7.2混合动力汽车（课件）- 《汽车文化》同步教学（北京邮电版·2023）

混合动力汽车 7.2 1 7.2.1混合动力汽车概述 能量和动力的传递同时具有以下特点的车辆定义为混合动力电动汽车简称为混合动力汽车。 (1)传递到驱动轮来推进车辆的能量至少来自两种不同的能量转换装置(内燃机、燃气涡轮机、斯特林发动机、液压马达、电动机等),其中有一个为电动机。 (2)能量转换装置可从至少两种储能装置(油箱、蓄电池、超级电容、飞轮、储氢罐等)获取输入能量,其中至少有一种能量储能装置提供的是电能。 (3)能量储能装置也可以吸收电能。 1.混合动力汽车的定义 2 7.2.1混合动力汽车概述 应注意的是,传统车辆的内燃机也配有一个由蓄电池供电的起动电动机,但不能将其称为混合动力汽车,这是因为起动电动机只是起到起动发动机的作用,并不能提供驱动动力,而且它的功率比内燃机的功率小得多。目前,最常见的混合动力汽车是同时带有内燃机和电动机两种能量转换装置的车辆,俗称油-电混合动力汽车。这类车辆的储能装置其中一个是汽油或柴油燃油箱,为汽油机或柴油机提供能量;另一个是能够充电的储能装置,可以是蓄电池、超级电容、飞轮储能装置等,它们为电动机提供电能来推动车辆,在必要时还可以吸收发动机多余能量和制动能量转换过来的电能。 1.混合动力汽车的定义 3 2.混合动力汽车的节油方式与优点 1)混合动力汽车的节油方式 (1)大大减少甚至消除了发动机怠速,短暂停车时,可关闭发动机,再行驶时,可利用电动机迅速地重起发动机。 (2)制动时,可利用电动机的发电机模式来回收制动能量,而传统汽车机械制动中的这些能量转化为热量散发。 (3)设计时,混合动力汽车发动机功率可选得比传统汽车小,发动机设置在高效率区稳定工作,加速、爬坡的峰值功率由电动机提供。 7.2.1混合动力汽车概述 4 2.混合动力汽车的节油方式与优点 2)混合动力汽车的优点 (1)与纯电动汽车相比,混合动力汽车具有以下优点: ①电池的容量减小,使整车自重减小、成本有所降低。 ②续驶里程和动力性可达到内燃机汽车的水平。 ③不需要建设庞大的充电设施,不需要每天进行充电。 (2)与传统内燃机汽车相比,混合动力汽车具有以下优点: ①可使发动机在最佳的工作区域稳定运行,降低发动机的油耗、排放污染和噪声。 ②可实现纯电动模式,在居民区、市中心等人员密集的地区关闭发动机,实现零排放。 ③通过电动机回收制动时的能量,提高能量利用率,进一步降低汽车的能量消耗和排放污染。 7.2.1混合动力汽车概述 5 2.混合动力汽车的节油方式与优点 总之,与纯电动汽车和传统内燃机汽车相比,混合动力汽车综合了它们的优点,避免了它们的缺点。混合动力汽车、电动汽车、内燃机汽车和燃料电池汽车性能的比较如表7-1所示。 7.2.1混合动力汽车概述 6 1.混合动力汽车的主要动力组件 图7-2所示为混合动力汽车的主要动力组件。 7.2.2混合动力汽车的结构 7 1)发动机 混合动力汽车可以广泛地采用四冲程内燃机(汽油机和柴油机)、二冲程内燃机(汽油机和柴油机)、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。利用它们各自的优势,可以构成不同特点的混合动力系统。 2)电动机 混合动力汽车的电动机可以选择直流电动机、交流异步电动机、永磁同步电动机和开关磁阻电动机等。随着混合动力汽车的发展,直流电动机已经很少采用,多采用交流异步电动机和永磁同步电动机,开关磁阻电动机的应用也得到重视。另外,还可以采用特种电动机作为混合动力汽车的驱动电动机,如轮毂电动机。 1.混合动力汽车的主要动力组件 7.2.2混合动力汽车的结构 8 3)蓄电池 混合动力汽车常用的动力蓄电池包括飞轮蓄电池、超级电容、电化学蓄电池、燃料蓄电池、储能器和锌空气蓄电池等。蓄电池一般作为混合动力汽车的辅助能源,只有在起动发动机或电动机辅助驱动时才使用。 4)动力分配装置 在并联和混联系统中,机械的动力分配装置是耦合发动机和电动机功率的关键部件。它不仅具有很大的机械复杂性,而且直接影响整车控制策略,因而成为混合动力系统开发的重点和难点。目前采用的复合方式动力分配装置有转矩复合式、速度复合式和双桥动力复合式。 1.混合动力汽车的主要动力组件 7.2.2混合动力汽车的结构 9 2.混合动力汽车的智能控制系统 发动机和混合动力系统都分别有各自的ECU和控制软件,将它们集成在混合动力车辆上,利用CAN总线将它们连接起来,实现信息共享和统一指挥。当混合动力系统工作时,发动机按混合动力系统的指令工作。当混合动力系统关闭或有故障时,发动机按加速踏板指令工作。 混合动力汽车的控制系统有以下功能: (1)使混合动力汽车的动力性能能够达到或接近现在内燃机汽车的水平。 (2)最大限度地发挥电动机驱动的辅助作用,使混合动力汽车的燃油消耗量尽量降低,实现发动机的节能。 7.2.2混合动力汽车的结构 10 2.混合动