第五章 混合动力电动汽车（课件）《新能源汽车概论》同步精品课堂（上海交通版·第3版）

第五章 混合动力电动汽车 《新能源汽车概论》（第3版）上海交通大学出版社 学习目标 第五章混合动力电动汽车 知识目标 能理解混合动力汽车的定义与类型。 能力目标 能掌握混合动力汽车的混合动力结构与原理。 情感目标 1.让学生认识到新能源汽车的重要性。 2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。 学习内容 01 1.能理解混合动力汽车的定义与类型。 2.能掌握混合动力汽车的混合动力结构与原理。 3.能分析混合动力汽车的特点、技术难点。 4.培养一丝不苟、严肃认真的工作作风。 新知学习 02 二、相关知识 第一节混合动力汽车基本概述 一、混合动力电动汽车的类型 1.按照动力来源分类 （1）油电混合动力 （2）液压混合动力 （3）多重燃料混合动力 2.按照混合度划分 （1）微混合型混合动力电动汽车 （2）轻度混合（弱混合）型混合动力电动汽车 （3）中度混合型混合动力电动汽车 （4）重度混合型混合动力电动汽车 3.按照外接充电能力划分 （1）可外接充电式混合动力电动汽车 （2）不可外接充电式混合动力电动汽车 新知学习 02 二、混合动力电动汽车车型实例 1.雪佛兰Volt混合动力电动汽车 雪佛兰Volt是通用汽车公司开发的一款串联插电式混合动力车，如图5-10所示，2010年底在美国上市，2011年正式进入中国市场。 2.本田思域混合动力轿车 本田思域混合动力轿车搭载本田第6代IMA混合动力系统，其结构如图5-11所示。 新知学习 02 3.普锐斯混合动力汽车 第四代Prius在前几代车型的整体造型上进行改进，向上挑起的腰线配合当下流行的悬浮式车顶，赋予了新一代Prius更强的科技感。独特的尾灯样式与后扰流板完美融合（图5-13）。 新知学习 02 4.斯巴鲁全新概念车VIZIV Future 斯巴鲁全新概念车VIZIV Future在2016年北京车展正式亮相，这款车是Viziv以及Viziv-2的延续。但VIZIV Future的造型更加注重时尚，它代表了斯巴鲁汽车未来设计的发展方向。VIZIV Future采用了一套全新的混动系统，该系统是由一台1.6T柴油发动机、电机以及四驱系统组成的。 5.比亚迪秦DM，唐新一代 说到新能源当然不得不提比亚迪了，比亚迪的新能源汽车销量不论国内还是全球已经连续多年领先。 新知学习 02 第二节混合动力电动汽车的结构与原理 二、并联式混合动力电动汽车 1.串联式混合动力电动汽车的组成 如图所示，串联式混合动力电动汽车由发动机、发电机和电机三个动力总成，以串联方式组成其动力单元系统。 新知学习 02 2.串联式混合动力电动汽车的工作模式 （1）纯电动模式 （2）纯发动机牵引模式 （3）混合牵引模式 （4）再生制动模式 3.串联式混合动力电动汽车的特点 （1）串联式混合动力电动汽车的优点 （2）串联式混合动力电动汽车的缺点 新知学习 02 二、并联式混合动力电动汽车 1.并联式混合动力电动汽车的组成 并联式混合动力系统有传统的发动机系统和电机驱动系统两套驱动系统，其主要由发动机、电机和蓄电池组等部件组成，如图5-19所示。 新知学习 02 并联式混合动力电动汽车将两动力源的转矩、转速、功率为对象进行耦合。按耦合对象不同，可分为转矩耦合、转速耦合、转速耦合与转矩耦合；从结构上而言，则主要有两轴式、单轴式结构。 新知学习 02 2.并联式混合动力电动汽车的工作模式 （1）起动／加速模式 （2）正常行驶模式 （3）减速／制动模式 （4）行驶中给蓄电池充电模式 3.并联式混合动力电动汽车的特点 （1）并联式混合动力电动汽车的优点 发动机可以单独驱动汽车，发动机发出的机械能可以直接传到驱动桥，所以效率较高，燃油消耗也较低。与串联式混合动力电动汽车传动系统相比，行驶里程更长。 （2）并联式混合动力电动汽车的缺点 由于安装两套动力系统，整个传动系统的质量较大。系统结构复杂，对控制单元要求较高，因而成本昂贵。 新知学习 02 三、混联式混合动力电动汽车 1.混联式混合动力电动汽车的组成 混联式混合动力电动汽车的功能结构如图5-28所示。 2.混联式混合动力电动汽车的工作模式 混联式混合动力电动汽车的工作模式有两种方式：一是发动机主动型混联式混合动力电动汽车，车辆运行时主要由发动机驱动车辆，如尼桑Tin；二是电力主动型混联式混合动力电动汽车，车辆运行时主要由电机驱动车辆，如丰田Prius。 新知学习 02 3.混联式混合动力电动汽车的特点 （1）混联式混合动力电动汽车的优点 具有独特的结构，兼有串联式和并联式混合动力电动汽车的优点，通过动力分配器，优化了发电机和发动机之间的动力分配，效率比传统的内燃机汽车提高80%。 （2）混联式混合动力电动汽车的缺点 要求精确的实时电子计算机控制过程，对结构设计和制造工艺要求很高。动力传递路线增加，控制技术复杂，成本昂贵。 新知学习 02 第三节混合动力电动汽车的关键技术 一、储能装置 1.蓄电池通用模型 蓄电池的等效电路图是建立蓄电池能量模型的基础，其等效电路图如图5-33所示。图中Re1为电解液电阻；Re为电极电阻；Ua为蓄电池电压；ia为蓄电池负载电流；E为电池端电压。 新知学习 02 由蓄电池等效电路图，可计算出蓄电池两端的电压降Ua。电压与电池的工作状态有关，计算如下： 放电时： 充电时： 新知学习 02 2.蓄电池功率设计 上面所述蓄电池的通用模型均是时间的函数，具有动态特性，从而可以计算出蓄电池或使用蓄电池的整个传动系统的许多物理量的时间均值。 对于给定类型的电池，使用其通用模型可计算出各种蓄电池荷电状态下的指标值。 内阻为： 新知学习 02 电动势为： E （t） = E （k） 在求解式所组成的方程组之前，要首先确定下列函数，即： b （t）= b （k） 蓄电池的容量及功率的大小会影响整车的燃油经济性，增大蓄电池的功率会使发动机的负担降低，改善经济性和排放性能，但是增大蓄电池功率的同时也会使整车的质量大大增加，又会降低动力性、经济性和排放性。 新知学习 02 二、电动机 电动机在混联式混合动力电动车中扮演着多种“角色”。它是混合动力汽车的驱动单元之一，其选用原则为性能稳定、质量轻、尺寸小、转速范围宽、效率高、电磁辐射量小、成本低等，具体如图5-34所示。 新知学习 02 三、发动机 发动机真实模型的复杂度很高，这是因为其自身特性存在非常明显的非线性，通常情况下，对该模型进行描述时，更多采用的是高阶多项式近似方程，但在进行模拟计算时，又因多项式的阶数过高而增加了难度，因此这些数学模型的直接引用是不合理的。 为了达到降低油耗和尾气排放的目的，混合动力汽车发动机在特定区域工作需要考虑的两个问题，即要使发动机燃油消耗最小和尾气污染物排放最少。考虑发动机单独驱动的情况，汽车行驶时的功率平衡方程式为： 新知学习 02 汽车在匀速行驶时，各种坡度下的行驶车速与所需功率的关系曲线可借助于上式而得出，如图5-35所示。 新知学习 02 本章导读 混合动力电动汽车是能够至少从两类可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。现阶段，由于内燃机车辆带来的环境污染与燃油短缺问题的日益严重，但是由于电池技术迟迟没有重大突破，纯电动汽车在相当长的时间内还无法取代传统的燃油汽车。混合动力电动汽车由于兼有燃油汽车优良的动力性和电动汽车的低排放污染的优点，同时通过功率辅助和再生制动来提高燃油经济性，从而成为这一过渡时期各国政府和汽车制造商的最佳选择。本章节介绍了混合动力汽车的类型、工作原理等相关知识，通过学习，能够对混合动力电动汽车技术有全面的了解或掌握，熟悉混合动力电动汽车的关键技术。 新知学习 02 重点：混合动力汽车的定义与类型 难点：混合动力汽车的混合动力结构与原理 新知学习 02 小试牛刀 03 1.混合动力汽车的定义是什么（ ） A. 仅使用电动机驱动的汽车 B.同时使用内燃机和电动机驱动的汽车 C.仅使用内燃机驱动的汽车 D.使用氢燃料电池驱动的汽车 答案：B.同时使用内燃机和电动机驱动的汽车 2.混合动力汽车的主要类型不包括以下哪一项（ ） 。 A.并联混合动力汽车 B.串联混合动力汽车 C.纯电动汽车D. 复合混合动力汽车 答案：C.纯电动汽车 3.在并联混合动力汽车中，内燃机和电动机的工作方式是（ ） A.只能单独工作 B.同时工作 C.先后工作 D.只能电动机工作 答案：B.同时工作 4.混合动力汽车的结构中，电池的主要功能是什么（ ） 。 A.提供动力给内燃机 B.存储电能并供给电动机 C.提供燃油给内燃机 D.降低汽车重量 答案：B.存储电能并供给电动机 小试牛刀 03 5.混合动力汽车的主要特点之一是（ ） A.只能使用电能 B.能够有效降低油耗 C.车速无法达到高速 D.运行成本高 答案：B.能够有效降低油耗 6.混合动力汽车在技术上面临的难点之一是（ ） 。 A.车辆外观设计 B.动力系统的集成与控制 C.车内空间的利用 D.车身材料的选择 答案： B.动力系统的集成与控制 小试牛刀 03 7.混合动力汽车的制动能量回收系统的主要作用是（ ） A.增加车辆重量 B.提高空气动力学性能 C.在刹车时将动能转化为电能 D.降低车辆成本 答案： C.在刹车时将动能转化为电能 8.混合动力汽车的市场优势主要体现在（ ） 。 A.只有电动续航能力 B.低排放与高能效 C.复杂的维护需求 D.仅适合城市驾驶 答案：B.低排放与高能效 小试牛刀 03 课堂小结 04 1.混合动力电动汽车是能够至少从两类可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。 2.通过学习，能够对混合动力电动汽车技术有全面的了解或掌握，熟悉混合动力电动汽车的关键技术。 作业布置 05 (1)简述混合动力汽车的类型。 (2)简述并联式混合动力汽车的组成。 感谢观看 $$