新能源汽车运用技术课件

模块二混合动力汽车

了解混合动力汽车的分类和特点掌握混合动力汽车的结构和工作原理掌握混合动力汽车的关键技术了解混合动力汽车的前沿技术模块二

混合动力汽车学习目标知识要点

混合动力汽车的分类和特点混合动力汽车的结构和工作原理模块二

混合动力汽车案例导入长安杰勋奇瑞A5一汽奔腾东风EQ7200HEV荣威750HYBRID本田思域Hybrid别克君越任务一

混合动力汽车概述情景1：混合动力汽车的发展1899，比利时Liege的Pieper研究院（第一辆并联式混合动力电动汽车）1899，法国Vendovelli与Priestly公司（第一辆串联式混合动力电动汽车）1902，法国人H.Krieger（采用两个独立的直流电动机驱动前轮）1903，法国人CamilleJenatzy（6hp的汽油发动机和14hp的电动机相组合）1903，Lohner.Porsche（发电制动）1975，VictorWouk博士（BuickSkylark型并联式混合动力电动汽车）1997，丰田公司（Prius混合动力电动轿车）任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类国家标准《电动汽车术语》GB/T19596-2004

中对混合动力汽车HEV（hybridelectricvehicle）的定义为：能够至少从可消耗的燃料、可再充电能或能量储存装置两类车载储存的能量中获得动力的汽车。《混合动力电动汽车类型》QC/T837-2010汽车行业标准中对混合动力汽车的组成分类为：按照动力系统结构形式按混合程度分类,即按照电动机相对于燃油发动机的功率比大小按照外接充电能力划分按照行驶模式的选择方式划分其他划分型式任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（1）串联式混合动力电动汽车(SHEV：SeriesHybridElectricVehicle）图2.1串联式混合动力电动汽车任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（1）串联式混合动力电动汽车(SHEV：SeriesHybridElectricVehicle）图2.2串联式混合动力电动汽车动力流程图任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（1）串联式混合动力电动汽车(SHEV：SeriesHybridElectricVehicle）特点：串联式混合动力电动汽车的发动机能够经常保持在稳定、高效、低污染的运转状态，使有害气体的排放被控制在最低范围，能量转换的效率要比内燃机汽车低，故串联式混合动力驱动系统较适合在大型客车上使用。任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（2）并联式混合动力电动汽车(PHEV：ParallelHybridElectricVehicle）图2.3并联式混合动力电动汽车结构示意图任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式图2.4并联式混合动力电动汽车动力流程图（2）并联式混合动力电动汽车(PHEV：ParallelHybridElectricVehicle）任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式特点：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。通常被应用在小型混合动力电动汽车上。并联式驱动系统的主要元件为动力合成装置，由于动力合成的实现方法具有多样性，相应的动力传动系统结构也多种多样，通常可将其分为驱动力合成式、转矩合成式和转速合成式3类。（2）并联式混合动力电动汽车(PHEV：ParallelHybridElectricVehicle）任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（2）并联式混合动力电动汽车(PHEV：ParallelHybridElectricVehicle）①驱动力合成式；②转矩合成式(双轴式和单轴式)；③转速合成式图2.5并联式混合动力汽车的驱动方式E-发动机；M-电动机；B-蓄电池任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式（3）混联式混合动力电动汽车(PSHEV：Series-parallelHybridElectricVehicle)图2.6混联式混合动力电动汽车结构示意图任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式图2.7混联式混合动力电动汽车动力流程图（3）混联式混合动力电动汽车(PSHEV：Series-parallelHybridElectricVehicle)任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照动力系统结构形式特点：混联式驱动系统充分发挥了串联式和并联式的优点，能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优化匹配，从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统在最优状态工作，所以更容易实现排放和油耗的控制目标，因此是最具影响力的混合动力电动汽车。（3）混联式混合动力电动汽车(PSHEV：Series-parallelHybridElectricVehicle)任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按混合程度分类（1）微混合型混合动力电动汽车（microhybridelectricvehicle）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。（2）轻度混合型混合动力电动汽车(mildhybridelectricvehicle)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%。（3）重度混合(强混合)型混合动力电动汽车(fullhybridelectricvehicle)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。任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照外接充电能力划分（1）外接充电型混合动力电动汽车（off-vehiclechargeahlehybridelectricvehicle）一种被设计成在正常使用情况下可从非车载装置中获取电能量的混合动力电动汽车。

仅当制造厂在其提供的使用说明书中或者以其他明确的方式推荐或要求进行车外充电时，混合动力电动汽车方可认为是“外接充电型”的。仅用作不定期的储能装置电量调节或维护目的而非用作常规的车外能量补充，即使有车外充电能力，也不认为是“外接充电型”的车辆。

插电式(plug-in)混合动力电动汽车属于此类型。（2）非外接充电型混合动力电动汽车（nonoffvehiclechargeablehybridelectricvehicle）一种被设计成在正常使用情况下从车载燃料中获取全部能量的混合动力电动汽车。任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类按照行驶模式的选择方式划分（1）有手动选择功能的混合动力电动汽车（hybridelectricvehiclewithselectiveswitch）具备行驶模式手动选择功能的混合动力电动汽车。车辆可选择的行驶模式包括发动机模式、纯电动模式和混合动力模式三种。（2）无手动选择功能的混合动力电动汽车(hydridelectricvehiclewithoutselectiveswitch)不具备行驶模式手动选择功能的混合动力电动汽车。车辆的行驶模式根据不同工况自动切换。任务一

混合动力汽车概述情景2：混合动力汽车的组成分类其他划分型式（1）按照可再充电能量储存系统不同可以划分为(但不限于)以下类型:—动力蓄电池混合动力电动汽车(tractionbatteryhybridelectricvehicle);—超级电容器混合动力电动汽车(supercapacitorhybridelectricvehicle);—机电飞轮混合动力电动汽车(electromechanicalflywheelhybridelectricvehicle)；—动力蓄电池与超级电容器组合式混合动力电动汽车(tractionbatteryandsupercapacitorhybridelectricvehicle)。（2）混合动力电动汽车按照其技术特征、燃料类型、功能结构和车辆用途等因素还可有其他划分型式。任务一

混合动力汽车概述情景3：混合动力电动汽车的特点较之纯电动汽车，混合动力电动汽车具有如下的优点：(1)由于有原动机作为辅助动力，蓄电池的数量和质量可减少，因此汽车自身重量可以减小；(2)汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平；(3)借助原动机的动力，可带动空调、真空助力、转向助力及其他辅助电器，无需消耗蓄电池组有限的电能，从而保证了驾车和乘坐的舒适性。较之内燃机汽车，混合动力电动汽车具有如下的优点：(1)可使原动机在最佳的工况区域稳定运行，避免或减少了发动机变工况下的不良运行，使得发动机的排污和油耗大为降低；(2)在人口密集的商业区、居民区等地可用纯电动方式驱动车辆，实现零排放；(3)可通过电动机提供动力，因此可配备功率较小的发动机，并可通过电动机回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低汽车的能量消耗和排污。显然，混合动力电动汽车研发的主要目的就是要减少石油能源的消耗，减少汽车尾气中的有害气体量，降低大气污染。任务二

混合动力汽车结构与原理情景1：混合动力汽车的发动机发动机功率的选择对混联式混合动力传动系的设计至关重要。发动机功率偏大，车辆燃油经济性和排放性能就差;发动机功率偏小，后备功率就小，电动机只有提供更多的驱动功率，才能满足车辆一定的行驶性能要求，这势必引起电动机功率和电池组容量取值的增大和车辆成本的增加。另外，电池组数目增多，在车辆上布置困难，车重增加，仅依靠发动机的富裕功率难以维持电池组的额定电量，限制了车辆的续驶里程。因此，混合动力汽车的发动机是能满足原车动力性能要求的小功率发动机，这样既可以降低发动机的排量又可以提高发动机的负荷率，有利于排放和燃油经济性。同普通动力传动系相比，混合动力电动汽车发动机可限制在某一特定区域内工作，特定区域的选择可考虑使发动机燃油消耗最小和尾气污染物排放最少，即考虑发动机燃油消耗率较小的高负荷率区。此外，发动机的最高转速的设计也很关键，发动机最高转速过高时会加剧部件之间的磨损，降低发动机效率，而发动机最高转速过低时可能造成最高车速降低。考虑到部件磨损和最高车速的合理性，通过对现有中小功率发动机进行分析，设计的发动机最高转速为6000r/min。任务二

混合动力汽车结构与原理情景2：混合动力汽车的电动机电动机是电动汽车的心脏，对于混合动力电动汽车来说，电动机的重要性与发动机是等同的。混合动力电动汽车对驱动电动机的要求是能量密度高、体积小、重量轻、效率高。从发展趋势来看，电驱动系统的研发主要集中在交流感应电动机和永磁同步电动机上，对于高速、匀速行驶工况，采用感应电动机驱动较为合适;而对于经常起动、停车、低速运行的城市工况，永磁同步电动机驱动效率较高。驱动电动机的控制技术包括大功率电子器件、转换器、微处理器以及电动机控制算法等。高性能的电力电子器件仍处于研究中，并且向微电子技术与电力电子技术集成的第四代功率集成电路方向发展。转换器技术随着功率器件的发展而发展，可分为DC/DC直流斩波器和DC/AC逆变器，分别用于直流和交流电动机。电动机控制微处理器主要有单片机和DSP芯片，目前电动机控制专用DSP芯片已被广泛采用，将微处理器与功率器件集成到一块芯片上(即PTC芯片)，是目前的研究热点。任务二

混合动力汽车结构与原理情景3：混合动力汽车的动力电池动力电池是混合动力电动汽车的基本组成单元，其性能直接影响驱动电动机的性能，从而影响整车的燃油经济性和排放性能。混合动力电动汽车使用的电池工作负荷大，对功率密度要求较高，但体积和容量小，而且电池的SOC工作区间较窄，对循环寿命要求高。能否开发适合混合动力电动汽车的专用动力电池是决定混合动力电动汽车能否大量推广使用的重要因素之一。如何全面、准确地对动力电池进行管理，是决定动力电池能否发挥最佳效能的重要因素。任务二

混合动力汽车结构与原理情景4：混合动力汽车的底盘系统能量再生制动回收是混合动力电动汽车提高燃油经济性的又一重要途径。由于制动关系到行车安全性，如何在最大限度回收制动时的车辆动能与保证安全的制动距离和车辆行驶稳定性之间取得平衡，是再生制动回收系统需要解决的难题之一，再生制动回收系统与车辆防抱死制动系统的结合可以完美地解决这一难题。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理Prius是拉丁语，意指“领先一步”。当Prius首次发布时，它被评选为2002年度世界最佳设计的客车。这是因为Prius作为第一辆混合动力车辆，有4-5人的座位外加随身行李放置的空间，并是最经济、环保的可应用的车辆。此后，在2004年，第二代Prius赢得了有声望的MotorTrendCar年度奖以及2004年度世界最佳设计车辆的荣誉。丰田Prius混合动力系采用了混联式构造，混合动力系统包含的组件如下：任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理1）由电动枷发电机1(MGI)、电动机/发电机2(1VIG2)和行星齿轮机构组成的

混合动力贯通轴，如右图所示。2）1NZ-FXE发动机。3）由变换器、升压变换器、DC-DC变换器和AC变换器构成的变换器组合件。4)）混合动力车辆电控单元(HVECU)。该装置采集来自传感器的信息，并向发动机控制模块(ECM)、变换器组合件、蓄电池的电控单元(ECU)和滑移控制的电控单元(ECU)发送计算结果，以控制混合动力系统。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理5）

换档位置传感器。6）将加速器角度量变换为电信号的加速踏板位置传感器。7）控制再生制动的滑移控制的电控单元(ECU)。8）发动机控制模块(ECM)。9）高压蓄电池。10）蓄电池的电控单元(ECU)，它监控高压蓄电池的充电情况，并控制冷却风扇的运转。11）关闭系统的维护插塞。12）连接和断开高压电源电路的主继电器。13）应用于车辆控制系统DC12V的辅助蓄电池。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件①发动机1NZ-FXE发动机是1.5L直列式4气缸汽油发动机，配有可变气门定时信息(VVTi)和电节气门控制信息系统(ETCS-i)。②混合动力贯通轴1)产生电功率的MG1。2)驱动车辆的MG2。3)可提供连续可变传动比，并用作功率分解装置的行星齿轮机构。4)由无声链、反转齿轮和末端齿轮组成的减速装置。5)标准的两小齿轮差速器。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件③高压蓄电池高压蓄电池为Ni-MH蓄电池。6个1.2V的单元电池串联组成一个电压为7.2V的蓄电池模块。蓄电池的电控单元(ECU)提供了以下功能:1)判断充电/放电电流量，并向混合动力车辆电控单元(HVECU)输出充电和放电要求，以使蓄电池的荷电状态(SOC)可不变地保持在中等的能级上。2)判断充电和放电期间生成的热量，并调节冷却风扇以保持高压蓄电池的温度。3)监测蓄电池的温度和电压，且若发现不正常工作状态，则可限制或停止蓄电池的充电和放电过程，以保护高压蓄电池。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件③高压蓄电池高压蓄电池的电控单元(ECU)控制了蓄电池的荷电状态(SOC)，SOC的指标为60%。当SOC下降低于该指标范围时，蓄电池ECU传递信号至HVECU，然后后者发信号给发动机控制模块(ECM)，增加其功率输出，向高压蓄电池充电。正常的由低到高的SOC偏差为20%，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件③高压蓄电池根据来自HVECU的指令，三个开关磁阻电动机(SRM)被接人高压电路或由高压电路关断。其中，两个开关磁阻电动机被安置在电源的正端侧，一个被安置在电源的负端侧。如下图所示。当电路通电后，SRMI和SRM3接人。其中，与SRM1串联的电阻器用以防止初始过量的电流(称为涌浪电流)。随后，SRM2接人，而SRM1断开。当去激励时，SRM2和SRM3以指定顺序断开，而HVECU将检验相应继电器正确关断的动作。一个维护插塞被安置在两个蓄电池支架之间。当该维护插塞被切断时，高压电路关断。这一维护插塞组件也含有一个安全联锁的簧片开关。当提升维护插塞上的夹片时，将断开簧片开关，从而开关磁阻电动机被断离电源。对高压电路来说，这也是在维护插塞组件内的主熔丝。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件④变换器组合件变换器组合件含变换器、升压变换器、DC-DC变换器和AC变换器。（1）升压变换器(2004和新型Prius)升压变换器将高压蓄电池输出电压由额定的DC201.6V升压至最高电压DC500V。为了升高电压，变换器对开关控制采用了嵌人绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的升压集成功率模块以及储能的电抗器，如下图所示。当MGl或MGZ用作发电机时，AG变换器将任何一个发电机所发出的交流电变换为直流电。然后，升压变换器把该电压降压为DC201.6V，向高压蓄电池充电。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（2）变换器变换器将高压蓄电池的高压直流变换为供给MGl和MG2的三相交流电，如右图所示。HVECU控制功率晶体管的触发。此外，变换器向HVECU传送为控制电流所需的信息，如输出电流量或输出电压等。变换器、MGl和MG2由专用的散热器和冷却系统予以冷却，该冷却系统是与发动机冷却系统分离的。HVECU控制这一冷却系统电水泵的运行。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（3）DC-DC变换器DC-DC变换器用于将高压直流变换为DC12V,向12V的辅助蓄电池再充电。DC-DC变换器的结构如下图所示。在2001-2003型式的Prius中，它将DC273.6V变换为DC12V；在2004和更新型式中，它将DC201.6V变换为DC12V。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（4）AC变换器在2004和新型Prius中，变换器组合件包含一个用于空调系统的独立变换器，它将高压蓄电池额定电压DC201.6V变换为AC206.6V，以供电给空调系统的电动机，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件⑤制动系统混合动力车辆制动系统既含标准的液压制动系统，又含有再生制动系统，后者利用车辆的动能向蓄电池再充电。当加速踏板刚一踩下，HVECIT就启动再生制动，MG2由车轮使之转动，即用作发电机向蓄电池再充电。在这一制动阶段，没有使用液压制动。但当要求更迅捷地减速时，液压制动即被激活，以提供额外的制动功率。为提高能效，系统只要有可能，总是应用再生制动。在变速手柄上选择“B”，将最大化再生的效率，并对下坡时控制车速有用。混合制动系统的总结构如右图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（1）再生制动的协同控制再生制动的协同控制是使再生制动和液压制动的制动力保持平衡，以最小化车辆动能转化为热和摩擦的损失，其回收的能量则变换为电能。（2）电制动分布控制(2004和新型Prius)在2004和新型Prius中，制动力分布是在滑移控制ECU的电控制下实施的。滑移控制ECU按照车辆行驶条件，精确地控制制动力。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（2）电制动分布控制(2004和新型Prius)1.前后轮制动力分布(2004和新型Prius)通常，当施加制动时，车辆的载重向前位移，减少了后轮上的载荷。当滑移控制ECU检测到这一清况(基于车速传感器的输出)时，它发送信号给制动执行机构，调节后制动力使车辆在制动期间保持于控制之下。施加在后轮上的制动力量值将按减速率大小而变化，它也根据道路情况而变化。下图a和图b分别描述了当后轮上没有载荷和有载荷时前后轮上的制动力分布。a)后轮上没有载荷

b)后轮上有载荷任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（2）电制动分布控制(2004和新型Prius)2.左右制动力分布(2004和新型Prius)当车辆在转弯时制动，则此时施加在内侧车轮上的载荷减少，而施加在外侧车轮上的载荷增加。当滑移控制ECU检测到这一状态(基于车速传感器的输出)时，它发送信号给制动执行机构，以调节左右车轮之间的制动力，防止滑移。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件（3）制动辅助系统(2004和新型Prius)在危急情况下，驾驶员经常惊慌而没有对制动踏板施加足够快的压力。因此，在2004和新型Prius中，应用一个制动辅助系统，(见下图)把迅速的推压制动踏板看作紧急制动和相应地添加制动功率。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件⑥电动转向当发动机关闭时，一个12V电动机驱动电动转向(EPS)装置，其结果使转向感觉不受影响。EPSECU应用转矩传感器输出，并与滑移控制ECU有关车速和转矩辅助指令信号一起，确定转向和辅助动力。然后，相应地驱动该DC电动机。EPS系统的结构如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件⑦增强车辆稳定性控制(VSC)系统(2004和新型Prius)在2004和新型Priu。中，当车辆的轮胎超过其横向猫着力时，增强车辆稳定性控制(VSC)系统将帮助保持车辆的稳定性。该系统通过调节每个车轮上的原动力和制动力，以有助于控制如下运行状态:1)前轮失去牵引力，但后轮没有(前轮打滑趋势，通称为“转向不足”)。2)后轮失去牵引力，但前轮没有(后轮打滑趋势，或称“过度转向”)。.当滑移控制ECU确定车辆处于转向不足或过度转向的情况时，它即降低发动机的输出，并向相应的车轮各自施加制动力，以控制车辆。1)当滑移控制ECU断定转向不足时，它即制动前轮以及后内侧车轮。从而，使车辆减速，载荷移向外侧的前轮，并限制了前轮滑移。2)当滑移控制ECU断定过度转向时，它即制动前轮以及后外侧车轮。从而，抑制了滑移，并使车辆向其预定路径的后方移动。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理主要部件⑦增强车辆稳定性控制(VSC)系统(2004和新型Prius)基于行驶情况，通过示于下图中协同的EPS和VSC控制，增强的YSC系统也提供了恰当的转向辅助量。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式丰田Pries混合动力系统应用了混联式混合动力构造，如前所述，它有许多运行模式。Prius采用如下的控制策略：1)当车辆出发，且以低速运行时，MG2提供主要的原动力。若高压蓄电池处于低荷电状态，则发动机可立即起动。一般，当车速增加至24-32km/h范围时，发动机将起动运转。2)消在正常情况下行驶时，发动机功率分配为两个功率流通路:一部分驱动车轮，另一部分驱动MGl产生电能。为获得最大的运行效率，HVECU将控制该能量分配的比例。3)在全加速期间，功率除由发动机提供外，还从高压蓄电池供电给MG1得到增补的功率。从而，发动机转矩与MG2转矩相组合，提供加速车辆所需的功率。4)在减速或制动期间，车轮驱动MG2,MG2将呈现为发电机功能，用于回收再生制动能量。从制动中回收的能量被储存在高压蓄电池组合之中。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式随不同行驶情况而定的发动机、MGl和MG2的运行模式阐述如下：1)停车：若高压蓄电池已完全充电，且车辆静止不动，则发动机可关闭。但若高压蓄电池需要充电，同时若在2001-2003型式中选择MAXAC，则因发动机驱动压缩机，发动机将连续运转。应指出，在2004和新型式中，采用了电驱动的压缩机。下图给出了发动机、MGl和MG2运行模式的描述。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式2)出发：当在轻载荷和节气门微开状态下车辆出发时，仅MG2运转提供功率。发动机并不运转，而车辆仅由电力供应运行。MG1反向运转，且正如空转一样，不发电，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式3)发动机起动：当车速增加至24一32krn/h范围时，发动机起动运转。发动机借助于MGl起动。发动机、MGl和MG2运行模式的描述如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式4)借助于发动机的轻微加速：在这一模式中，发动机向驱动轮传递其功率，MGl发电。若需要时取决于发动机功率和所要求的行驶功率，则MG2.可辅助发动机用于牵引。此时，MGl发出的能量可等于传输给MG2的能量。驱动系运行如同EYT。发动机、MGl和MG2运行模式的描述如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式5)低速巡航：这一运行模式与借助于发动机的轻微加速模式相类似，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式6)全加速：在这一模式中，发动机向驱动轮和MG1传递其功率，MGl处于发电机运行状态。MG2则将其功率加人到发动机功率之中，并传递至驱动轮，如下图所示。此时，MG2从高压蓄电池吸收的功率大于MGl产生的功率，因此高压蓄电池向驱动系提供能量，而其荷电状态下降。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式7)高速巡航：在这一模式中，MG1的轴被定位于车辆静止的车梁上，驱动系运行在纯转矩藕合模式。发动机和MG2共同牵引车辆，如下图9所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式8)最高车速行驶：在这一模式中，MGl和MG2都接收由高压蓄电池组合提供的功率，且向驱动系传递其机械功率。此时，MGl反向旋转，如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式9)减速或制动：当车辆减速或制动时，发动机关闭。MG2变为发电机，并由驱动轮带动且发电，向高压蓄电池组件再充电。这一运行模式如下图所示。任务二

混合动力汽车结构与原理情景5：普锐斯混合动力汽车的结构原理混合动力系统控制模式10)倒车：当车辆倒车时，MG2作为电动机，反向旋转。发动机关闭。MGl正向旋转，且正如空转一样，如下图所示。模块二

混合动力汽车实践训练：混合动力汽车的检测一、目的及要求1、掌握混合动力汽车整体结构.2、认识混合动力汽车的主要部件的名称及位置、作用。3、掌握混合动力汽车检测方法。二、实训设备1、丰田普锐斯；2、混合动力汽车的检测设备及工具；3、相关教具、录像片及教学挂图。三、实训内容1、在混合动力汽车上认出各系统的具体位置；2、对混合动力汽车拆卸与装配，并掌握其工作原理。3、掌握混合动力汽车的检测方法。模块二

混合动力汽车实践训练：混合动力汽车的检测四、实训步骤1、观察混合动力汽车的运行，理解并掌握其工作过程及原理。2、观察混合动力汽车的模型，认识各个部分，并掌握各个部分的装配关系。3、掌握混合动力汽车的检测方法。五、实训考核1、认识混合动力汽车各部件名称、安装位置及工作原理。2、能够回答出教师的问题。3、填写作业单及实训报告。4、回答实践思考题。模块二

混合动力汽车习题与思考混合动力电动汽车有哪些类型?其特点是什么?混合动力电动汽车制动能量回收系统的功能是什么?混合动力电动汽车能量管理系统的功能是什么?模块六燃料汽车

燃料汽车醇类燃料真能成为汽车的“主食”吗？近些年来，我国的代用燃料中，醇类燃料越来越多地被使用。国家之所以鼓励这样的做法。首先，是为了解决环保的问题；其次，是为了缓解能源的短缺；再次，也是为过剩的粮食找个出路。应该说，这都是经济层面和社会层面的问题在汽车身上的反映，那么，从汽车的技术层面上又应该如何看待醇类燃料呢？案例引入案例引入随着越来越多的国家政府批准了《京都议定书》，如何有效地履行自己的承诺，成为各国关注的焦点。根据《京都议定书》的规定，从２００８年至２０１２年，日本的二氧化碳等温室气体的排放量要比１９９０年的减少６％。为了有效地解决这一问题，上月中旬，日本环境省的温室效应对策技术核心研讨会提议国内的汽油汽车使用掺加酒精的混合燃料。专家认为，日本汽车的温室气体排放量占国内总排放量的２０％左右，而使用普通汽油的汽车占全部车辆的８０％，如果全部使用掺入１０％酒精的汽油，就能少排放１％的温室气体。而欧美国家也正在推广酒精和汽油的混合燃料。再联想到不久前，山西省宣布，该省甲醇汽车示范工程将由试验阶段转入产业化阶段。种种迹象给人的印象是，与汽油混合使用的醇类燃料有可能成为未来汽车用油的主流。案例引入专家认为，我国已经实现产业化的新能源主要集中在三个方面：天然气、生物能源（乙醇掺汽油）和甲醇。当前，北京市6万多出租车中已经有近3万台使用了天然气供气技术，而且许多公交车也运用了天然气发动机。与后两者相比，现在我国天然气应用技术已经比较成熟，其最大的优势在于我国已经基本掌握了天然气汽车的相关技术。而且，随着“西气东输”工程的全面开工，几年后，我国的经济发达地区将会拥有充足的天然气供应。由于天然气不同于石油，其保管十分危险且耗费巨大，为了扩大天然气的使用范围，国家有可能加大天然气汽车使用网络的建设，这一利好消息无疑将大大推动天然气汽车的发展。案例引入现在，生物能源技术和甲醇的应用技术都已经十分成熟了。不过，甲醇有一个致命缺点，那就是它只能从煤或天然气中提取。如果从煤中提取甲醇，使用甲醇的汽车就具有很强的地域性，全国也就是像山西、贵州等产煤大省有条件推广应用；如果从天然气中提取就有浪费能源之嫌，还不如直接应用天然气作替代燃料。与甲醇相比，可以用于提炼乙醇的原材料更多，但是国外有专家认为，乙醇的能源平衡性太差，也就是说，乙醇所能提供的能源少于生产乙醇所消耗的能源。而且在巴西等国的使用经验表明，作为燃料的乙醇，其价格较高。如果是这样的话，我们就有必要考虑一下发展乙醇的必要性了，我们是不是已经富裕到可以这样做的地步。案例引入除了以上几个方面的障碍外，它们在我国的推广也有着两个瓶颈：一是与转化有关的关键零部件都依赖进口；二是相关基础设施的建设很不完善。如果要突破这两个瓶颈就需要进行巨额投资。我们有没有必要这样做？这是个值得商榷的问题。案例引入从国际上的发展趋势来看，对于替代燃料的研究并不是汽车工业发展的主线。如果将现有的内燃机式汽车称为一代产品，而将电动车、燃料电池车等汽车称为二代产品的话，那么使用混合汽油的汽车只能算是1.5代产品，或者说最多只能算一个过渡产品。对怎样看待混合汽油以及使用混合汽油的汽车的作用这个问题，是见仁见智的。但是，它显然不是今后汽车发展的主流。我们还是应该把精力和资金投入到电动车等新技术的研究中去。只有这样，我们才能够在竞争中取胜。模块六燃料汽车燃料汽车概述1燃料汽车的结构与原理2燃料汽车的检测与维护3本章主要需要理解并学会运用以下知识：醇类汽车分类醇类汽车工作原理、特定、发展趋势醇类汽车的维护模块六燃料汽车学习任务1燃料汽车概述1.甲醇燃料汽车情景1燃料汽车的发展图6.1旗云甲醇新型燃料汽车

图6.2安凯汽油-甲醇双燃料城市公交车

图6.3海锋甲醇动力轿车

2.乙醇燃料汽车情景2燃料汽车的组成分类1.按醇类燃料的组成成份和性质分类2.按在汽车上应用分类主要有三种类型，掺烧、纯烧和改质。3、醇类燃料主要特性甲醇和乙醇均是无色透明、易挥发的可燃液体。学习任务2燃料汽车的结构与原理情景1.燃料的来源甲醇（木醇或木酒精）可以由一氧化碳和氢气合成，为无色透明的液体，高挥发性，易燃。主要由天然气（占78%）、重油（占10%）、石脑油（占7%）、液化石油气（占3%）、煤炭（占2%）、油页岩、木材和垃圾等物质中提炼。乙醇俗称酒精，其工业生产方法主要有发酵法、乙烯水合法等方法，我国一直以发酵法为主，其生产原料有三类：第一类是含糖作物与副产物，如甘蔗、甜菜、甜高梁和糖蜜等；第二类是淀粉质作物，如玉米、高梁、小麦、红薯和马铃薯等；第三类是纤维素原料，如木材、木屑和谷物秸杆等。学习任务2燃料汽车的结构与原理情景2.燃料供给系统及专用装置一、掺烧式车用醇类燃料发动机结构1.混合燃料法的醇类燃料汽车发动机结构改进（1）在点燃式发动机上掺烧甲醇（2）在压燃式发动机中掺烧甲醇（3）车用掺烧乙醇汽油发动机结构改进学习任务2燃料汽车的结构与原理2、熏蒸法的醇类燃料汽车发动机结构改进（1）低压喷嘴法的醇类燃料汽车发动机结构改进图6.4用喷油器向进气管中喷入甲醇1-排气道2-柴油喷油器3-进气道4-甲醇喷油器学习任务2燃料汽车的结构与原理（2）甲醇蒸气法的醇类燃料汽车发动机结构改进图6.5利用废气热量使甲醇变成蒸气的装置1-甲醇邮箱2-电动油泵3-蒸发器4、5、6、7-阀学习任务2燃料汽车的结构与原理图6.6利用循环水热量的甲醇蒸发器示意图1-甲醇燃料入口2-控制甲醇液面阀门3-循环水出口4-真空压力管5-膜片6-压力调节杆A-甲醇蒸气B循环水出口学习任务2燃料汽车的结构与原理3.双燃料喷射系统的醇类燃料汽车发动机结构改进（1）两套喷油泵-喷油器系统图6.7双喷油布置示意图a）U形b）ω型1-甲醇喷油器2-柴油喷油器学习任务2燃料汽车的结构与原理（2）供油管及喷油器的结构变动图6.8喷油器结构变动1-高压喷油泵2-输油泵3-代用燃油箱4-回油管5-电磁阀6-压力调节器7-出油阀8-单向阀9-喷油器10-喷油器针阀11-浮化液12-高压油管学习任务2燃料汽车的结构与原理3）双燃料汽车用新型供油系统图6.9双燃料汽车用新型供油系统1-喷油器2-甲醇邮箱3-喷油泵4-柴油油箱5-电动输油泵6、10-止回阀7-加油器8-甲醇油管9-柴油油管学习任务2燃料汽车的结构与原理二、车用高比例和纯醇类燃料发动机结构1.甲醇点燃式发动机结构改进通常，当燃用甲醇含量超过容积的85%时，发动机需进行一系列设计修改：（1）提高电动汽油泵的供油压力，以避免产生气阻，影响供油，如有的汽油泵采用3.0MPa以上压力。（2）混合气的形成装置必须与甲醇较低的热值及较少的空气需要量相适应。（3）采用高压缩比以充分利用甲醇高辛烷值的特性，压缩比可提高到9~11。（4）采用更合适的混合气形成装置，对混合气形成装置进行改进设计。学习任务2燃料汽车的结构与原理（5）选择合适的火花塞和火花塞间隙的选择，压缩比提高后，宜采用冷型火花塞。（6）解决冷起动不利的因素，如：辅助汽油喷射、电加热、火焰起动装置、热分解燃油、催化分解燃油、增加点火能量、燃油的雾化、燃油中添加低沸点的添加剂。（7）改善有关零件的抗腐蚀性和抗溶胀性等，尤其是提高供油管路的金属件、橡胶件和塑料的性能，如油压调节器的膜片。（8）加大燃料箱，以保证必要续驶里程。或采用双油箱结构。（9）提高发动机的压缩比，为充分利用醇类燃料高辛烷值的特点，应加大点火提前角调整2°~5°。学习任务2燃料汽车的结构与原理3.车用纯醇类燃料柴油机结构改进（1）火花塞法；1）燃料喷射时间及点火时间。2）火花塞的位置及电极长度。图6.10在涡流燃烧室气缸盖上布置火花塞的位置示意图1-喷油器孔2-火花塞或电热塞孔学习任务2燃料汽车的结构与原理（2）电热塞法；图6.11电热塞在统一燃烧室和分隔燃烧室中安装位置的比较a）统一燃烧室b）分隔燃烧室（一）c）分隔燃烧室（二）d）分隔燃烧室（三）1-喷油器2-电热塞学习任务2燃料汽车的结构与原理（3）裂解甲醇法；图6.12裂解甲醇燃料发动机的基本组成1-压力调节器2-裂解气冷却器3-裂解反应器4-蒸发器5-燃料泵6-燃料箱7-安全放气阀学习任务2燃料汽车的结构与原理（4）表面着火法；图6.13甲醇表面着火法结构示意图1-气缸2-气缸盖3-铜密封垫4-电极5-空气间隙6-电热带7-陶瓷套管8-不锈钢燃烧室9-轴针式喷油器10-绝缘材料制的垫片学习任务2燃料汽车的结构与原理（5）采用着火改善剂；（6）高压缩比压燃法；4、甲醇改制发动机结构改进5、醇类灵活燃料发动机（1）甲醇灵活燃料发动机（2）乙醇汽油灵活燃料发动机学习任务2燃料汽车的结构与原理情景3醇类燃料汽车实例1.M85甲醇燃料汽车图6.14甲醇燃料系统图1-空气滤清器2-双燃料压力调节器（0.38MPa）3-进气管及燃油喷射器4-油轨5-涡轮增压器6-甲醇滤清器7-截止阀8-丙烷压力调节器9-由外面充入及排出丙烷10-直流电动输油泵11-丙烷蒸气减压阀12-丙烷微处理器13-甲醇回流管14-丙烷蒸气（28~35kPa）15-压力表16-丙烷脉宽调质电磁阀17-空气流量传感器（1）燃料系统及汽车底盘；发动机采用博世公司的多点燃油喷射装置。（2）发动机；汽车采用排量为3.8L的6缸发动机。（3）汽车性能；别克汽油汽车改用M85后，性能有了明显的提高。

1）动力性。图6.15甲醇燃料汽车与汽油汽车的功率比较图6.16甲醇燃料汽车与汽油汽车的转矩比较学习任务2燃料汽车的结构与原理2）燃料经济性。3）汽车加速性及驾驶驱动性能。2、灵活燃料甲醇（FFV）汽车图6.17在JettaⅢ型汽车基础上开发的灵活燃料汽车布置图1-活性炭罐过滤器2-空气泵3-敲缸传感器4-火花塞5-喷油器6-废气再循环阀7-电控单元（ECU）8-燃料过滤器9-灵活燃料10-燃料泵及油面传感器11-氟化高密度聚乙烯燃料箱12-三元催化反应器13-氧传感器14-甲醇传感器15-甲醇发动机用润滑油学习任务2燃料汽车的结构与原理图6.18灵活燃料电控系统原理图学习任务2燃料汽车的结构与原理情景1燃料汽车的检测与维护一、醇类燃料的正确使用1、车用乙醇汽油（1）车用乙醇汽油的组成（2）车用乙醇汽油的牌号（3）车用乙醇汽油的正确选用2、车用甲醇汽油学习任务3燃料汽车的检测与维护二、醇类燃料汽车使用注意事项1、使用前需要对汽车进行相应调整（1）彻底清洗燃油系统和油箱。（2）更换泡沫塑料件和橡胶件。（3）调整点火时间。（4）调整怠速。（5）调整可燃混合气的混合比。学习任务3燃料汽车的检测与维护2、在使用初期应加强车辆的保养和维护（1）对油路系统再进行一次清洗，去除杂质。（2）对汽油泵进行清洗。（3）检查油箱盖上的空气阀。3、车用乙醇汽油和车用无铅汽油的混用学习任务3燃料汽车的检测与维护情景2燃料汽车的检测维护实例1、油路堵塞解决办法是认真清洗油箱、油路系统，注意燃油清洁。2、电动油泵故障解决办法是用清洁燃油置换油箱内的存油，清洗油泵。学习任务3燃料汽车的检测与维护3、油路气阻排除方法是：打开油箱盖，使空气进入，消除负压，必要时更换进气阀或油箱盖。如排气阀故障而不能自动打开，油箱内压力增高，使燃油从油箱盖处溢出，影响行车安全，严重时将会出现油路气阻故障。排除方法是：疏通或更换排气单向阀（或更换油箱盖）4、起步发顿，加速不良学习任务3燃料汽车的检测与维护模块三电动汽车

3.1概述

世界汽车保有量已达到8亿辆，并且还以2.3%的速度递增。汽车是一个能源消耗巨大的耐用消费品，据统计，目前世界石油消耗中，大约63%用于交通运输，其中的80%用于汽车燃料。汽车保有量的增加，不仅带来能源消耗的加剧，人类赖以生存的环境污染也日益恶化。

在欧洲，柴油车是比较成熟的节能环保技术，但它仍然无法摆脱对日渐稀少的石油资源的依赖。更重要的是，我国由于柴油品质以及国家政策的瓶颈，其发展前景不明。纯电动车绝对是最佳的节能环保技术，但仍然无法解决电池技术的能量密度、寿命、价格等方面的问题，限制了纯电动汽车的应用。3.1概述

氢动力车被业界一致认为是未来解决能源问题的“终极方案”。但是氢的大规模分解制造目前还没解决，加氢站等基础设施铺设的昂贵费用更是令人咋舌。融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车异军突起。市场份额逐渐增大，已成为重点发展的新型汽车。

奔驰SLSElectricDrive搭载了四台电动机，这四台电动机将各自负责驱动一个轮毂，因而提供的是四轮驱动系统。这款SLSElectricDrive搭载的是一个548公斤的锂离子电池，能够提供的总电能为60千瓦时。并能提供最大740马力的动力输出，以及999牛米的最大扭矩。根据官方数据表明，奔驰SLSAMGElectricDrive的百公里加速时间仅为3.9秒，最高时速可以达到250公里/小时。在充满电的情况下，该车的最大续航里程可达到249公里。奔驰SLSAMG奔驰SLSAMG奔驰SLSAMG丰田Mirai氢动力汽车丰田Mirai氢动力汽车

丰田汽车在今年的洛杉矶车展上带来了一款划时代的产品——氢动力汽车。这台正式大批量生产销售的新概念汽车被命名为“Mirai”（日语：未来），在丰田看来，这台汽车代表了丰田对于未来的定义。丰田的氢燃料电池车MIRAI终于在2014年12月18日，日本上市了，新车售价723.6万日元(约37.8万人民币)，日本政府补贴后，实际价格520万日元(约27.1万人民币)。丰田Mirai氢动力汽车Mirai量产车型的车身设计与之前的FCV概念车/验证车几乎完全相同，注重空气动力学的要求使得Mirai的造型和传统汽车并不相同：较小的风挡倾角、流线型的后风挡以及短小高耸的车尾。同时为了进一步减小空气阻力，Mirai在车身侧面还加入了几条连续的曲线。量产版本的Mirai车身长度大约在4870mm，宽度为1810mm，为了照顾实用性，车身的高度被设定为1535mm。丰田Mirai氢动力汽车丰田Mirai氢动力汽车Mirai使用了液态氢作为动力能源，液态氢被储存在位于车身后半部分的高压储氢罐中。Mirai所使用的聚酰胺联线外加轻质金属的高压储氢罐可以承受70MPa压力，并分别置于后轴的前后。液态氢添加的过程与传统添注汽油或者柴油相似，但对于安全性和加注设备具有独立的安全标准。充满Mirai的储氢罐大约需要3-5分钟，在JC08工况下，Mirai的氢储量可以支持700公里续航里程。丰田Mirai氢动力汽车氢燃料电池的电力可以直接用于驱动位于车辆前轴的交流同步电机，该电机的最大功率为122马力（90千瓦），最大扭矩为260牛米。电机输出的扭矩通过转速齿轮组传递到车轮上。而在减速工况时，电机被反拖，这样产生的电能被存储在后轴上方的镍氢电池中。Mirai的驱动系统除了不释放有害尾气外，还有着低噪声、高效率、低重心的特点。3.1.1电动汽车的发展世界汽车保有量已达到8亿辆，并且还以2.3%的速度递增。汽车是一个能源消耗巨大的耐用消费品，据统计，目前世界石油消耗中，大约63%用于交通运输，其中的80%用于汽车燃料。汽车保有量的增加，不仅带来能源消耗的加剧，人类赖以生存的环境污染也日益恶化。3.1.1电动汽车的发展统计表明在占80%以上的道路条件下，普通轿车仅利用了动力潜能的40%，在市区还会跌至25%。3.1.1电动汽车的发展在欧洲，柴油车是比较成熟的节能环保技术，但它仍然无法摆脱对日渐稀少的石油资源的依赖。更重要的是，我国由于柴油品质以及国家政策的瓶颈，其发展前景不明。纯电动车绝对是最佳的节能环保技术，但仍然无法解决电池技术的能量密度、寿命、价格等方面的问题，限制了纯电动汽车的应用。氢动力车被业界一致认为是未来解决能源问题的“终极方案”。但是氢的大规模分解制造目前还没解决，加氢站等基础设施铺设的昂贵费用更是令人咋舌。融合内燃机汽车和电动汽车优点的混合动力电动汽车异军突起。市场份额逐渐增大，已成为重点发展的新型汽车。3.1.1电动汽车的发展

在19世纪30年代，英、法等国曾有人研究电动汽车，到1881年在法国巴黎街上出现了世界上第一辆电动汽车，它是由法国工程师GusiavcTrouvc装配的以铅酸蓄电池为动力的三轮车。1882年在英格兰由W.E.Ayrion和John.Pcrry两位教授组装了第二辆电动三轮车。3.1.1电动汽车的发展

丰田公司于1996年11月在第13届国际电动车会议上推出日本第一辆燃料电池电动汽车。东京电力公司和日本研究开发公司，联合研制成功“IZA"豪华型电动车，采用288V镍镐电池，4台直流无刷电动机，输出功率为100kW，最高车速达到176km/h,每次充电后，以40km/h行驶时续驶里程达548km。3.1.1电动汽车的发展

从2003年开始，丰田就在Prius身上使用了第二代混合动力系统，俗称THS-Ⅱ系统。这是一种使用两种动力组合的混联式混合动力系统。

除了Prius之外，还有Camry、Estima以及其高端品牌雷克萨斯RX400h,GS450h,LS600hL等车型均采用了混合动力系统3.1.1电动汽车的发展2012年7月，国务院在其颁布的《节能与新能源汽车产业发展规划(2012-2020年)》（以下简称《规划》）中对汽车油耗进行了明确规定，“到2015年，当年生产的乘用车平均燃料消耗量降至6.9升/百公里，节能型乘用车燃料消耗量降至5.9升/百公里以下3.1.1电动汽车的发展

但是由于纯电动汽车需要改变整个动力体系，要花一部分额外的成本来装电机、电池，而电机控制系统的成本较高，带动整车销售价格也提高。从目前各国试运行和部分产业化的情况来看，包括低性能两轮电动车在内的小型纯电动汽车产业化情况较好，而高性能较大型纯电动汽车的设计目的本就有较远距离、较大速度的需求，直接的后果的就是加大车身重量、对电机功率和电池容量要求比较大、成本加重、经济性下降。3.1.1电动汽车的发展3.1.1电动汽车的发展3.1.1电动汽车的发展3.1.1电动汽车的发展3.1.2电动汽车的分类

电动汽车是以电池为储能单元，以电动机为驱动系统的车辆。通常地，容量型动力电池即可满足使用要求。电动汽车的特点是结构相对简单，生产工艺相对成熟，缺点是充电速度慢，续驶里程短。因此适合于行驶路线相对固定、有条件进行较长时间充电的车辆。3.1.2电动汽车的分类1、按用途分类

按用途不同，纯电动汽车可以分为以下几类：

（1）纯电动轿车；

（2）电动货车；

（3）电动客车。3.1.2电动汽车的分类2、按驱动形式分类

按动力驱动控制系统结构形式不同，纯电动汽车可以分为以下几类：

（1）直流电动机驱动的电动汽车；

（2）交流电动机驱动的电动汽车；

（3）双电动机驱动的电动汽车；

（4）双绕组电动机电动汽车；

（5）电动轮电动汽车。3.1.2电动汽车的分类3、按使用的电池类型分类

按使用的电池类型不同，电动汽车可以分为以下几类：

（1）铅酸蓄电池电动汽车；

（2）镍氢电池电动汽车；

（3）锉离子电池电动汽车；

（4）燃料电池电动汽车。3.2电动汽车结构与原理

电动汽车主要由电力驱动系统、电源系统和辅助系统三部分组成。3.2.1电动汽车的结构与原理3.2.1电动汽车的结构与原理一、电力驱动系统

电力驱动系统主要包括电子控制器、功率转换器、电动机、机械传动装置和车轮等。它的功用是将存储在蓄电池中的电能高效地转化为车轮的动能，并能够在汽车减速制动时，将车轮的动能转化为电能充人蓄电池。

电动汽车的控制系统的性能直接影响着汽车的性能指标。该控制系统控制汽车在各类工况下的行驶速度、加速度和能源转换情况。它类似于燃油汽车的加速踏板和变速器，包括电动机驱动器、控制器及各种传感器，其中最关键的是电动机逆变器。

3.2.1电动汽车的结构与原理二、电源系统

电源系统主要包括电源、能量管理系统和充电机等。它的功用是向电动机提供驱动电能、监测电源使用情况以及控制充电机向蓄电池充电。

纯电动汽车的常用电源有铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。3.2.1电动汽车的结构与原理三、辅助系统

辅助系统主要包括辅助动力源、空调器、动力转向系统、导航系统、刮水器、收音机以及照明和除霜装置等。辅助系统除辅助动力源外，其余的依据车型不同而不同。

辅助动力源主要由辅助电源和DC/DC功率转换器组成。它的功用是向动力转向系统、空调器及其他辅助设备提供动力。3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2电动汽车的布置及参数3.2.2控制技术1、电动机及控制技术

随着电动机及驱动系统技术的发展，控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络控制、自适应控制，以及专家系统、遗传算法等非线性智能控制技术，都将应用于电动汽车的电动机控制系统。它们的应用将使系统结构简单、响应迅速、抗十扰能力强，参数变化具有鲁棒性，可大大提高整个系统的综合性能。

电动汽车再生制动控制系统可以节约能源、提高续驶里程，具有显著的经济价值和社会效益。再生制动还可以减少汽车制动片的磨损，降低车辆故障率及使用成本。3.2.2控制技术2、电池及管理技术

电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池要求比能量高、比功率大、使用寿命长，但目前的电池能量密度低，电池组过重，续驶里程短，价格高，循环寿命有限。

减小包内不均匀的温度分布以避免模块间的不平衡，以此避免电池性能下降，且可以消除相关的潜在危险。由于电池包的设计既要密封、防水、防尘、绝缘等，又要考虑空气流流场分布、均匀散热，所以电池包的散热通风设计，成为电动车研究的一个重要领域。3.2.2控制技术3、整车控制技术

新型电动汽车整车控制系统是两条总线的网络结构，即驱动系统的高速CAN总线和车身系统的低速总线。高速CAN总线每个节点为各子系统的ECU。低速总线按物理位置设置节点，基本原则是基于空间位置的区域自治。

实现整车网络化控制，其意义不只是解决汽车电子化中出现的线路复杂和线束增加问题，网络化实现的通信和资源共享能力成为新的电子与计算机技术在汽车上应用的一个基础，同时也为X-by-Wire技术提供了有力的支撑。3.2.2控制技术4、整车轻量化技术

整车轻量化始终是汽车技术重要的研究内容。纯电动汽车由于布置了电池组，整车重量增加较多，轻量化问题更加突出。但可以采用以下措施减轻整车质量。3.2.2电动汽车的参数1、起步加速性能。车辆在设定时间内由静止加速到额定车速或走过预定的距离的能力。2、以额定车速稳定行驶的能力。对电动汽车来说，蓄电池和电动机应该能提供车辆以额定车速稳定行驶的全部功率需求，并且根据我国的道路状况至少能克服坡度为3%的路面阻力。3.2.2电动汽车的参数3、以最高车速稳定行驶的能力。在电动汽车上，电动机发出的功率应该能够维持车辆以最高车速行驶。4、爬坡能力。电动汽车能以一定的速度行驶在一定坡度的路面上。

另外，电动汽车的蓄电池所输出的电能和电量应该能够维持电动汽车在一定工况下行驶额定的里程。3.3电动汽车能源系统

电池是电动汽车的动力源，是能量的存储装置，也是目前制约电动汽车发展的关键因素。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键是开发出比能量高、比功率大、使用寿命长、成本低的电池。3.3.1电池的基本常识一、电池的组成电池一般由电极、电解质、隔膜、外壳四部分组成。电极（正极和负极）一般由活性物质和导电骨架组成。电解质在电池内部阴、阳极之间担负传递电荷（带电离子）的作用。隔膜为阴、阳极之间起到绝缘作用的薄膜、板材或胶状物等。外壳是盛放和保护电池电极、电解质、隔膜的容器。3.3.1电池的基本常识二、电池的常识1、电池的组合

蓄电池作为动力源，一般要求有较高的电压和电流，所以需要将若干个单体电池通过串联、并联与复联的方式组合成电池组使用。

电池组合中对单体电池性能有严格的要求，在同一组电池中必须选择同一系列、同一规格、性能尽可能一致的单体电池。3.3.1电池的基本常识2、电池的放电

电池放电是将电池内储存的化学能以电能方式释放出来的过程，即电池向外电路输送电流。

蓄电池的放电参数主要有放电深度、放电率和连续放电时间。

放电深度是指电池当前的放电状态，用实际放电容量与额定容量的百分比来表示。

放电率是指放电时的速率，常用时率或倍率表示。时率是指一定的放电电流放完额定容量所需的小时数，倍率是指规定时间内放出其额定容量时所输出电流的数值与额定值的倍数。3.3.1电池的基本常识3、电池的充电

电池充电是将外部电源输入蓄电池的直流电能转换为化学能储存起来的过程。

蓄电池的充电参数主要有充电特性、完全充电和充电率。充电特性是指充电时蓄电池的电流、电压与时间之间的关系。完全充电是蓄电池内所有可利用的活性物质都已转变成完全荷电的状态。充电率是指充电时的速率，也用时率和倍率来表示。

蓄电池的荷电状态是指蓄电池充放电后剩余的容量与全荷电容量的百分比。充电的方式又分为恒压充电，恒流充电，涓流充电，浮充电。3.3.1电池的基本常识4、电池的极化

极化是电池由静止状态转入工作状态产生的电池电压、电极电位的变化现象。极化现象反映了由静止状态转入工作状态能量损失的大小，极化损失越小越好。

极化现象也可理解为对平衡现象的偏离。热力学平衡过程与可逆现象紧密相连。可逆过程或平衡过程的变化率是很小的，但实际过程必须有一定的速率，有时还要求有很高的速率。

常见的极化现象有阳极极化、阴极极化、欧姆极化（电阻极化）、浓差和电化学极化等。3.3.1电池的基本常识5、记忆效应

记忆效应是指电池在没有完全放电之前就重新充电，电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上，但在以后的放电过程中，电池将只记得这一低容量。

同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池容量逐渐变低。主要表现在镍镉电池中。3.3.1电池的基本常识三、电池的分类电动汽车使用的动力电池可以分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。1、化学电池

化学电池是利用物质的化学反应发电。

化学电池按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。3.3.1电池的基本常识（1）原电池

原电池又称一次电池，是指电池放电后不能用简单的充电方法使活性物质复原而继续使用的电池，如锌一二氧化锰十电池、锉锰电池、锌空气电池、一次锌银电池等。

（2）蓄电池

蓄电池又称二次电池，是指电池在放电后可通过充电的方法使活性物质复原而继续使用的电池，这种充放电可以达数十次到上千次循环。如铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。3.3.1电池的基本常识（3）燃料电池

燃料电池又称连续电池，是指参加反应的活性物质从电池外部连续不断地输人电池，电池就连续不断地工作而提供电能。如质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池、再生型燃料电池等。

（4）储备电池

储备电池是指电池正负极与电解质在储存期间不直接接触，使用前注人电解液或者使用其他方法使电解液与正负极接触，此后电池进人待放电状态，如镁电池、热电池等。

化学电池按电解质分为酸性电池、碱性电池、中性电池、有机电解质电池、非水无机电解质电池、固体电解质电池等。3.3.1电池的基本常识2、物理电池

物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。3、生物电池

生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶电池、生物太阳电池等。

迄今已经实用化的车用动力蓄电池有传统的铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池。在物理电池领域中，超级电容器也应用于纯电动汽车和混合动力汽车中。生物燃料电池在车用动力中应用前景也十分广阔，以氢为燃料的燃料电池和氧化物燃料电池的研发已进人重要发展阶段。3.3.1电池的基本常识四、动力电池的性能指标

电池作为电动汽车的储能动力源，在电动汽车上发挥着非常重要的作用，要评定电池的实际效应，主要是看电池的性能指标。电池的性能指标主要有电压、容量、内阻、能量、功率、输出效率、自放电率、使用寿命等，根据电池种类不同，其性能指标也有差异。3.3.1电池的基本常识1、电压

电压分为端电压、开路电压、额定电压、放电电压和终止电压等。

（1）端电压

电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差。

（2）开路电压

电池在开路状态下