项目四 混合动力汽车的认知（课件） -《新能源汽车概论》同步教学（机工版.第2版）

项目四 混合动力汽车的认知 注：混合动力汽车种类较多，其中插电式混合动力汽车（含增程式）作为新能源汽车的“三纵”之一（最新政策）。但它们与非插电式混合动力汽车的主要区别在于是否可外接插电，因此本课程将从混合动力汽车的整体来介绍，再着重分析插电式混合动力汽车（含增程式）。请同学们学习时把握重点。 项目四 混合动力汽车 【学习目标】 熟悉混合动力汽车的基本概念； 了解混合动力汽车的分类，并明确混合动力汽车的优缺点。 了解插电式混合动力汽车和增程式汽车的基本结构和工作模式。 【学习任务】 通过本次学习，了解混合动力汽车的基本概念及与传统汽车的区别；了解混合动力汽车的不同分类方式；了解典型插电式混合动力汽车和增程式汽车的性能特点和工作原理。 学习课题 一. 混合动力汽车的基础知识 二. 混合动力汽车的结构与原理 三. 混合动力汽车的实例 引导问题1： 什么是混合动力汽车？ 混合动力汽车通常是指由不同动力源驱动的汽车，包括油电混合动力汽车、气电混合动力汽车。目前天然气汽车通常也是油气混合动力的一种。本文主要介绍油电混合动力汽车。 混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehicle，简称HEV）是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。 通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。 引导问题1： 什么是混合动力汽车？ 根据2010年颁布的QC/T 837—2010《混合动力电动汽车类型》，混合动力电动汽车的有多种分类方式： 根据驱动系统能量流和功率流的配置结构关系，混合动力电动汽车可分为串联式、并联式、混联式。 按照两种不同能量的搭配比例不同，混合动力电动汽车可分为微混合型、轻度混合型、中度混合型及重度混合型。 按照外接充电能力，混合动力电动汽车分为可外接充电型（插电式）、不可外接充电型。 引导问题2： 混合动力汽车有哪些分类？ 引导问题2： 混合动力汽车有哪些分类？ ▲按照电机的位置不同进行分类 注：根据电机位置不同，定义为“Px” 架构（P-position；x-数字），用来区分各种有变速箱的并联与混联混动构型。对于单电机的混合动力系统，根据电机相对于传统动力系统的位置，可以分为五大类，分别以P0,P1,P2,P3,P4命名。当前主流混合动力电动汽车一般采用双电机方案，如比亚迪DM-i系统、本田i-MMD系统均采用P1+P3方案。 学习课题 一. 混合动力汽车的基础知识 二. 混合动力汽车的结构与原理 三. 混合动力汽车的实例 引导问题1： 串联式混合动力汽车？ 串联式混合动力汽车主要由发动机、发电机和电动机三个动力总成，以串联方式组成其动力单元系统。下图为串联式混合动力电动汽车的功能原理图。 引导问题1： 串联式混合动力汽车？ 串联式的工作模式通常有三种：纯电动模式、纯发动机模式、混合模式。 纯电动模式即发动机关闭，车辆行驶完全依靠电池组供电驱动； 纯发动机模式则仅在发动机运行情况下驱动车辆，蓄电池电力充足时作为储备，不足时，发动机同时为其充电； 混合模式，即整车动力是通过发动机与电池组共同提供。 引导问题1： 串联式混合动力汽车？ 串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况，主要用于客车。下图为中通串联式混合动力电动公交车。 引导问题1： 串联式混合动力汽车 日产e-POWER串联式混动力电动汽车 引导问题2： 并联式混合动力汽车 并联式混合动力电动汽车的功能结构图 并联式混合动力系统有两套驱动系统：传统的内燃机系统和电机驱动系统。 这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单，成本低。本田的Accord和Civic采用的是并联式联结方式。 并联型HEV的特点：汽车可由发动机和电动机共同驱动或者各自单独驱动。 发动机和电机是两个相互独立的系统，即可实现纯电动行驶，又可实现内燃机驱动行驶，在功率需求较大时还可以实现全混合动力行驶，在停车状态下可进行外接充电。 但以何种方式将两处动力得到融合呢？并联式混合动力电动汽车可以两动力源的转矩、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、转速与转矩耦合。 引导问题2： 并联式混合动力汽车 混联式混合动力电动汽车为转矩与转速耦合复合型的动力系统，它具有优于串联式和并联式（单一转矩或转速耦合）混合动力驱动系统的优点。 引导问题3： 混联式混合动力汽车 混联式混合动力电动汽车的功能结构图 混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式的结构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。 与并联式混合动力系统相比，混联式混合动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出和电机的运转。唯一的缺点就是价格高，结构复杂。 混联式混合动力电动汽车综合了串联式和并联式结构特点组成的，由发动机、电动机或发动机和驱动电机三大动力总成组成。 引导问题3： 混联式混合动力汽车 引导问题4：插电式混合动力汽车 奥迪某款插电式混合动力汽车 插电式混合动力汽车（PHEV）指具有可外接充电功能并且具有一定的纯电动续驶里程的混合动力汽车。国内目前插电式混合动力汽车纯电续航里程一般不低于50Km。 引导问题5：增程式汽车 增程式电动汽车动力系统原理图 根据 GB/T 19596-2017《电动汽车术语》，增程式电动汽车指一种在纯电动模式下可以达到其所有的动力性能，而当车载可充电储能系统无法满足续航里程要求时，打开车载辅助供电装置为动力系统提供电能，以延长续航里程的电动汽车，且该车载辅助供电装置与驱动系统没有传动轴（带）等传动连接。 引导问题5：增程式汽车——典型工作模式 纯电动模式能量传递路线 （1）纯电动模式 当动力电池电量充足时，电能从电池输出，通过电机控制器将电能输送给电动机，电动机将电能转换为机械能通过动力传动装置将动力输送给驱动轮，从而驱动汽车运行，能量传递路线如图所示。此时增程器不工作，相当于纯电动汽车运行。 引导问题5：增程式汽车——典型工作模式 增程模式能量传递路线 （2）增程器单独驱动模式 当动力电池电量不足，降低到设定限值时，启动增程模式。能量传递路线如图所示。发动机根据设定的控制策略运行在最优状况，带动发电机发电，一部分用于驱动车辆行驶，多余的电能为动力电池充电。 当动力电池电量恢复至充足时，发动机又停止工作，继续由动力电池驱动电机，提供整车功率需求。 引导问题5：增程式汽车——典型工作模式 混合驱动模式能量传递路线 （3）混合驱动模式 当路面需求功率较大（如车辆加速或者爬坡），动力电池供能不足时，增程器启动，发动机-发电机组联合动力电池一起工作，提供整车行驶需要的动力，能量流动路线如图所示。 学习课题 一. 混合动力汽车的基础知识 二. 混合动力汽车的结构与原理 三. 混合动力汽车的实例 引导问题1：丰田THS混合动力系统 引导问题1：丰田THS混合动力系统 Prius整车动力部件布置图 引导问题1：丰田THS混合动力系统 THS组成简图 1-减速器 2-行星齿轮机构 3-发动机 4-MG1（发电机） 5-HV（混合动力汽车）蓄电池 6-变频器 7-MG2（电动机） 引导问题1：丰田THS－III,IV混合动力系统 THS-Ⅲ系统结构组成 引导问题1：丰田THS混合动力系统 变速驱动桥总成结构 Prius传动桥总成结构如左图所示，其中采取双电机设计，其中MGⅠ主要用于启动发动机，对电池充电，当MG2工作时为其提供电力，此外，还可以通过控制转矩保持传动系统的正常工作。MG2主要用于在低速时提供牵引力，在高速时又可以补充动力，让发动机与汽车协调运作，发挥最优越的性能，并可以在制动时储存电能。 引导问题2：雪佛兰Volt 串联插电式雪佛兰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(通用汽车称为增程式电动车) 引导问题2：雪佛兰Volt 引导问题3：本田典型混合动力系统及车型 本田Insight外观图 本田Insight混合动力汽车技术参数 动力源 类型 最大功率 最大转矩 发动机 1.3L直列4缸汽油内燃机 65kW 121N·m 电动机 薄型DC无刷电动机 10kW 78N·m 蓄电池 580Wh（100.8V） 镍氢电池串联 引导问题3：本田IMA混合动力系统及Insight 主动力：智能型i-VTEC发动机 高功率薄型DC无刷电动机 智能动力单元IPU（PCU+IMA） 引导问题3：本田IMA混合动力系统及Insight 本田Insight混合动力系统工作模式 引导问题3：本田新一代混合动力系统——i-MMD混动系统 本田I-MMD混合动力系统分解图 （雅阁、奥德赛、CR-V等混合动力版车型均搭载了该系统） 引导问题3：本田新一代混合动力系统——i-MMD混动系统 本田I-MMD混合动力系统驱动模式 引导问题4： 48V轻混系统及应用车型 48V轻混合动力车辆的基本结构 1-燃油箱 2-变速器 3-电动机/发电机4-内燃机 5-电池组 目前主流的48V轻混系统安装在发动机曲轴端，简称P0端48V轻混系统。 引导问题4： 48V轻混系统及应用车型 48V轻混合动力车辆工作过程 引导问题4： 48V轻混系统及应用车型 别克英朗48V轻混系统的组成示意图 引导问题5：比亚迪DM插电混动技术 比亚迪混动技术发展历程 引导问题5：比亚迪DM插电混动技术 1-骁云-插混专用高效发动机 2-EHS电混系统 3-架构控制系统 4-功率型刀片电池 比亚迪DM-i混动系统核心部件 引导问题5：比亚迪DM插电混动技术 比亚迪EHS电混系统 引导问题5：比亚迪DM插电混动技术 比亚迪EHS电混系统工作模式 1.EV纯电驱动模式：起步或中低速时，发动机不启动，由驱动电机单独驱动车辆纯电行驶，充分发挥驱动电机大扭矩、高效率、低噪音的优势； 2.HEV串联模式：中高速行驶时，发动机工作在最佳经济区间，带动发电机进行发电，电能驱动驱动电机，维持电量平衡。当发电机供电不足时由电池向驱动电机补充电能，当发电机供电充足时，额外电能向电池充电。 3.HEV并联模式：高速行驶或大功率输出时，发动机与电机共同驱动车辆。 4.发动机驱动模式：高速巡航时，离合器结合，发动机工作在最佳经济区间。 引导问题6：国内其它自主品牌插电混动技术 长城柠檬混动DHT 工作模式 奇瑞鲲鹏DHT混动 阅读小材料 请同学们通过资料查阅、现场认知，小组合作讨论共同完成本项任务。 【课中实践】 求实创新 精益求精 $$