《新能源汽车概论》课件-任务五 混合动力汽车认知

混合动力汽车认知

项目描述与导入

学习任务

任务4.1：混合动力汽车的结构组成任务4.2：混合动力原理混合动力类型混合动力结构组成混合动力能量流比亚迪双模技术DM

课程主要内容

一、混合动力类型 课堂活动：如何辨别混合动力汽车混合动力标志混合动力汽车特有的控制功能车辆外观车辆内饰。。。一、混合动力汽车定义1.混合动力汽车的定义我们常说的混合动力汽车通常就是指油电类型混合动力汽车（

简称HEV

，Hybrid

electricvehicle

），即为内燃机与动力电池、电机的驱动混合。国际电子技术委员会对混合动力车辆的定义为，在特定的工作条件下，可以从两种或两种以上的能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车，其中至少一种存储器或转化器要安装在汽车上。一、混合动力汽车定义从广义上来讲，混合动力汽车指的是装备有两种具有不同特点驱动装置的车辆。两个驱动装里中有一个是车辆的主要动力来源，还有一个辅助驱动装置。从狭义上讲，混合动力汽车是指同时装备两种动力源的汽车。既有车载动力电池提供电力驱动，又装有一个相对小型内燃机的汽车。传统汽车混合动力汽车纯电动汽车

二、混合动力类型 1.

按驱动系统结构（混合方式）分类混合动力汽车串联式混合动力并联式混合动力混联式混合动力

二、混合动力类型 （1）串联式混合动力在串联式混合动力设计中，车辆的驱动仅仅是由驱动电机来单独完成的，车辆动力电池的电能来自内燃机。在该类型的设计中，内燃机是不能直接给车辆提供动力，其主要应用于城市大客车，在乘用轿车中很少见。串联式混合动力汽车连接方式示意图

二、混合动力类型 串联式混合动力车辆运行时，内燃机带动发电机工作，发电机输出的电能通过逆变器提供给驱动电机来驱动车辆，或者为车辆动力电池充电。典型串联式混合动力汽车驱动组件

二、混合动力类型 串联式混合动力的优点：发动机和驱动轮之间没有机械连接，因此发动机可以工作在其速度-转矩图的任何点上。通过车辆的驱动功率需求，可以控制发动机总是工作在最低油耗区；在这个区域内，发动机的效率和排放可以通过特殊设计和控制技术得以进一步提高。由于电动机的速度-转矩特性非常适合汽车牵引需求，驱动系统可以不再需要多档位的变速器，使得驱动系统结构得以简化。令其他的布置方式相比，由于发动机和动轮之间交现了完全的机械解耦，动力总成的控制策略简单。

二、混合动力类型 串联式混合动力的缺点：发动机产生的能量经过两次能量转换才到达驱动轮，能量损失多，效率低。发电机的使用增大了车辆质量和成本。由于电动机是驱动车辆的动力源，为满足车辆的加速和爬坡性能要求，其尺寸较大。

二、混合动力类型 （2）并联式混合动力在并联式混合动力设计中，车辆的驱动是由内燃机和驱动电机组合完成的，系统支持仅靠其中的一种能量驱动车辆，也支持内燃机和驱动电机同时驱动车辆。在这种设计中，动力电池和内燃机都是与变速单元相连接的。并联式混合动力汽车连接方式示意图在驱动车辆行驶时，大多数情况下，并联式混合动力汽车的驱动电机是辅助内燃机运行的。并联式混合动力汽车可以在比较复杂的工况下使用，应用范围比较广。典型并联式混合动力汽车驱动组件

二、混合动力类型

二、混合动力类型 并联方式的优点发动机的动力可以直接用来驱动车辆，没有能量转换，能量损失小。一个电机既可作为电动机使用，也可作为发电机使用，且可以采用较小功率的电机，成本低。并联方式的缺点发动机和驱动轮间还是机械连接，因此发动机的工作点不可能总处于最佳区域，发动机效率得不到充分发挥。需要搭载变速器，且适合搭载自动变速器。混合度较低，不便于向插电式混合动力过渡。

二、混合动力类型 （3）混联式混合动力混联式混合动力也称为串并联式，因为其集合了串联式和并联式的优点而设计的，它可以最大限度地发挥串联式与并联式的各自优点。目前市场上合资品牌的混合动力汽车大多数采用这种设计类型。混联式混合动力汽车连接方式示意图混联式混合动力的特点：系统可以实现纯驱动电机驱动车辆，内燃机自动停机或起动为系统充电；也内燃机和驱动电机共同驱动车辆；不足的是动力分配装置内部设计和管理系统较为复杂，需要较高的技术积累和研发投入。丰田普锐斯混合动力汽车

一、混合动力类型

二、混合动力类型 2.

按不同的电气化程度（混合度）分类

二、混合动力类型 （1）微混合动力系统这种混合动力系统对传统发动机的起动机进行了政造，形成由带传动的发电起动一体式电机(BSG)。该电机用来控制发动机快速起停，因此可以取消发动机的怠速过程，降低了油耗和排放。微混合动力系统搭载的电机功率比较小，仅靠电机无法使车辆起步，起步过程仍需要发动机介入，是一种初级的混合动力系统。在城市循环工况下节油率一般为

5%~10%。

电机的电压通常为12V或42V。

二、混合动力类型 （2）轻度混合动力系统该混合动力系统采用了集成起动电机(ISG)。一般只包括自动启停、内燃机起动平滑辅助和制动能量回收。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下，一般只能省油8%~15%。轻度混合动力系统结构示意图

二、混合动力类型 （3）中度混合动力系统中度混合动力的车辆一般采用100V以上的动力电池，混合度在30%左右。中度混合动力系统采用的是高压动力电池和电机。在车辆加速或者大负荷工况时，电机能够辅助内燃机驱动车辆，补充内燃机本身动力输出的不足，提高整车性能。这种系统的混合程度较高，在城市循环工况下节省燃油可以达到20%~30%。中度混合动力汽车（本田思域）

二、混合动力类型 （4）重度混合动力系统系统通常采用了272~650V的高压系统，混合度可以达到50%以上，在城市循环工况下节油率可以达到30%~50%。重度混合车型可以在低速时就像一款纯电动汽车一样，支持纯电动行驶；在急加速和爬坡运行工况下车辆需要较大的驱动力时，驱动电机和内燃机同时对车辆提供动力。重度混合动力汽车（普锐斯）

二、混合动力类型 （5）插电式混合动力系统插电式混合动力汽车(Plug-in

Hybrid

Electrie

Vehicle,PHEV)

是可以利用电网对动力电池充电的混合动力汽车，可以使用纯电模式驱动车辆行驶，且纯电动行驶里程较长；电能不足时，车辆仍然可以重度混合模式行驶。插电式混合动力系统的电机功率比纯电动汽车的稍小，动力电池的容量介于重混系统和纯电动车辆之间。

二、混合动力类型 三、混合动力结构组成1.混合动力汽车的基本结构组成它具有传统汽车与纯电动汽车的双重部件。混合动力汽车配置有内燃机、动力电池、变速驱动单元、DC-DC转换器，如果是插电式混合动力汽车还配置有车载充电器等。插电式混合动力概念（PHEV）受冷却的高压蓄电池充电插座充电装置电动空调压缩机内燃机电动机直流

/

交流转换器高压蓄电池用发电机交流

/

直流转换器三、混合动力结构组成Passat

GTE:高压组件三、混合动力结构组成Passat

GTE:高压蓄电池充电单元三、混合动力结构组成Passat

GTE:高压蓄电池充电单元三、混合动力结构组成Passat

GTE:高压蓄电池三、混合动力结构组成Passat

GTE:高压蓄电池三、混合动力结构组成Passat

GTE:高压蓄电池三、混合动力结构组成Passat

GTE:功率电子装置三、混合动力结构组成Passat

GTE:三相交流电机三、混合动力结构组成Passat

GTE:驱动电机三、混合动力结构组成Passat

GTE:高压加热器三、混合动力结构组成Passat

GTE:电动压缩机三、混合动力结构组成2.丰田普锐斯结构组成变速驱动单元（动力总成）的结构混合动力汽车的变速驱动单元不同于传统汽车的自动变速器或手动变速器，其内部主要包含有：用于驱动和发电的三相电机；用于实现动力切换的离合器；用于实现输出动力变速的齿轮机构。三、混合动力结构组成混合动力汽车变速驱动单元三、混合动力结构组成在丰田普锐斯车型中，变速驱动单元内部设计有2个驱动电机MG1和MG2，并设计有一个行星齿轮机构,其连接关系如下：内燃机与内部行星齿轮机构的行星架相连接。MG1与行星齿轮机构的太阳轮相连接。MG2与行星齿轮机构的齿圈以及车辆输出轴相连接。内部连接关系 行星齿轮机构普锐斯变速驱动单元内部连接关系示意图需要起动内燃机时，内部的电机作为起动机，带动内燃机运转；内燃机起动后，又会作为发电机，为车辆提供持续电能。电机作为起动机使用电机作为发电机使用三、混合动力结构组成组 件技术特点传动桥动力分配行星齿轮机构切换和分配来自不同电源的速度、旋转方向和扭矩。例如，其将发动机的动力分为

2

个路径。

其中一路分配给车轮以驱动车辆，而另一路则分配给

MG1

以发电。MG2主要用于补充发动机动力以提高驾驶性能。减速时，通过再生制动发电。MG1主要通过使用发动机输出的动力发电。用作起动机以起动发动机。HV

蓄电池HV

蓄电池存储

MG1

和

MG2

发的电。驱动

MG1/MG2

时，为

电机控制器

提供电能。系统主继电器

(SMR)根据来自

HV

ECU的信号连接或切断高压电源电路。维修塞拆下维修塞把手即切断

HV

蓄电池的高压电源电路。三、混合动力结构组成组 件功 能电机控制器(MCU)各逆变器将来自增压转换器的直流电转换为三相交流电以驱动

MG1

和MG2。相反地，将来自MG1

和MG2

的交流电转换为直流电。增压转换器将

HV

蓄电池的电压从

244.8

V

增大至

650

V（最大）。降低MG1

和MG2

发电的电压以为

HV

蓄电池充电。DC-DC

转换器将

244.8

V直流电降为

14

V直流电以为辅助蓄电池充电，并为辅助系统提供动力。（相当于常规车辆的交流发电机的功能。）整车控制单元（ECU）HV

ECU存储MG1

和MG2

发的电。驱动MG1/MG2

时，为PCU

提供电能。蓄电池ECU检测

HV

蓄电池的温度、电压和电流，然后将此信息传输至

HVECU。检测到车辆高压电路绝缘电阻降低。ECM/

发动机ECU控制发动机以响应来自

HV

ECU

的所需发动机输出功率。防滑控制ECU制动时要求

HV

ECU

进行再生制动。进行制动系统控制以实现如

ABS、TRC

和VSC

的功能。二、混合动力结构组成

三、混合动力能量流 巡航加速启动减速全混合动力驱动能量流（HEV）

三、混合动力能量流 电机/发电机离合器输出燃油可冷却的高压蓄电池蓄电池车辆电气系统电机控制器电机/发电机发动机离合器直流/直流交流/直流直流/交流12

V288

V!M/

G3

~HVECU12

V12

V监控单元

三、混合动力能量流 发动机启动电机离合器打开直流/直流交流/直流直流/交流288

V!M3

~HVECU12

V12

V分离离合器闭合燃油高压蓄电池蓄电池12V

车辆电气系统电机控制器电机模式监控单元

三、混合动力能量流 起步和低速行驶（EV模式）直流/直流交流/直流直流/交流288

V!M3

~HVECU12

V发动机关闭12

V监控单元电机/发电机离合器闭合发动机离合器打开高压蓄电池蓄电池12V

车辆电气系统电机控制器电机模式

三、混合动力能量流 加速和高负荷行驶（混合模式）直流/直流交流/直流直流/交流12

V288

V!M3

~HVECU12

V12

V监控单元电机/发电机离合器闭合发动机离合器闭合燃油高压蓄电池蓄电池车辆电气系统电机控制器电机模式

三、混合动力能量流 高速和轻负荷行驶（发动机模式）直流/直流交流/直流直流/交流12

V288

V!G3

~HVECU12

V12

V监控单元电机/发电机离合器闭合发动机离合器闭合燃油高压蓄电池蓄电池车辆电气系统电机控制器发电机模式

三、混合动力能量流 停车时（充电模式）直流/直流交流/直流直流/交流288

V!G3

~HVECU12

V监控单元发动机离合器闭合燃油高压蓄电池12V 车辆电气系统蓄电池电机控制器发电机模式电机离合器打开12

V

三、混合动力能量流 直流/直流交流/直流直流/交流12

V288

V!G3

~HVECU12

V12

V监控单元动能发动机关闭电机/发电机离合器闭合发动机离合器打开高压蓄电池蓄电池车辆电气系统电机控制器发电机模式发动机关闭时滑行/制动状态下的能量回收模式驱动系统混合构型三、混合动力结构组成三、混合动力结构组成驱动系统结构总结三、混合动力结构组成

四、比亚迪双模技术DM

四、比亚迪双模技术DM 比亚迪双模技术所谓的“双模”其实就是两种运行模式，一种是EV模式，就是我们常说的纯电动模式；一种是HEV模式，就是我们所说的混合动力模式。比亚迪的双模就是EV+HEV两种模式，它可以在不同的工况下切换不同的运行模式，来达到最佳的运动状态。

四、比亚迪双模技术DM 1、第一代DM双模技术08年比亚迪推出第一代双模技术DM1.0

，

采用P1+P3双电机串并联架构，代表车型比亚迪F3

DM。

四、比亚迪双模技术DM 四种工作模式1、在中短途、中低速行驶的时候主要采取纯电动驱动，主要依靠电动进行供电，电动机P3提供动力。如果电量充足的情况下，也可以在高速行驶一段时间。2、纯电动模式下，电池将近耗尽，电池电量达到20%的时候，发动机启动带动P1电机充当发电机为电池进行充电。电池一边充电一边为P3电机提供动力，驱动车辆行驶。3、如果跑长途，长期处于混合动力模式。P1电机在电池电量剩余50%的时候就启动，充电到70%停止工作。4、在电量充足时，高速或者超速行驶时，发电机和发动机和P3一同工作，提供强劲动力。最大总功率在80kW左右。

四、比亚迪双模技术DM 2、第二代DM双模技术13年，第二代双模技术DM2.0是基于多速DCT（双离合自动变速器）的并联架构，属于P3单电机方案，搭载比亚迪秦DM等，可外插电。相对于第一代双模技术，第二代双模技术的动力传动系统可实现的工作模式更多，动力系统集成度高，解决了第一代的不足。第二代双模的DCT速比范围较宽，可适配不同发动机、不同车型，满足不同工况需求。

四、比亚迪双模技术DM 五种工作模式1、纯电动行驶时，发动机不启动，电池组给P3电机供电，P3电机直接驱动车辆行驶。2、HEV稳速发电工作模式，此时P3用作发电机，发动机启动，发动机用来驱动车辆行驶，发电机为电池组进行充电。3、HEV混动动力模式，