利用電網(wǎng)對動力電池充電的混合動力汽車，可以使用純電動模式驅(qū)動車輛行駛，且純電動行駛里程較長；電能不足時，車輛仍可以重度混合模式行駛。,二 混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理 2.1 混合動力汽車的節(jié)能機理 1.混合動力汽車的節(jié)能途徑 1）混合動力汽車可以從以下四個方面達到節(jié)能目的: 2）選擇較小的發(fā)動機，從而提高發(fā)動機的負荷率。 3）改善控制策略使發(fā)動機工作在高效率區(qū)，以改善整車的燃油消耗。 4）發(fā)動機具有取消怠速和高速斷油的功能，以節(jié)省燃油消耗。 具有再生制動能量回收功能。,2.2 串聯(lián)式混合動力汽車（SHEV）

12、串聯(lián)式混合動力模式由發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電動機三大動力組成，發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電機采用“串聯(lián)”的方式組成SHEV的驅(qū)動系統(tǒng)。 （一）串聯(lián)式混合動力的結(jié)構(gòu) 串聯(lián)式混合動力的結(jié)構(gòu)如下圖所示。它由發(fā)動機、發(fā)電機和驅(qū)動電動機三大動力總成組成，它們采用“串聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。,圖2-1 串聯(lián)式簡圖,（二）串聯(lián)式混合動力的工作原理 在車輛行駛之初，蓄電池組處于電量飽和狀態(tài)，其能量輸出可以滿足車輛要求，輔助動力系統(tǒng)不需要工作，蓄電池輸出的直流電經(jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電動機、驅(qū)動電動機輸出的轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器、傳動軸及驅(qū)動橋驅(qū)動車輪。蓄電池組電量低于60%時，輔助動力系統(tǒng)起動，為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量的

13、同時，還給蓄電池組進行充電。當車輛能量需求較大時，輔助動力系統(tǒng)與蓄電池組同時為驅(qū)動系統(tǒng)提供能量，發(fā)動機-發(fā)電機組產(chǎn)生的交流電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷麟姾碗姵剌敵龅闹绷麟娊?jīng)控制器變?yōu)榻涣麟姾蠊┤腧?qū)動電動機。 由于蓄電池組的存在，使發(fā)動機工作在一個相對穩(wěn)定的工況，使其排放得到改善。 （三）串聯(lián)式混合動力的結(jié)構(gòu)特點 1）發(fā)動機和發(fā)電機組成的輔助動力單元一起工作產(chǎn)生所需的電能。發(fā)動機和發(fā)電機之間的機械連接裝置中不需要離合器。 2）發(fā)動機輸出的機械能首先通過發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化后的電能一部分用來給蓄電池充電，另一部分經(jīng)由電動機和機械傳動裝置驅(qū)動車輪。 3）單條驅(qū)動線路，兩個電機，只有牽引電動機驅(qū)動汽車

14、行駛，而發(fā)動機僅用于帶動發(fā)電機發(fā)電，與驅(qū)動輪無機械連接，不直接驅(qū)動車輛。在兩個電機種，一個電機用于驅(qū)動和能量回饋，另一個電機專門用于發(fā)電。 4）屬于內(nèi)燃機輔助型的電動汽車，用于增加電動汽車的續(xù)駛里程。,2.3 并聯(lián)式混合動力汽車（PHEV） 并聯(lián)式混合動力汽車由發(fā)動機、電動/發(fā)電機或驅(qū)動電動機兩大動力總成組成。發(fā)動機、電動/發(fā)電機或驅(qū)動電動機采用“并聯(lián)”的方式組成PHEV的驅(qū)動系統(tǒng)。 （一）并聯(lián)式混合動力的結(jié)構(gòu) 并聯(lián)式混合動力是由發(fā)動機與電動機、發(fā)動機或驅(qū)動電機兩大動力總成組成。如圖2-2所示，它們采用“并聯(lián)”的方式組成驅(qū)動系統(tǒng)。電動機的動力要與車輛驅(qū)動系統(tǒng)相結(jié)合： （1）在發(fā)動機輸出軸

15、處進行組合； （2）在變速器（包括驅(qū)動橋）處進行組合； （3）在驅(qū)動橋處進行組合；,圖2-2 并聯(lián)式簡圖,（二）并聯(lián)式混合動力的工作原理 圖2-2所示，是一種電動機的動力在驅(qū)動輪處進行組合的驅(qū)動輪動力組合式PHEV，其驅(qū)動模式為： （1）以發(fā)動機驅(qū)動為基本驅(qū)動模式，獨立驅(qū)動后驅(qū)動輪； （2）驅(qū)動電動機為輔助驅(qū)動模式，能獨立驅(qū)動前驅(qū)動輪； 在混合驅(qū)動時，發(fā)動機驅(qū)動的后輪動力與驅(qū)動電機驅(qū)動的前輪動力進行組合，成為混合四驅(qū)動模式。 （三）并聯(lián)式混合動力的結(jié)構(gòu)特點 兩條驅(qū)動線路：內(nèi)燃機和電動機都可以通過各自的驅(qū)動線路驅(qū)動車輪。 2）三種基本驅(qū)動模式：發(fā)動機單獨驅(qū)動、電動機單獨驅(qū)動、發(fā)動機和電動機混合

16、驅(qū)動。 3）屬于電力輔助型的燃油汽車，可以降低排放和燃油消耗。 4）當發(fā)動機提供的功率大于驅(qū)動車輛所需的功率或者再生制動時，電動機工作在發(fā)電機狀態(tài)，將多余的能量充入蓄電池。,2.4 混聯(lián)式混合動力汽車（PSHEV） 混聯(lián)式混合動力汽車綜合了SHEV和PHEV的結(jié)構(gòu)特點，由發(fā)動機、電動-發(fā)電機和驅(qū)動電動機三大動力總成組成。 （一）混聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu) PSHEV是綜合SHEV和PHEV結(jié)構(gòu)特點組成的，由發(fā)動機、電動機或發(fā)動機和驅(qū)動電機三大動力總成組成。電動機的動力要與車輛驅(qū)動系統(tǒng)相適應，可以在變速器（包括驅(qū)動橋）處進行組合，也可以在驅(qū)動輪處進行組合。如圖2-3所示。,圖2-3 混聯(lián)式簡圖,（

17、二）混聯(lián)式混合動力汽車的工作原理 圖2-3所示的是一種發(fā)動機的動力與驅(qū)動電動機的動力在驅(qū)動輪處進行組合的方式，其驅(qū)動模式為： （1）以發(fā)動機驅(qū)動為基本驅(qū)動模式，帶動電動機/發(fā)動機，并獨立驅(qū)動后驅(qū)動輪； （2）以驅(qū)動電動機為輔助驅(qū)動模式，能獨立驅(qū)動前驅(qū)動輪。 在混合驅(qū)動時，發(fā)動機驅(qū)動的后輪動力與驅(qū)動電動機驅(qū)動的前輪動力進行組合，成為混合四輪驅(qū)動模式。 （三）混聯(lián)式混合動力汽車的結(jié)構(gòu)特點 與串聯(lián)式和并聯(lián)式混合動力汽車比較，混聯(lián)式混合動力汽車的機構(gòu)特點如下： 1）將串聯(lián)式混合動力汽車和并聯(lián)式混合動力汽車相結(jié)合，具有兩者的優(yōu)點。 2）與串聯(lián)式混合動力汽車相比，增加了機械動力的傳遞路線。

18、 3）與并聯(lián)式混合動力汽車相比，增加了電能的傳輸路線。 混聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和控制方式充分發(fā)揮了串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點，能夠使發(fā)動機、發(fā)電機、電動機等部件進行更多的優(yōu)化匹配，從而在結(jié)構(gòu)上保證了在更復雜的工況下使系統(tǒng)工作在最優(yōu)狀態(tài)，因此更容易實現(xiàn)排放和油耗的控制目標。,三 混合系統(tǒng)的策略 3.1 混合系統(tǒng)的控制策略 由于各種混合動力汽車結(jié)構(gòu)上的差異，因而需要不同的控制策略來調(diào)節(jié)和控制功率流在不同元件間的流動，其目的是為了實現(xiàn)最佳的燃油經(jīng)濟性、最低的排放和較好的驅(qū)動性能等。混合動力汽車控制策略的設計主要考慮以下幾點： 1）優(yōu)化發(fā)動機的工作點：基于最佳燃油經(jīng)濟性，根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速特性曲線確

19、定最佳工作點。 2）優(yōu)化發(fā)動機的工作曲線：如果發(fā)動機需要發(fā)出不同的功率，相應的最優(yōu)工作點就構(gòu)成了發(fā)動機的最優(yōu)工作曲線。 3）優(yōu)化發(fā)動機的工作區(qū)：在轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速特性曲線上，發(fā)動機有一個首選的工作區(qū)，在此工作區(qū)內(nèi)，發(fā)動機的效率較高。 4）最小的發(fā)動機動態(tài)波動：緩慢調(diào)整發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速以減小發(fā)動機波動，避免由于發(fā)動機的動態(tài)波動帶來的燃油經(jīng)濟惡化。 5）限值發(fā)動機最低轉(zhuǎn)速：當發(fā)動機低速運行時，燃油效率很低，因而當發(fā)動機轉(zhuǎn)速低于設定的限值時，應關閉發(fā)動機。 6）適當減少發(fā)動機的起停次數(shù)：過于頻繁地起停發(fā)動機，會引起油耗和排放惡化。,7）合適的動力電池荷電狀態(tài)：動力電池的容量須保持在適當?shù)乃?，以?/p>

20、在汽車加速時提供足夠的功率，在汽車制動或下坡時能回收能量。若動力電池的容量過高，應關閉發(fā)動機或怠速運轉(zhuǎn)。 8）安全的動力電池電壓：在放電、發(fā)電機充電和制動回收充電時，動力電池的電壓會發(fā)生很大的變化，應避免動力電池電壓過低或過高，否則動力電池會產(chǎn)生永久性破損。 9）分工適當：在驅(qū)動循環(huán)中，發(fā)動機和動力電池應合理分擔汽車所需功率。 10）合理確定純電動模式運行條件：依據(jù)車速、電池荷電狀態(tài)、汽車加速踏板開度等信息確定合理的發(fā)動機起停條件。 11）最大限度地回饋汽車制動能量：依據(jù)車速、汽車加速踏板和制動踏板等信息確定能量回饋的功率。 12）附件系統(tǒng)的控制：依據(jù)實時溫度，控制發(fā)動機、電機及電池

21、冷卻風扇的轉(zhuǎn)速。 13）工作模式平穩(wěn)轉(zhuǎn)換：在純電動模式驅(qū)動、混合動力模式和汽車減速制動等工作模式轉(zhuǎn)換時，應保證過渡平穩(wěn)。,3.2 混合動力的能量管理策略 混合動力汽車具有兩個以上的動力源，因此為了解決混合動力汽車多動力源所引起的模式切換和動力分配，需要引入一個能量管理系統(tǒng)對系統(tǒng)的能量流動進行合理的分配。 （一）電動機輔助控制策略 電動機輔助控制策略（Electric Assisted Control Strategy）。電動機輔助的能力控制策略采用發(fā)動機作為主動力源，電動機和蓄電池協(xié)助提供峰值功率。這種控制策略容易對發(fā)動機工況進行優(yōu)化。與發(fā)動機相比，電動機相應快、控制靈敏，容易實現(xiàn)不

22、同的控制方法。這種控制策略在大多數(shù)并聯(lián)式混合動力系統(tǒng)中采用。 （二）優(yōu)化ICE曲線控制策略 優(yōu)化ICE曲線控制策略（Optimum ICE Curve Control Strategy）。優(yōu)化ICE 曲線控制策略從靜態(tài)條件下的發(fā)動機萬有特性出發(fā)，將一定發(fā)動機轉(zhuǎn)速和一定負荷下發(fā)動機的最低燃油消耗點連成一條線，也就是靜態(tài)條件下發(fā)動機的最佳工作曲線。在這種模式下，發(fā)動機在需求功率或轉(zhuǎn)矩高于某個限值時才會工作。同時，只有在極限情況下（如當需求功率超過了蓄電池的最大功率調(diào)節(jié)能力時），才會調(diào)整發(fā)動機的工作點。這種控制策略借鑒了傳統(tǒng)汽車的控制經(jīng)驗，側(cè)重于發(fā)動機局部最優(yōu)。,四 混合動力汽車的優(yōu)缺點分析及技

23、術難點 4.1 串聯(lián)式混合動力汽車的優(yōu)缺點分析 1.串聯(lián)式混合汽車的優(yōu)點 1）以動力電池組為基本能源，可實現(xiàn)“零污染”狀態(tài)行駛。發(fā)動機-發(fā)電機組所發(fā)出的電能向動力電池組充電，用于補充動力電池組的電能，或直接供給驅(qū)動電動機，以延長續(xù)駛里程。 2）發(fā)動機-發(fā)電機組中的發(fā)動機與驅(qū)動輪之間沒有機械上的連接，因此能夠保證在穩(wěn)定、高效、低污染的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，將有害氣體排放控制在最低范圍。此外，還可采用燃氣輪機、轉(zhuǎn)子發(fā)動機等其他類型的發(fā)動機，進一步降低燃料消耗和有害氣體的排放。 3）趨近于純電動汽車，只有電動機驅(qū)動車輛。因為電動機具有較為理想的轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速特性，所以驅(qū)動系統(tǒng)不需要多擋傳動裝置，從

24、而使結(jié)構(gòu)大為簡化，進而降低成本。 4）發(fā)動機與車輪之間在機械上完全解耦，總體結(jié)構(gòu)較簡單，易于控制。發(fā)動機-發(fā)電機組和電動機之間沒有機械聯(lián)系，在車上布置時有較大的自由度。,2.串聯(lián)式混合動力汽車的缺點 1）電動機驅(qū)動功率必須能夠克服車輛在行駛過程中的最大阻力，故要求電動機功率較大，外形尺寸較大，質(zhì)量較大。由于電動機不經(jīng)常在滿負荷狀態(tài)下工作，因此效率較低。要求動力電池組容量較大，同時還需要較大功率的發(fā)動機-發(fā)電機組，加上龐大的動力電池組，整車外形尺寸較大，質(zhì)量較大，在中小型車上布置有困難，較適合應運于大型客車。 2）發(fā)動機-發(fā)電機-電動機系統(tǒng)在機械能-電能-機械能的能量轉(zhuǎn)換過程中，能量損失

25、較大；在動力電池組的充、放電過程中存在能量損耗，車輛也不是經(jīng)常在滿負荷狀態(tài)下運行，能量轉(zhuǎn)換的綜合效率比內(nèi)燃機汽車低。 3）發(fā)動機-發(fā)電機組與電池組之間的匹配要求較嚴格，應能根據(jù)動力電池組SOC的變化，自動起動或關閉發(fā)動機，以避免動力電池組過放電和過充電，因此需要更大容量的電池。,,4.2 并聯(lián)式混合動力汽車的優(yōu)缺點 1.并聯(lián)式混合動力汽車的優(yōu)點 1）只有發(fā)動機和電動機兩個動力總成，兩者的功率可以等于車輛驅(qū)動功率的50%-100%，比串聯(lián)式混合動力汽車三個動力總成的功率、質(zhì)量和體積小很多。 2）發(fā)動機可直接驅(qū)動車輛，沒有串聯(lián)式混合動力汽車發(fā)動機的機械能-電能-機械能的轉(zhuǎn)換過程，能量轉(zhuǎn)換

26、的綜合效率比串聯(lián)式的高。當車輛需要最大輸出功率時，電動機可以提供額外的輔助動力，因此發(fā)動機的功率可選擇得較小，燃油經(jīng)濟性比串聯(lián)式好。 3）與電動機配套的動力電池組容量較小，使整車質(zhì)量減小。 4）當輕度混合時，電動機可帶動發(fā)動機起動，調(diào)節(jié)發(fā)動機的輸出功率，使發(fā)動機基本穩(wěn)定在高效率、低污染狀態(tài)下工作。發(fā)動機也可帶動電動機發(fā)電向電池組充電，以延長續(xù)駛里程。,2.并聯(lián)式混合動力汽車的缺點 1） 需要配備與內(nèi)燃機汽車相同的傳動系統(tǒng)，總布置基本與內(nèi)燃機汽車相同，動力性能接近內(nèi)燃機汽車。發(fā)動機工況會受到車輛行駛工況的影響，有害氣體排放高于串聯(lián)式汽車。 2）需要裝置離合器、變速器、傳動軸和驅(qū)動橋等總成

27、，還有電動機、動力電池組和動力耦合器等裝置，因此動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，布置和控制更困難。,4.3混聯(lián)式混合動力汽車的優(yōu)缺點 1.混聯(lián)式混合動力汽車的優(yōu)點 1）三個動力總成比串聯(lián)式混合動力汽車三個動力總成的功率、質(zhì)量和體積小。 2）有多種工作模式，節(jié)能最佳，有害氣體排放達到“超低污染”。 3）發(fā)動機可直接驅(qū)動車輛，沒有機械能-電能-機械能的轉(zhuǎn)換過程，能量轉(zhuǎn)換的綜合效率比內(nèi)燃機汽車高。 4）電動機可獨立驅(qū)動車輛行駛。電動機利用低速大轉(zhuǎn)矩特性，帶動車輛起步，可在城市中實現(xiàn)“零污染”行駛。當車輛需要最大輸出功率時 ，電動機可給發(fā)動機提供輔助動力，因此發(fā)動機動率可選擇較小，燃料經(jīng)濟性比串聯(lián)式混合動

28、力汽車好。,2.混聯(lián)式混合動力汽車的缺點 1）發(fā)動機是基本驅(qū)動模式，電動機是輔助驅(qū)動模式，動力性更接近內(nèi)燃機汽車。發(fā)動機工況受行駛工況的影響，有害氣體排放高于串聯(lián)式混合動力汽車。 2）需要配備兩套驅(qū)動系統(tǒng)；發(fā)動機傳動系統(tǒng)需要裝置離合器、變速器、傳動軸和驅(qū)動橋等傳動總成，另外，電動機、減震器、動力電池組以及多能源動力組合或協(xié)調(diào)專用裝置。因此，多能源動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜，總布置困難。 3）多能源動力系統(tǒng)的工作模式有多種形式，只有依靠復雜的多能源動力總成控制系統(tǒng)，才能達到高經(jīng)濟性和“超低污染”。,4.4混合動力汽車的關鍵技術 1.動力耦合系統(tǒng) 2.動力總成控制系統(tǒng) 3.電機及控制系統(tǒng) 4.動力電池

29、及其管理系統(tǒng) 5.混合動力系統(tǒng)專用發(fā)動機 6.仿真分析技術,結(jié)語 本文闡述了混合動力汽車系統(tǒng)的相關理論知識，重點介紹了混合動力汽車系統(tǒng)的種類、結(jié)構(gòu)特點、工作原理、控制策略、其優(yōu)缺點及關鍵技術。混合動力汽車一方面充分地利用傳統(tǒng)汽車的技術成果和工業(yè)基礎，另一方面可以有效減少排放、降低油耗，是傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車向零排放電動汽車過渡的實用方案之一，已成為人們研究的熱點?；旌蟿恿ζ囉写?lián)、并聯(lián)等多種結(jié)構(gòu)形式，以適應不同的地點、用途，也就是說可以在各種工況下運行，而且混合動力與傳統(tǒng)的燃油汽車相比，在正常行駛時油耗低、排放少、對能量的利用率高，有著良好的使用性能。目前從全球范圍來看，混合動力汽車已處于大規(guī)

30、模產(chǎn)業(yè)化的前夕，國際、國內(nèi)的汽車企業(yè)在競爭研發(fā)混合動力汽車，但要真正實現(xiàn)混合動力汽車的普及，還有諸多障礙需要克服，包括技術上的一些關鍵難題。,致謝 非常感謝老師在我大學的最后學習階段畢業(yè)論文設計階段，給予我的指導。同時，向所有任課的老師在這四年來給予我的指導和幫助表達我由衷的謝意！是你們教會了我專業(yè)知識，教會了我如何學習，教會了我在今后的社會當中怎樣去自力更生。在大學階段，我在學習上和思想上都受益匪淺，讓我擁有了自強不息，艱苦創(chuàng)業(yè)的信心，這與各位老師、同學的支持和鼓勵是密不可分的。 通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文混合動力汽車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理終于完成，這意味著大學生活即將結(jié)束。在論文寫作當中，我 的導師逯玉林老師傾注了大量的心血，在此我再次表示衷心感謝。 在大學四年里，我所收獲的不僅僅是愈加豐厚的知識，更重要在實踐中所培養(yǎng)的思維方式、表達能力和廣闊的視野。很慶幸我遇到了很多的恩師益友，無論在學習、生活還是工作上都給予我無私的幫助和熱心的照顧，讓我在諸多方面都有所成長。感恩之情難以用語言量度，謹以最樸實的話語致以最崇高的敬意。 最后，感謝學校給我這樣一次機會，能夠獨立完成一個課題，并在這個過程當中給予各種方便，使我在即將離校的最后一段時間里，能夠更多學習一些實踐應用知識，增強了我的實踐操作和動手的能力，提高了我獨立思考的能力。在這對我的母校表示最真誠的感謝。,,謝謝觀看,