1.3 混合动力电动汽车（课件）-《新能源汽车结构与检修》同步精品课堂（人交版）

单元一 新能源汽车概述 1.3 混合动力电动汽车 《新能源汽车结构与检修》（人交版） 人民交通出版社 专题复习讲练测 1 学习目标 知识目标 1.理解串联式混合动力电动汽车的基本结构和三种基本控制模式。 2.了解并联式混合动力电动汽车的基本结构、典型工作模式的功率流以及两种基本控制模式。 能力目标 1.提高学生的分析比较能力，能够对不同类型的混合动力电动汽车进行对比分析，指出各自的优缺点。 2.培养学生的逻辑思维能力，使其能够理解混合动力电动汽车的结构与工作原理。 情感目标 1.培养学生对环保交通方式的认同感，认识到混合动力电动汽车在减少环境污染和能源消耗方面的积极作用。 2.激发学生对科技创新的兴趣和热情，感受混合动力技术在汽车领域的应用价值。 导入情景 01 一、混合动力车辆的基本概念 根据国际能源组织(IEA)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: (1)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(例如内燃机燃气涡轮斯特林发动机电动机液压马达燃料电池等)。 (2)这些能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置(例如:燃油箱、蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等)吸取能量。 (3)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汽车。 新知学习 02 一、混合动力车辆的基本概念 新知学习 02 二、混合动力电动汽车(HEV)的定义 国家标准《电动汽车术语》(GB/T 19596-2017 )对于混合动力电动汽车的定义如下。 能够至少从下述两类车载储存的能量中获得动力的汽车: 可消耗的燃料; 可再充电能/能量储存装置。 新知学习 02 二、混合动力电动汽车(HEV)的定义 HEV 的突出优点是: 1）发动机可工作在经济工况区,排放少,燃油消耗低; 2）发动机不在全负荷和加速工况工作,噪声小; 3）可以回收制动时的能量和利用已有的燃油设施等。 当然,混合动力电动汽车推广中也存在一些问题,如与传统汽车相比,动力系统复杂,成本较高,还有动力系统的质量增加,占用空间增大,故障率高于传统汽车等。 新知学习 02 二、混合动力电动汽车(HEV)的定义 新知学习 02 二、混合动力电动汽车(HEV)的定义 HEV 与传统汽车的区别主要是驱动系统HEV 通常至少由两种动力源组成一种是由发动机提供的、与传统汽车类似的动力系统。从理论上讲,所有可以用于传统汽车的发动机(包括各种内燃机和外燃机)都可用于 HEV;另一种是传统汽车上所没有的电驱动系统。 新知学习 02 二、混合动力电动汽车(HEV)的定义 电驱动系统通常由电能储存器(蓄电池、超级电容器、飞轮电池等)电源变换器(逆变器、变压器等)和电动机(直流电动机、三相异步感应电动机、永磁电动机、开关磁阻电动机)等组成,为了能够利用发动机发电或回收汽车的制动能量等。电驱动系统的电动机一般都可作为发电机使用,也有电动机和发电机分别设置的。HEV 的组成可以说是上述两种驱动系统的组合由于组合方式和选用的装置种类的不同,就形成了各具特色的 HEV。 新知学习 02 三、混合动力电动汽车的类型 汽车行业标准《混合动力电动汽车类型》(QC/T 837-2010 )对于混合动力电动汽车的类型进行了划分。 新知学习 02 三、混合动力电动汽车的类型 1.按照动力系统结构类型划分 (1)串联式混合动力电动汽车。 串联式混合动力电动汽车是车辆行驶系统的驱动力只来源于电机的混合动力电动汽车。 其典型的结构特点是发动机带动发电机发电,电能通过电机控制器输送给电机.由电机驱动车辆行驶。另外,动力蓄电池可以单独向电机提供电能驱动车辆行驶。 新知学习 02 三、混合动力电动汽车的类型 (2)并联式混合动力电动汽车 并联式混合动力电动汽车是车辆行驶系统的驱动力由电机及发动机同时或单独供给的混合动力电动汽车。 其典型的结构特点是并联式驱动系统可以单独使用发动机或电机作为动力源.也可以同时使用电机和发动机作为动力源驱动车辆行驶。 新知学习 02 三、混合动力电动汽车的类型 (3)混联式混合动力电动汽车 混联式混合动力电动汽车是具备串联式和并联式两种混合动力系统结构的混合动力电动汽车。 其典型的结构特点是可以在串联混合模式下工作,也可以在并联混合模式下工作,同时兼顾了串联式和并联式混合动力电动汽车的特点。 新知学习 02 三、混合动力电动汽车的类型 2.按照混合度划分 (1)微混合型混合动力电动汽车 微混合型混合动力电动汽车是以发动机为主要动力源,电机作为辅助动力,具备制动能量回收功能的混合动力电动汽车。电机的峰值功率和总功率的比值小于10%。 仅具有停车怠速停机功能的汽车也可称为微混合型混合动力电动汽车。 新知学习 02 三、混合动力电动汽车的类型 (2)轻度混合型混合动力电动汽车 轻度混合型混合动力电动汽车是以发动机为主要动力源,电机作为辅助动力,在车辆加速和爬坡时,电机可向车辆行驶系统提供辅助驱动力矩的混合动力电动汽车。一般情况下,电机的峰值功率和总功率的比值大于10%。 新知学习 02 三、混合动力电动汽车的类型 (3)重度混合(强混合)型混合动力电动汽车 重度混合(强混合)型混合动力电动汽车是以发动机和/或电机为动力源，一般情况下,电机的峰值功率和总功率的比值大于30%且电机可以独立驱动车辆正常行驶的混合动力电动汽车。 新知学习 02 四、串联式混合动力电动汽车结构与工作原理 1.基本结构 串联式混合动力电动汽车系统的结构形式及驱动方式如图 1-2 所示。串联式混合动力系统利用发动机动力发电,从而带动电动机驱动车轮。其基本结构是由电动机、发动机、发电机、动力蓄电池、变乐器等组成。由发动机进行准稳恒性运转来带动发电机.直接向电动机供应电力,或一边给动力蓄电池充电一边行驶。由于发动机的动力是以串联的方式供应到电动机,所以称为“串联式混合动力系统”。 新知学习 02 四、串联式混合动力电动汽车结构与工作原理 2.串联式混合动力驱动系统的三种基本控制模式 (1)“恒温器式控制”控制模式。主要利用电池来驱动车辆,仅当荷电状态(State of Charge,SOC)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停。这种控制模式的主要缺点是发动机的起动和关停会贯穿于车辆行车的整个过程。由于发动机每次关停期间,发动机和催化转换器装置的温度会降低,从而导致它们的效率降低。 新知学习 02 四、串联式混合动力电动汽车结构与工作原理 (2)“负荷跟随”控制模式。保持蓄电池的SOC 在规定的范围之内发动机带动发电机工作并尽可能地供应接近车辆行驶所需的电能,蓄电池只起负荷调节装置的作用。这种模式蓄电池的充放电量较小,能量损失最小,缺点是发动机不能工作在最佳转速和负荷下,因此其排放可能变差效率降低。 新知学习 02 四、串联式混合动力电动汽车结构与工作原理 (3)最佳串联混合动力控制模式是上述两种控制模式的一个折中方案。在蓄电池的 SOC 较高时,主要用纯电动模式。而当蓄电池的 SOC 降低到设定的范围内时,发动机带动发电机工作,考虑到发动机的排放和效率,将其输出功率严格限定在一定的变化范围内。如果能预测到车辆行程内的总能量需求,则一旦蓄电池中储存了足够的能量,在剩余的行程中车辆就可转换为纯电动模式到了行程终点正好耗尽蓄电池所允许放出的电能。 新知学习 02 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 1： 按照外接充电能力划分，以下不属于混合动力电动汽车的是？ A. 插电式混合动力电动汽车 B. 非插电式混合动力电动汽车 C. 增程式混合动力电动汽车 D. 纯电动汽车 答案：D。解析：纯电动汽车不是混合动力电动汽车。插电式和非插电式混合动力电动汽车是按照外接充电能力划分的混合动力电动汽车类型，增程式混合动力电动汽车也属于混合动力电动汽车的一种。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 按照行驶模式的选择方式划分，以下哪种混合动力电动汽车可以由驾驶员手动选择行驶模式？ A. 全混合式 B. 部分混合式 C. 手动选择式 D. 自动选择式 答案：C。解析：手动选择式混合动力电动汽车可以由驾驶员手动选择行驶模式，如纯电动模式、混合动力模式等。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 3： 串联式混合动力驱动系统的三种基本控制模式不包括以下哪种？ A. 纯电动模式 B. 纯燃油模式 C. 混合驱动模式 D. 再生制动模式 答案：B。解析：串联式混合动力电动汽车一般没有纯燃油模式，主要有纯电动模式、混合驱动模式和再生制动模式。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 在串联式混合动力电动汽车的纯电动模式下，动力来自于？ A. 发动机 B. 电动机 C. 发动机和电动机 D. 发电机 答案：B。解析：在纯电动模式下，串联式混合动力电动汽车由电动机提供动力。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 5： 并联式混合动力驱动系统典型工作模式的功率流在纯电动模式下是？ A. 电池→电动机→车轮 B. 发动机→车轮 C. 发动机→发电机→电动机→车轮 D. 发动机和电动机同时驱动车轮 答案：A。解析：在并联式混合动力电动汽车的纯电动模式下，动力由电池提供给电动机，再驱动车轮。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 6： 并联式混合动力驱动系统的两种基本控制模式是？ A. 电量消耗模式和电量保持模式 B. 纯电动模式和混合动力模式 C. 高速模式和低速模式 D. 加速模式和减速模式 答案：A。解析：并联式混合动力驱动系统的两种基本控制模式是电量消耗模式和电量保持模式。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 7： 丰田混联式混合动力系统的核心部件是？ A. 发动机 B. 电动机 C. 行星齿轮机构 D. 电池 答案：C。解析：丰田混联式混合动力系统的核心部件是行星齿轮机构，通过它实现发动机、电动机和车轮之间的动力分配。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 8： 混联式混合动力电动汽车在低速行驶时主要由什么提供动力？ A. 发动机 B. 电动机 C. 发动机和电动机 D. 发电机 答案：B。解析：混联式混合动力电动汽车在低速行驶时主要由电动机提供动力。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 9： 请分别简述串联式、并联式和混联式混合动力电动汽车的基本结构特点。 解析：串联式混合动力电动汽车基本结构特点：发动机带动发电机发电，电能存储在电池中或直接供给电动机驱动车轮。发动机与车轮之间没有机械连接。 并联式混合动力电动汽车基本结构特点：发动机和电动机都可以独立地驱动车轮，也可以同时工作驱动车轮。两者之间有机械连接。 混联式混合动力电动汽车基本结构特点：兼具串联式和并联式的特点，有发动机、电动机、发电机等部件，通过复杂的动力分配装置（如丰田的行星齿轮机构）实现多种工作模式。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 10： 请简述插电式混合动力电动汽车与普通混合动力电动汽车的主要区别。 解析：主要区别在于插电式混合动力电动汽车可以通过外接电源充电，电池容量相对较大，能够在纯电动模式下行驶较长的距离；而普通混合动力电动汽车不能外接充电，电池容量较小，主要依靠发动机和电动机的协同工作来提高燃油经济性。 今天我们一起学习了混合动力电动汽车的相关知识。 首先，我们明确了混合动力车辆的基本概念，它是同时使用燃油和电力作为动力来源的车辆。接着了解了混合动力电动汽车（HEV）的定义，即同时装备热动力源和电动力源，通过控制系统协调工作以提高车辆性能、降低油耗和减少排放。在混合动力电动汽车的类型方面，我们从多个角度进行了划分。按照动力系统结构类型，可分为串联式、并联式和混联式。串联式中发动机带动发电机发电，电能驱动电动机进而驱动车轮；并联式中发动机和电动机可独立或同时驱动车轮；混联式兼具两者特点，如丰田混联式混合动力系统通过复杂装置实现多种工作模式。通过本节课的学习，我们对混合动力电动汽车有了较为全面的认识。希望同学们在课后能够进一步思考混合动力电动汽车在节能环保和未来交通中的重要作用。 课堂小结 03 解释混合动力电动汽车（HEV）的定义，并说明其与传统燃油汽车的主要区别。 分别阐述串联式、并联式和混联式混合动力电动汽车按照动力系统结构类型划分的特点。 按照混合度划分，混合动力电动汽车有哪些类型？各有什么特点？ 作业布置 04 感谢观看 $$