新能源汽车技术(第三章03)

1、 1Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan新型汽车多能源管理技术新型汽车多能源管理技术 上海交通大学机械与动力学院殷承良 2Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan参考文献1 陈清泉、孙逢春、祝嘉光编著陈清泉、孙逢春、祝嘉光编著.现代电动汽车技术现代电动汽车技术.北京：北京理工北京：北京理工大学出版社，大学出版社，20022陈清泉、孙逢春编译陈清泉、孙逢春编译.混合电动车辆基础混合电动车辆基础.北京：北京理工大学出版社，北京：北京理工大学出版社，20013 胡骅、宋慧主编胡骅、宋慧主编.电动汽车电动汽车.北京：人民交通出版社，北京：人民交通

2、出版社，2002 3Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan丰田Prius 4Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan丰田公司 Prius 混合动力轿车的主要性能参数内燃机内燃机: :4 4缸缸1616气门气门 1.51.5升升43kW 43kW 汽油机汽油机电动机电动机: 33kW: 33kW永磁电机永磁电机电电 池：池：288V288V镍氢电池（镍氢电池（44kg)44kg)油箱容积：油箱容积：4545升升096.6km/h加速时间13.0最高车速（km/h）155百公里油耗(L)4.9一次加注续驶里程930排 放SULEV售 价$20,

3、450 5Copyright 2002 2003 by Pu JinhuanPrius动力系统的组成蓄电池逆变器发电机发动机动力分配装置驱动系统驱动轮动力传递路线动力传递路线电力传递路线电力传递路线 6Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan丰田混合双驱动Prius原理示意图起步及低速小负荷工况起步及低速小负荷工况 : :驱动力完全由蓄电池通过电动机提供驱动力完全由蓄电池通过电动机提供 7Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan丰田混合双驱动Prius原理示意图中等负荷（匀速行驶）工况中等负荷（匀速行驶）工况发动机工作在低油耗低排放区域，驱动

4、力由发动机提供，富裕动力转化为电发动机工作在低油耗低排放区域，驱动力由发动机提供，富裕动力转化为电能存储在蓄电池中能存储在蓄电池中 8Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan丰田混合双驱动Prius原理示意图大负荷工况（加速、爬坡等工况大负荷工况（加速、爬坡等工况):):驱动力由发动机以及蓄电池驱动力由发动机以及蓄电池- -电动机电力驱动系统共同提供油门最大时，内电动机电力驱动系统共同提供油门最大时，内燃机和电马达同时工作。两者的能量经发电机和变换器流到驱动轮。燃机和电马达同时工作。两者的能量经发电机和变换器流到驱动轮。 9Copyright 2002 2003 by

5、 Pu Jinhuan丰田混合双驱动Prius原理示意图滑行、减速工况电动机以发电机形式工作，在辅助制动的同时向蓄电池充电，回收制动能 10Copyright 2002 2003 by Pu JinhuanToyota Prius (THS) 11Copyright 2002 2003 by Pu JinhuanPrius 动力总成 12Copyright 2002 2003 by Pu JinhuanPrius 行星齿轮副运动学关系 13Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan低速行驶起步 14Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan市区行

6、驶 15Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan爬坡行驶 16Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan高速公路行驶 17Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan滑行停车 18Copyright 2002 2003 by Pu JinhuanEQ7200HEV混合动力轿车介绍 19Copyright 2002 2003 by Pu JinhuanEQ7200HEV布置方案 20Copyright 2002 2003 by Pu JinhuanEQ7200HEV整车定义. EQ7200HEV方案方案 21Copyrigh

7、t 2002 2003 by Pu JinhuanEQ7200HEV方案原理 22Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan整车布置图电池及管理系统整车控制器发动机电机ISG控制器AMT控制器发动机ECU节气门控制器进气系统电机控制器电机冷却系统 23Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan整车布置、部件改装集成控制器集成控制器发动机发动机电池和管理系统电池和管理系统ISG空滤器空滤器水箱水箱小水箱小水箱 24Copyright 2002 2003 by Pu JinhuanEQ7200HEV的机电系统示意图弱电联接强电联接机械联接发动机电发动

8、电机机离合器AMT车轮车轮蓄电池管理系统发动机控制系统电机控制系统变速器控制系统蓄 电 池电控节气门多能源动力总成控制系统加速踏板 ISG制动踏板点火开关换档手柄空调电动转向电动制动仪表ISG控制器 25Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan部件改装在风神在风神EQ7200EQ7200轿车平台的基轿车平台的基础上整车开发础上整车开发多能源管理系统AMT及控制系统离合器系统传动轴变速箱本体传动系统制动系统系统电器系统车身、空调、暖风系统电机及控制系统电池及管理系统ISG及控制系统发动机本体悬置系统冷却系统油门操纵系统进气系统供油系统排气系统发动机系统电控节气门发动机前

9、端轮系断油控制系统转向系统 26Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan整车工况分析F 混联结构的两种标准工作方式混联结构的两种标准工作方式 采用混联模式结构，可进行标准串联方式工作和标准并联方式工作 串联：频繁起动、跟车、长时间低速的城市工况 并联：正常行驶F 行驶基本工况分析行驶基本工况分析 明确汽车行驶的基本工况：起步、加速、巡航行驶、超车、减速、制动、爬坡、驻车、下长坡、倒车等F 工作模式缩减及工况判断工作模式缩减及工况判断 将车辆运行的各种工况按能量分配缩减为六种典型工作模式 27Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan行驶基本工况

10、分析 明确汽车行驶的基本工况：起步、加速、巡航行驶、超车、明确汽车行驶的基本工况：起步、加速、巡航行驶、超车、减速、制动、爬坡、驻车、下长坡、倒车等减速、制动、爬坡、驻车、下长坡、倒车等 28Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan工作模式缩减1. 由主电机驱动2. 发动机起动3. 由发动机驱动4. 行驶中发电5. 全负荷加速6. 减速和能量再生tv起步起步加速加速发动机起动发动机起动发动机驱动发动机驱动匀速匀速急加速急加速减速减速0发电发电（发电）（发电）共同共同工作工作 29Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan基本工作模式行驶工况行驶

11、工况描述说明描述说明电机电机起步加速起步加速起步起步加速（至加速（至12km/h左右）过程左右）过程发动机起动发动机起动发动机起动、发动机开始工作、发动机和电动机同步、升档发动机起动、发动机开始工作、发动机和电动机同步、升档由发动机动力由发动机动力加速、爬缓坡、减档过程加速、爬缓坡、减档过程行驶中发电行驶中发电匀速行驶、缓加速、下坡匀速行驶、缓加速、下坡全负荷加速全负荷加速超车、急加速、爬坡超车、急加速、爬坡能量再生能量再生松油门、缓慢制动、紧急强制动松油门、缓慢制动、紧急强制动 30Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan十种基本工作模式 （1）起步低速）起步低速行

12、驶行驶主电机的主电机的动力由动力电池提动力由动力电池提供，并通过供，并通过AMT来来驱动汽车。驱动汽车。 31Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan发动机主要技术参数参数名称参数名称合同要求合同要求仿真分析仿真分析定义参数定义参数额定功率额定功率/ /转速转速55kw/5400r/min 55kw/5400r/min 55kw/5400r/min 55kw/5400r/min 最大扭矩最大扭矩/ /转速转速 110N110N m/3600r/min m/3600r/min 110N110N m/3600r/mim/3600r/min n 排放排放欧洲欧洲2 2号法规

13、或欧洲号法规或欧洲3 3号法规号法规 32Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan电机主要技术参数参数名称参数名称合同要求合同要求仿真分析仿真分析定义参数定义参数额定功率额定功率/ /峰值峰值20kw/4020kw/4014kw14kw20kw/40kw20kw/40kw额定电压额定电压336V336V336V336V额定电流额定电流80A80A80A80A重量比功率重量比功率1.2Kw/kg 1.2Kw/kg 额定转速额定转速3000-4500r/min3000-4500r/min工作温度工作温度-40-+70-40-+70 33Copyright 2002 200

14、3 by Pu Jinhuan十种基本工作模式 （2）ISG启动发动启动发动机机当继续通过当继续通过主电机驱动汽车时，主电机驱动汽车时，ISG从电池中得到从电池中得到能量起动发动机。能量起动发动机。 34Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan十种基本工作模式 （3）正常行驶）正常行驶一旦发动机起动，一旦发动机起动，离合器接合，切转离合器接合，切转到发动机驱动状态，到发动机驱动状态，不再给主电机提供不再给主电机提供能量。能量。 35Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan十种基本工作模式 （4）行车）行车ISG发发电电在发动机工在发动机工作过

15、程中，作过程中，ISG充当充当发电机，给电池充发电机，给电池充电电 36Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan十种基本工作模式 （5）行驶中发电）行驶中发电发动机在高效区发动机在高效区的工作点是由电机的工作点是由电机负荷与负荷与AMT共同确共同确定的。主电机充当定的。主电机充当发电机，发电产生发电机，发电产生的电能给电池充电。的电能给电池充电。 37Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan十种基本工作模式 （6）低载荷快速充）低载荷快速充电电ISG和主电和主电机同时发电，给电机同时发电，给电池充电，发动机工池充电，发动机工作在高效区。作在高

16、效区。 38Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan十种基本工作模式 （7）全负荷加速）全负荷加速在急加速时，发在急加速时，发电停止，所有的发电停止，所有的发动机能量用来驱动动机能量用来驱动汽车。另外，电池汽车。另外，电池能量提供给主电机，能量提供给主电机，发动机和电动机输发动机和电动机输出的能量共同用于出的能量共同用于汽车的加速。汽车的加速。 39Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan十种基本工作模式 （8）低速跟车）低速跟车发发动机停止工作，电池供动机停止工作，电池供电，电机驱动车辆，电，电机驱动车辆，ISG充当发电机回收能充当发电机回收能量。量。 40Copyright 2002 2003 by Pu Jinhuan十种基本工作模式 （9）减速）减速/制