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单位一:夹杂动力汽车构造与职业路理

发稿时间: 2019-11-20   来源: 澳门金沙官方网站

  单位一:混杂动力汽车构造与使命道理_交通运输_工程科技_专业材料。“ 十 三 五 ” 职业教 育汽车 类改进 运用型 教材 新 能 源 汽 车 运 用与维 修专业 筹划教 材 混杂动力汽车 构造与维修 主编 副主编 参编 主审 陈社会 孙旭 陈星光 谢伟清 李志

  “ 十 三 五 ” 职业教 育汽车 类改进 运用型 教材 新 能 源 汽 车 运 用与维 修专业 筹划教 材 混杂动力汽车 构造与维修 主编 副主编 参编 主审 陈社会 孙旭 陈星光 谢伟清 李志军 李文涛 张启森 单位一 混杂动力汽车构造与使命道理 课题一 课题二 课题三 混杂动力汽车的生长 混杂动力汽车的根本观念与分类 榜样混杂动力电动汽车的构造 混杂动力汽车的电能积储装备 混杂动力汽车驱动电机 混杂动力汽车限度编造 课题四 课题五 课题六 课题一 混杂动力汽车的生长 一 表洋混杂动力汽车的生长 1899 年巴黎美术展览馆展出了全国最早的两款混杂动力汽车, 一款 是由比利时Pieper 商酌院斥地的并联式混杂动力汽车,该车装有一 台由电机和铅酸蓄电池组辅帮的幼型空冷汽油唆使机。当该混杂动 力汽车滑行或泊车时, 唆使机给蓄电池组充电; 当所需驱动功率大于 唆使机额定值时, 电机即时供应辅帮的功率。 一 表洋混杂动力汽车的生长 另一款是由法国Vendovelli 与Priestly 公司修设的第一辆串联式混 合动力汽车, 它由纯商品化的电动汽车衍生而来。该车是一辆三轮车, 正在其两个后轮上永别装有独立的电机。与1. 1kW 发电机相组合的 一台559. 28W 的汽油唆使机安设正在拖车上, 并被拖带正在该车后面, 以通过对蓄电池组的再充电扩展其续航里程。 一 表洋混杂动力汽车的生长 从1899 年到1914 年, 这岁月涌现了兼有并联和串联的其他方法的 混杂动力汽车。早期混杂动力汽车的修设是为了辅帮功率偏幼的内 燃机汽车, 或是为了促进电动汽车的续航里程。混杂动力汽车运用了 根本的电动汽车运用工夫, 且使之适用化。 一 表洋混杂动力汽车的生长 Victor Wouk 博士被公以为是推动混杂动力汽车的近代商酌者。 1975 年, 他与同事们一同修设了一辆Buick Skylark 型并联式混杂 动力汽车。该车唆使机是马自达盘旋式唆使机, 它与手动变速器配合, 并由一台固定于传动装备前端的11. 19kW 的他励直流电机予以辅 帮, 8个12V 的汽车蓄电池组用于能量的积储, 最高速率可达129km / h, 0 ~ 96km / h 加快时刻约16s。 一 表洋混杂动力汽车的生长 1973 年和1977 年的两次石油危害以及不休增添的境遇挂念并没有 促使混杂动力汽车告成地进入墟市。商酌使命重要凑集正在纯电动汽 车, 很多纯电动汽车的原型正在20 世纪80 年代造成。岁月, 因为适用 的电子工夫、新颖电机和蓄电池运用工夫的坏处, 于是才导致了对混 合动力汽车兴致的不敷。 一 表洋混杂动力汽车的生长 20 世纪90 年代, 当纯电动汽车难以到达适用化对象的结果变得很明 朗时, 人们对混杂动力汽车的观念爆发了很大的兴致。福特汽车公司 启动了福特混杂动力汽车挑衅预备。全全国汽车修设业出产的混杂动 力汽车原型赢得了远大的发展, 它们正在燃油经济性方面进步了对应的 内燃机汽车。 一 表洋混杂动力汽车的生长 正在美国, 道奇汽车公司修设了Intrepid (无畏) ESX-1、ESX-2 和 ESX-3型混杂动力汽车。ESX-1 型混杂动力汽车是串联式混杂动力汽 车, 它配备有一个幼型涡轮增压的三气缸柴油机和一个蓄电池组; 正在后 轮上放置有两个7. 46kW 的电机。当时, 美国当局提出“新一代汽车 互帮伙伴预备( PNGV)”, 它包罗燃油经济性可达80mile/ gal (1gal =3. 78541dm3 ) 的中型轿车的对象。 一 表洋混杂动力汽车的生长 福特公司的Prodigy (行状) 和通用公司的Precept (计划) 均是起因于该 预备的成效。Prodigy (图1-1) 和Precept (图1-2) 两车都是并联式混 合动力汽车, 配备有与无润滑油聚散器的手动变速器相配合的幼型涡轮 增压的柴油机。 图1- 1 福特Prodigy 一 表洋混杂动力汽车的生长 图1- 2 通用Precept 一 表洋混杂动力汽车的生长 1997 年丰田公司正在日本推出了普锐斯(Prius) 混杂动力汽车, 截至 2015 年7 月环球销量打破800 万辆。正在2005 年, 将混杂动力编造 应用到雷克萨斯上。2006 年丰田公司正在美国推出凯美瑞混杂动力 汽车。 一 表洋混杂动力汽车的生长 本田公司也推出了Insight 和Civic 混杂动力汽车。这些混杂动力汽 车目前正在全全国获得了有用的运用, 完成了燃油消磨量的优化。丰田 公司的Prius 和本田公司的Insight 混杂动力汽车拥有史乘性的价 值, 它们是管理私家车燃油消磨困难确当代首批商品化的混杂动力汽 车。 二 我国混杂动力汽车的发显露状 目前, 我国各大汽车集团都正在举行混杂动力汽车的研发。一汽研发的 红旗HQ3 于2006年投产; 春风集团的混杂动力公交车已于2005 年 7 月告终最终产物定型样车试验并通过验收; 奇瑞集团树立了国度节 能环保汽车工程工夫商酌核心,2007 年11 月底, 10 辆奇瑞BSG (Belt Driven Starter Generator 传送带驱动启动发电机) 混杂动 力轿车率先出售到奇瑞出租车公司, 幼批量投放出租车墟市; 奇瑞A5 混杂动力轿车为奥运供应供职, 也有卓异发挥。 二 我国混杂动力汽车的发显露状 2007 年12 月13 日, 长安汽车集团自立研发了首款量产杰勋混杂动力 汽车。深圳五洲龙汽车有限公司将设置, 中国界限最大、投放车辆最多 的混杂动力树模运营线道, 该线道将正在深圳市龙岗区开明。 二 我国混杂动力汽车的发显露状 上汽集团与通用签定公约, 将联手斥地混杂动力轿车和公交客车。上海 别克君越eco-hybrid 油电混杂动力汽车是国内第一款中高等量产混杂 动力车型, 采用独立的电机-镍氢电池组动力辅帮编造, 配有2. 4L 唆使机, 正在车辆减速和静止形态下唆使机主动割断燃油供应, 完成零排放。 二 我国混杂动力汽车的发显露状 2011 年上市的荣威750 混杂动力汽车是基于1. 8T 车型平台上, 采 用高压混动电机, 搭载的是磷酸铁锂电池。归纳节油率正在20%旁边, 百公里归纳油耗为7. 5L。 二 我国混杂动力汽车的发显露状 2013 年11 月, 上汽荣威550 插电式混杂动力汽车正在广州车展上正 式亮相, 其百公里油耗仅为2. 7L, 续航里程可达500km。工夫门道 上采用的是唆使机+P1 电机+P2 电机+AMT,可完成纯电动、纯发 动机、串联、并联和混联等多种使命形式。 二 我国混杂动力汽车的发显露状 比亚迪F3DM 插电式混动车型曾经完成量产。比亚迪秦搭载的为比 亚迪第二代DM (混动) 编造, 比拟第一代, 正在动力性和经济性上都有 大幅擢升。 三 混杂动力汽车的工夫生长 1) 轿车混杂动力编造的模块化愈加显然, 逐渐推动汽车动力的电气 化。 三 混杂动力汽车的工夫生长 2) 都市客车混杂动力编造涌现平台化趋向。发电机组+驱动电机+ 储能装备组成了混杂动力编造的根本工夫平台。通过换用分歧的发 电机组, 使从内燃机到气体燃料唆使机百般分歧的能源动力转修饰备 , 造成油-电、气-电、电-电百般分歧的混杂动力编造, 推动动力编造 的稳定过渡与转型。 三 混杂动力汽车的工夫生长 3) 插电式混杂动力工夫越来越惹起人们的体贴。通用汽车公司正在2007 年腊尾显现了插电式混杂动力观念车Volt Concept。该车装备了新一 代驱动编造, 混杂方法为串联型, 采用通过两个额定功率为40kW 的轮 边电机驱动前轮的驱动格式, 配合1. 0L 排量3 缸涡轮增压汽油唆使机, 以及最大输出功率为53kW 的电机。 课题二 混杂动力汽车的根本观念与分类 一 混杂动力汽车的根本观念 按照国际能源构造(IEA) 的相合文件, “能量与功率传送门道” 具 有如下特色的车辆称为混杂动力汽车: 1) 传送到车轮推动车辆运动的能量, 起码来自两种分歧的能量转换 装备(比方: 内燃机、燃气涡轮、斯特林唆使机、电机、液压马达和 燃料电池等)。 一 混杂动力汽车的根本观念 2) 这些能量转换装备起码要从两种分歧的能量积储装备(比方: 燃油 箱、蓄电池、飞轮、超等电容和高压储氢罐等) 接收能量。 一 混杂动力汽车的根本观念 3) 从储能装备流向车轮的这些通道, 起码有一条是可逆的。 若是可逆的储能装备供应的是电能时, 则称作混杂动力电动汽车。 一 混杂动力汽车的根本观念 关于混杂动力汽车而言, 寻常正在一辆汽车上同时装备电力驱动编造 (Traction Motor) 和辅帮动力单位APU (Auxiliary Power Unit), 其 中APU 是燃烧某种燃料的原动机或由原动机驱动的发电机组。 混杂动力汽车可分为两大类, 即液压蓄能式混杂动力汽HHV(Hydraulic Hybrid Vehicle) 和混杂动力电动汽车HEV (Hybrid Electric Vehicle) 。 二 液压蓄能式混杂动力汽HHV HHV 最初由VOLVO Flygmotor 正在20 世纪80 年代斥地, 重要用 于巴士、货车等重型车辆。HHV 运用的动力是液力马达及守旧的 燃油(气) 车的唆使机。 二 液压蓄能式混杂动力汽HHV 液力编造重要由液压泵(马达)、液力积储器和液体罐等构成。 二 液压蓄能式混杂动力汽HHV HHV 的特色是可运用液压泵(马达) 零丁驱动或与唆使机合伙驱动汽 车行驶。 二 液压蓄能式混杂动力汽HHV 该类汽车带有液压式能量接收编造, 可接收汽车造动、减速经过中的 能量。正在汽车造动、减速时,用液压泵将汽车的动能转换为液压能, 积储正在装有氮气的储能器中, 正在汽车行进或加快时,使积储正在储能器 中的液压能通过液压马达开释出来, 辅帮唆使机运行或零丁驱动汽车 行驶。 三 混杂动力电动汽车HEV 国标《GB / T 19596—2004 电动汽车术语》关于混杂动力电动汽 车是如此界说的。 起码能从下述两类车载积储的能量中取得动力的汽车: 1) 可消磨的燃料。 2) 可再充电能/ 能量积储装备。 三 混杂动力电动汽车HEV HEV 的特色是燃油( 气) 唆使机动力与电动机动力两种动力的组合 。寻常把燃油(气) 唆使机与电动机两种动力组合而成的混杂动力电 动汽车简称为油(气)-电混杂动力电动汽车, 把汽(柴) 油唆使机与电 机两种动力组合而成的混杂动力电动汽车简称为汽(柴)油-电力混杂 动力电动汽车等。 三 混杂动力电动汽车HEV HEV 的越过所长是: 1) 唆使机可使命正在经济工况区, 排放低, 燃油消磨少。 2) 唆使机不正在全负荷和加快工况下使命, 噪声幼。 3) 可能接收造动时的能量和运用已有的燃油举措等。 三 混杂动力电动汽车HEV HEV 与守旧汽车的区别重要是驱动编造, HEV 寻常起码由两种动力源 构成。一种是由唆使机供应的、与守旧汽车仿佛的动力编造。从表面 上讲, 全数可能用于守旧汽车的唆使机(网罗百般内燃机和表燃机) 都可 用于HEV; 另一种是守旧汽车上所没有的电驱动编造。 三 混杂动力电动汽车HEV 电驱动编造寻常由电能积储器(蓄电池、超等电容器和飞轮电池)、电源变 换器(逆变器和变压器) 和电机(直流电机、三相异步感触电机、永磁电机 和开合磁阻电机) 等构成, 为了也许运用唆使机发电或接收汽车的造动能 量等, 电驱动编造的电机寻常都可行动发电机运用, 也有电机和发电机分 别修设的。HEV 的构成可能说是上述两种驱动编造的组合, 因为组合方 式和选用的装备品种的分歧, 就造成了各具特性的HEV。 四 混杂动力电动汽车的类型 1. 遵守动力编造划分 (1) 串联式混杂动力电动汽车(Series Hybrid Vehicle) 车辆行驶 编造的驱动力只源泉于电机。 串联式混杂动力电动汽车的组织特色是唆使机发动发电机发电, 电能 通过电机限度器输送给电机, 由电机驱动车辆行驶。此表, 动力蓄电 池可能零丁向电机供应电能驱动车辆行驶。 四 混杂动力电动汽车的类型 (2) 并联式混杂动力电动汽车(Parallel Hybrid Electric Vehicle) 车辆行驶编造的驱动力由电机及唆使机同时或零丁供应。 并联式混杂动力电动汽车的组织特色是并联式驱动编造可能零丁使 用唆使机或电机行动动力源, 也可能同时运用电机和唆使机行动动力 源驱动车辆行驶。 四 混杂动力电动汽车的类型 (3) 混联式混杂动力电动汽车(Combined Hybrid ElectricVehicle) 具备串联式和并联式两种混杂动力编造。 混联式混杂动力电动汽车的组织特色是可能正在串联混杂形式下使命, 也可能正在并联混杂形式下使命, 同时分身了串联式和并联式混杂动力 电动汽车的特色。 四 混杂动力电动汽车的类型 2. 遵守混杂度划分 (1) 微混杂型混杂动力电动汽车(Micro Hybrid Electric Vehicle) 以 唆使机为重要动力源, 电机行动辅帮动力, 具备造动能量接收效用的混杂 动力电动汽车。电机的峰值功率和总功率的比值幼于10%。 仅拥有怠速停机效用的汽车也可称为微混杂型混杂动力电动汽车。 四 混杂动力电动汽车的类型 (2) 轻度混杂型混杂动力电动汽车(Mild Hybrid Electric Vehicle) 以 唆使机为重要动力源, 电机行动辅帮动力, 正在车辆加快和爬坡时, 电机可 向车辆行驶编造供应辅帮驱动力矩。寻常景况下, 电机的峰值功率和总 功率的比值大于10%。 四 混杂动力电动汽车的类型 (3) 重度混杂(强混杂) 型混杂动力电动汽车(Full Hybrid Electric Vehicle) 以唆使机和/ 或电机为动力源(寻常景况下, 电机的峰值 功率和总功率的比值大于30%) 且电机可能独立驱动车辆寻常行驶 。 四 混杂动力电动汽车的类型 4. 遵守行驶形式的选取格式划分 (1) 有手动选取效用的混杂动力电动汽车(Hybrid Electric Vehicle with Selective Switch)具备行驶形式手动选取效用。车辆可选取的行 驶形式网罗唆使机形式、纯电动形式和混杂动力形式三种。 四 混杂动力电动汽车的类型 (2) 无手动选取效用的混杂动力电动汽车( Hybrid Electric Vehicle without SelectiveSwitch) 不具备行驶形式手动选取效用。车辆 的行驶形式按照分歧工况主动切换。 四 混杂动力电动汽车的类型 5. 其他划分方法 1) 遵守可再充电能量积储编造分歧可能划分为(但不限于) 以下类型。 ① 动力蓄电池混杂动力电动汽车(Traction Battery Hybrid Electric Vehicle)。 ② 超等电容器混杂动力电动汽车(Super Capacitor Hybrid Electric Vehicle)。 ③ 机电飞轮混杂动力电动汽车(Electromechanical Flywheel Hybrid Electric Vehicle)。 ④ 动力蓄电池与超等电容器组合式混杂动力电动汽车 (TractionBattery and Super CapacitorHybrid Electric Vehicle)。 四 混杂动力电动汽车的类型 2) 混杂动力电动汽车遵守其工夫特质、燃料类型、效用组织和车辆 用处等要素还可有其他划分方法。 课题三 榜样混杂动力电动汽车的构造 一 串联式混杂动力汽车 1. 根本组织 串联式混杂动力编造的组织及驱动格式如图1-3 所示。串联式混杂 动力编造运用唆使机动力发电, 从而发动电机驱动车轮。其根本组织 是由电机、唆使机、发电机、动力蓄电池和变压器等构成。 图1- 3 串联式混杂 动力编造 1—唆使机 2—发 电机 3—动力蓄电 池 4—变压器 5—电机 6—驱动 轮 7—减速器 一 串联式混杂动力汽车 2. 串联式混杂动力编造的三种根本限度形式 1) 重要运用电池来驱动车辆, 仅当SOC (State Of Charge, 荷电状 态) 消重到最幼限值时, 唆使机才起动, 唆使机正在最高效劳区以输出 恒定功率的格式使命, 当SOC 回升到最大限值时唆使机休歇运行。 这种限度形式也称为“恒温器式限度”。 2) “负荷随从” 限度形式 3) 上述两种限度形式的一个折中计划。 一 串联式混杂动力汽车 3. 通用汽车公司Series- SHEV 汽车的组织(串联式混杂动力电动汽车 ) (1) Series-SHEV 的组织(图1-4) (2) Series-SHEV 的解决编造 图1- 4 Series- SHEV 的组织 1—电流转换器 2—充 电机 3—驱动电机 4—动力蓄电池 5—中 央限度器 6—发电机 7—唆使机 一 串联式混杂动力汽车 4. 串联式混杂动力编造的所长与舛错 (1) 串联式混杂动力编造的所长 ①能永远正在最佳的使命区域内安祥运转,唆使机拥有优良的经济性和 较低的排放本能。 ② 唆使机与电机之间无死板联贯, 整车的组织安插自正在度较大, 百般 驱动编造器件可 以放正在最适合的地位。 ③ 因为电机的功率大, 造动能量接收的潜力大, 可能降低能量运用效 率。 一 串联式混杂动力汽车 (2) 串联式混杂动力编造的舛错 ① 发电机将唆使机的死板能改革为电能, 电机又将电能改革为死板 能, 况且电池正在充 电和放电经过中也会存正在能量耗损, 于是唆使机输出的能量运用率比 较低。 ② 电机是独一驱动汽车行驶的动力装备, 于是电机的功率要足够大 。电机零丁驱动或唆使机和电机混杂驱动 三种使命形式。 图1- 5 并联式混杂动力系 统 1—唆使机 2—变速器 3—动力蓄电池 4—变压器 5—电机 6— 驱动轮 7—减速器 二 并联式混杂动力汽车 2. 并联式混杂动力编造榜样使命形式的功率流 1) 车辆起动、低速及轻载行驶时, 唆使构造闭,车辆由电机驱动, 为纯电 动工况, 如图1-6 所示。 图1- 6 纯电动使命形式图 二 并联式混杂动力汽车 2) 车辆寻常行驶、加快及爬坡时, 唆使机和电机同时使命驱动车辆行驶, 如图1-7所示。 图1- 7 混杂动力形式 二 并联式混杂动力汽车 3) 正在车辆行驶经过中, 当车载电池组电量过低时, 唆使机正在驱动车辆行 驶的同时向动力蓄电池添补充电, 如图1-8 所示。 图1- 8 向动力蓄电池充电 二 并联式混杂动力汽车 4) 车辆减速及造动时, 电机以发电机形式使命, 接收车辆造动能量向动力 蓄电池充电, 如图1-9 所示。 图1- 9 造动能量接收 二 并联式混杂动力汽车 3. 并联式混杂动力编造两种根本限度形式 (1) 唆使机辅帮混杂动力形式 这种形式重要运用电池-电机编造来驱动车辆, 仅当以较高的巡航速率行 驶、 (2) 电机辅帮混杂动力形式 这种形式重要运用唆使机来驱动车辆。 二 并联式混杂动力汽车 4. 日产高雅混杂动力汽车 (1) 混杂动力编造的组织 日产高雅混杂动力汽车的混杂动力编造称为单 电机双聚散器式混杂动力编造, 如图1-10 所示。 图1- 10 日产高雅混杂动力编造的组织 1—聚散器2 2—电子限度式7 档主动变速器 3—电机 4—聚散器1 5—唆使机 6—逆变器 7—锂离子蓄电池 二 并联式混杂动力汽车 (2) 使命经过 ① 编造起动时。车辆正在起动前, 唆使机冷却形态下的蓄电池残剩电量低 时, 聚散器1接合, 电机起动, 唆使机开端使命, 如图1-11 所示。唆使机 暖机后或蓄电池残剩电量足够的景况下, 唆使机休歇使命。 图1- 11 编造起动时的使命经过 1—锂离子蓄电池 2—聚散器2 3—驱动电机 4—聚散器1 5—唆使 机 6—逆变器 二 并联式混杂动力汽车 起动、怠速、低速、中高速时(蓄电池电量足够时), 仅运用电机行驶。离 合器2 为接合形态, 聚散器1 断开, 唆使机休歇使命, 如图1-12 所示。 图1- 12 寻常行驶时混杂动力编造的使命经过 1—锂离子蓄电池 2—聚散器2 3—驱动电机 4—聚散器1 5— 唆使机 6—逆变器 二 并联式混杂动力汽车 蓄电池电量少, 聚散器1 接合, 唆使机开端使命。然后电机转换为发电机, 一边给蓄电池充电; 一边运用唆使机使车辆行驶, 如图1-13 所示 图1- 13 电量少时混杂动力编造的使命经过 1—锂离子蓄电池 2—聚散器2 3—驱动电机 4—聚散器1 5—发 动机 6—逆变器 二 并联式混杂动力汽车 ② 减速或造动时。 图1- 14 造动时混杂动力编造的使命经过 1—锂离子蓄电池 2—聚散器2 3—驱动电机 4—聚散器1 5—发 动机 6—逆变器 二 并联式混杂动力汽车 ③ 加快或爬坡时。 图1- 15 齐全加快或爬坡时混杂动力编造的使命经过 1—锂离子蓄电池 2—聚散器2 3—驱动电机 4—聚散器1 5— 唆使机 6—逆变器 二 并联式混杂动力汽车 ④ 聚散器限度。日产高雅混杂动力汽车采用电控7 档主动变速器, 与寻常 的行星齿轮式主动变速器构造仿佛。前者中的电机和两个聚散器行动电 控7 档主动变速器的一局部。然而前者不是运用液力变矩器, 而是运用了 电机, 运用手动变速器用聚散器庖代锁止聚散器。 二 并联式混杂动力汽车 5. 并联式混杂动力编造的特色 1) 唆使机通过死板传动机构直接驱动汽车, 无死板能、电能的转换耗损, 于是唆使机输出能量的运用率相对较高。 2) 当电机仅起功率调峰感化时, 电机、唆使机的功率可妥善减幼, 电池的 容量也可减幼。 3) 正在兴盛的市区低速行驶时, 并联式混杂动力编造可通过合停唆使机, 以 纯电动格式运转, 以完成零排放。 4) 唆使机与电机并联驱动时, 还必要动力复合装备, 于是, 并联驱动编造 的传动机构较为杂乱。 5)并联式混杂动力编造最适合于汽车正在中、高速工况下安祥行驶。 三 混联式混杂动力汽车 1. 根本组织 混联式混杂动力编造的组织和方法如图1-16 所示,正在组织上归纳了串联 式和并联式的特色。 图1- 16 混联式混杂动力编造 1—唆使机 2—动力分别装备 3—发电机 4—动力蓄电池 5—变压器 6—电机 7—驱动轮 8—减速器 三 混联式混杂动力汽车 2. 丰田混联式混杂动力编造 (1) 电机起动时的低速大转矩特质 图1- 17 起动时 谨慎: 点燃起动时, 唆使机将举行运行, 直至充满预热。 三 混联式混杂动力汽车 (2) 低速-中速行驶时 由高效运用能量的电机驱动行驶。 谨慎: 动力蓄电池的电量少时, 运用唆使机来发动发电机发电, 为电机供应 动力。 图1- 18 低速- 中速行驶时 三 混联式混杂动力汽车 (3) 寻常行驶时 低油耗的驾驶, 运用唆使机行动重要动力源。 谨慎: 动力蓄电池的电量少时, 唆使机输出功率会被降低以加大发电量, 来 给动力蓄电池充电。 图1- 19 寻常行驶时 三 混联式混杂动力汽车 (4) 寻常行驶时/ 残剩能量充电 将残剩能量用于动力蓄电池充电。 图1- 20 寻常行驶时/ 残剩能量充电 三 混联式混杂动力汽车 运用双动力来取得更高一级的加快。 (5) 全速开进(行驶) 时 图1- 21 全速开进(行驶) 时 三 混联式混杂动力汽车 (6) 减速/ 能量再生时 将减速时的能量接收到动力蓄电池顶用于再运用。 图1- 22 减速/ 能量再生时 三 混联式混杂动力汽车 (7) 泊车时 泊车时动力编造一切休歇。 正在泊车时, 唆使机、电机、发电机一切主动休歇运行。不会因怠速而蹧跶 能量, 如图1-23 所示。 谨慎: 当动力蓄电池的充电量较低时, 唆使机将接连运行, 以给动力蓄电池 充电。此表, 有时因与空调开干系动, 唆使机缘仍仍旧运行。 图1- 23 泊车时 四 插电式混杂动力汽车 插电式混杂动力驱动编造(Plug-in Hybrid Electric Vehicle, 简写成 PHEV) 是正在三种混杂动力编造(串联、并联、混联) 底子上生长起来的 一种混杂动力编造。 图1-24 为丰田普锐斯并联式Plug-in 混杂动力编造组织道理图。 图1- 24 丰田普锐斯并联式 Plug- in 混杂动力编造组织道理 四 插电式混杂动力汽车 PHEV 分身了纯电动汽车和HEV 的所长。 1) 正在片面地域或短隔断上放工行驶, 可能行动纯电动汽车运用, 可用家里的 电源对车上电池充电, 不运用汽油。 2) 运用夜晚电网的低谷电对电池充电, 可能降低电网效劳, 拥有纯电动汽车 的全数所长。 3) 加满油箱, PHEV 的行驶里程可能与混杂动力汽车和内燃机汽车相媲美。 4) 因为重要以纯电动使命, 车辆寿命岁月的维修本钱低。 课题四 混杂动力汽车的电能积储装备 一 混杂动力汽车电能积储装备的品种 1. 二次电池 二次电池也称为可充电电池。新颖混杂动力汽车上最常见的二次电池有 铅酸蓄电池、镍-氢电池、锂离子电池和镍-金属氢电池四类。 一 混杂动力汽车电能积储装备的品种 2. 超等电容 超等电容又称为电化学容器, 是一种新型的、双层面电容器, 与常见的物 理电容器分歧。其特色是电容量大, 比物理电容器的极限容量高3~4 个 数目级, 到达103F/ g (电容量密度) 以上。 一 混杂动力汽车电能积储装备的品种 3. 飞轮电池 飞轮电池又称为飞轮储能器, 是运用飞轮高速盘旋来储能和开释电能的 一种装备。这种电能积储装备目前运用较少。 二 根本术语 1. 容量(C) 2. 荷电形态SOC (State Of Charge, SOC)蓄电池放电后残剩容量与全 荷电容量的百分比。 3. 能量 4. 密度 (1) 能量密度 从蓄电池的单元质料或单元体积所获取的电能, 用 Wh/kg 或Wh/ L 来显示。 (2) 功率密度 从蓄电池的单元质料或单元体积所获取的输出功率, 用W / kg 或W / L显示。 5. 电压 6. 印象效应 7. 过充电 8. 过放电 9. 轮回次数(次) 10. 自放电率 11. 本钱 三 混杂动力汽车对动力蓄电池的本能条件 1. 混杂动力汽车对电池的使命条件(非表接充电) 1) 电池的峰值功率要大, 能短时大功率充放电。 2) 轮回寿命要长, 到达1000 次以上的深度放电轮回和40 万次以上的浅 度放电轮回。 3) 电池的SOC 应尽也许仍旧正在50% ~85%。 4) 必要装备电池解决编造和热解决编造。 三 混杂动力汽车对动力蓄电池的本能条件 2. 可表接充电式混杂动力汽车(PHEV) 对电池的使命条件 PHEV 对动力蓄电池的条件要分身纯电动和混杂动力两种形式。如图 1-25 所示, PHEV既要完成正在都市里以纯电动汽车形式行驶, 又要完成 正在高速公道上以混杂动力汽车形式行驶(电池电量也正在消磨)。PHEV 期 望纯电动使命形式的行驶里程到达几十公里, 况且希望电池正在低SOC 时 也能供应很高的功率程度。 图1- 25 PHEV 的使命形式 四 动力蓄电池 1. 铅酸蓄电池 以酸性水溶液为电解质的蓄电池称为酸蓄电池。因为电池电极是以铅及 其氧化物为资料, 故又称为铅酸蓄电池。铅酸蓄电池广大用于燃油汽车 的起动。 铅酸蓄电池寻常分为免庇护铅酸蓄电池和阀控密封式铅酸蓄电池。 免庇护铅酸蓄电池拥有本身组织上的上风, 电解液的消磨量相当幼, 正在使 用寿命内根本不必要添补蒸馏水。 阀控密封式铅酸蓄电池分为AGM (吸液式) 和GEL (胶体) 电池两种。 四 动力蓄电池 2. 镍氢动力蓄电池 镍氢动力蓄电池属于碱性电池, 是20世纪90年代生长起来的一种新型绿 色电池。 镍氢动力蓄电池拥有无污染、高比能、大功率、火速充放电、耐用等优 点。与铅酸蓄电池比拟, 镍氢动力蓄电池拥有比能量高、质料轻、体积 幼、轮回寿命长的特色。 四 动力蓄电池 3. 锂离子动力蓄电池 锂离子动力蓄电池涌现正在20世纪90年代初期,与其他蓄电池斗劲, 锂离 子动力蓄电池拥有电压高、质料能量密度高、充放电寿命长、无印象 效应、无污染、火速充电、自放电率低、使命温度规模宽和安静牢靠 等所长。比拟于镍氢动力蓄电池, 混杂动力汽车采用锂离子动力蓄电 池, 可使电池组的重量低落40%~50%, 体积减幼20%~30%, 能源效 率也有必定水平的降低。 五 动力蓄电池解决编造 动力蓄电池解决编造BMS (Battery Management System) 是整车 能源解决编造的一个子编造, 为爱惜动力电池的电力本能, 合理地运用 和解决电池组的电能, 为电动汽车驾驶人供应和显示动力电池组的动态 蜕化参数等, 是电动汽车节能、减排和延伸电动汽车续航里程的一个重 要的解决机构。BMS 的重要效用见表1-1。 五 动力蓄电池解决编造 表1- 1 动力蓄电池解决编造的根本效用 六 电动汽车蓄电池充电机 1. 电动汽车蓄电池充电机的根本效用 电动汽车蓄电池充电机的根本效用有3 个, 即: 对市电(即工频交换电, 交 流电常用电压、电流、频率三个量来表征。全国各国的常用交换电工频 频率有50Hz 与60Hz 两种,民用交换电压散布由100~380V 不等) 进 行电力变换并供应直流电; 供应与蓄电池额定要求相对应的电力; 当蓄 电池充满后主动休歇充电。 六 电动汽车蓄电池充电机 2. 电动汽车蓄电池充电机的分类 按照给电动汽车蓄电池充电时的能量转换格式的分歧, 充电机可分接触 式(Conductive,也称耦合式或传导式) 和感触式(Inductive) 两种。 (1) 接触式 接触式充电编造是将一根带插头的交滚动力电缆线直接 插到电动汽车的插座中给电池充电。接触式充电编造大略、效劳高, 采 用插头与插座的金属接触来导电, 充满运用了工夫成熟、拥有工艺大略 和本钱低廉的所长。接触式充电机的不敷重要是充电电流幼, 充电时刻 长。 图1- 26 电动汽车 的接触式充电编造 六 电动汽车蓄电池充电机 (2) 感触式 感触式充电机是通过电磁感触耦合的格式举行能量转换而 给电池充电的, 运用高频变压器道理, 高频变压器的一次绕拼装正在充电 机上, 另一次绕拼装正在电动汽车上。充电机将50~60Hz 的平凡电转换 成80~300Hz 的高频电, 然后将高频交换电感触到电动汽车上。正在整流 电道的感化下, 将高频交换电变换为也许为蓄电池充电的直流电。 图1- 27 电动汽车的感 应式充电编造及充电机 课题五 混杂动力汽车驱动电机 一 电动汽车对驱动电机本能的根本条件 1) 电压高。 2) 高转速。 3) 转矩密度、功率密度大, 质料轻, 体积幼。 4) 拥有较大的起动转矩和较大规模的调速本能。 5) 必要有4~5 倍的过载, 以知足短时加快行驶与最大爬坡度的条件。 6) 拥有高的可控性、稳态精度、动态本能, 以知足多部电机妥洽运转。 7) 死板效劳高、损耗少。 8) 可兼做发电机运用。 9) 电气编造安静性和限度编造的安静性应到达相合的规范和规章。 10) 也许正在卑劣要求下牢靠使命。 11) 组织大略, 适合巨额量出产, 运用维修容易, 代价省钱等。 12) 散热性好。 二 电动汽车电机驱动编造的构成 电机驱动编造的根本构成框图如图1-28 所示。电机驱动编造是电动 汽车的心脏, 它由电机、功率变换器、限度器、百般检测传感器和电 源(动力蓄电池) 构成, 其做事是正在驾驶人的限度下, 高效劳地将动力 蓄电池的电量转化为车轮的动能, 或者将车轮的动能反应到蓄电池。 图1- 28 电机驱动编造的根本构成框图 三 电动汽车电机的类型 图1- 29 现代电动汽车电机的根本类型 三 电动汽车电机的类型 表1- 2 百般电机的根本本能斗劲 四 直流电机 正在早期斥地的HEV 和EV 上多采用直流电机, 直流电机的所长是具 有杰出的电磁转矩限度特质, 限度装备大略、价廉、工夫成熟。 图1- 30 直流电机的组织 五 交换电机 交换电机可分为同步电机和异步电机两类。若是电机转子的转速n 与定 子盘旋磁场的转速n1 相称, 则转子与定子盘旋磁场正在空间同步地皮旋, 这种电机称为同步电机。若是n 不等于n1 , 则转子与定子盘旋磁场正在空 间盘旋时分歧步, 则称为异步电机。 图1- 31 交换感触电机的组织 1—轴承 2—定子 3—转子 4—冷却电扇 5—电源线 交换感触电机横断面 1—定子死心 2—定子导体 3—转子轴 4—转子导体 5—转子端环 6—转子死心 六 交换永磁电机 1. 交换永磁电机的品种及特色 (1) 品种 交换永磁电机重要网罗永磁同步电机(Permanent Magent Synchronous Motor,PMSM) 和无刷直流电机(Brushless DC Motor, BLDCM) 两大类。两者最重要的区别正在于永磁体励磁磁场正在定 子绕组中感触出的电动势波形: 永磁同步电机感触出的电动势波形是正 弦波, 无刷直流电机则为梯形波。 六 交换永磁电机 (2) 特色 1) 永磁同步电机。效劳高、体积幼、质料轻、限度精度高、转矩脉动幼 等, 然而限度器较杂乱, 于是变成其本钱偏高。 2) 无刷直流电机。无刷直流电机表特质弧线仿佛于永磁直流电机, 特质 较硬(所谓硬是指特质弧线的斜率很幼, 电机转速不易受表界要求影响), 然而因为没有电刷和换向器,于是可能正在高速下运转, 于是体积和质料可 以减幼, 同时降低了牢靠性, 况且无刷直流电机的限度相对大略。 六 交换永磁电机 2. 永磁电机的组织 永磁同步电机是用永磁体庖代绕线式同步电机转子中的励磁绕组, 从而省去了励磁线圈、集电环和电刷。永磁电机转子分为凸装式、 嵌入式和内埋式三种根本组织, 前两种方法又称为表装组织。 图1- 33 凸装式转子永磁体的分类 a) 圆套筒形 b) 瓦片形 c) 扇形 六 交换永磁电机 3. 永磁无刷直流电机 (1) 永磁无刷直流电机的组织 图1- 34 永磁无刷 直流电机的组织 六 交换永磁电机 (2) 永磁无刷直流电机的本能 永磁无刷直流电机的所长是效劳高 (比交换电机高6%)、高速操作本能好、无电刷、组织大略稳固、免 庇护或少庇护、尺寸幼、质料幼。输出转矩与动弹惯量的比值大于 相仿佛的三相感触电机。永磁电机正在资料的电磁本能、磁极数目、 磁场阑珊等多方面的本能都优于其他品种的电机。 六 交换永磁电机 (3) 永磁无刷直流电机的限度编造 永磁无刷直流电机拥有很高的 功率密度和较宽的调速规模。永磁无刷直流电机的限度编造较为复 杂, 有多种限度战术。 永磁无刷直流电机的限度编造由直流电源、电容器、绝缘栅双极晶 体管(IGBT)、永磁无刷直流电机(PMBDC)、电机转轴地位检测器 (PS)、逻辑限度单位、120°导通型脉宽调造信号产生器(PWM) 驱 动电道和其他少少电子器件构成。 六 交换永磁电机 4. 永磁磁阻同步电机 (1) 永磁磁阻同步电机的组织 永磁磁阻同步电机是将很久磁铁庖代他 励同步电机的转子励磁绕组, 电机的定子与普串通步电机两层六极永磁 磁阻同步电机的定子和转子一律, 如图1-35 所示。 图1- 35 两层六极永磁磁阻 同步电机的定子和转子 六 交换永磁电机 (2) 永磁磁阻同步电机的限度编造 永磁磁阻同步电机采用带有矢量变 换电道的逆变器编造来限度。永磁磁阻同步电机的限度编造由直流电源、 电容器、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、永磁同步电机(PMSM)、电机转轴 地位检测器(PS)、速率传感器、电流检测器、驱动电道和其他少少电器 构成。 六 交换永磁电机 (3) 永磁磁阻同步电机的死板特质 因为永磁磁阻同步电机正在牵引限度 中采用矢量限度形式, 正在额定转速以下恒转矩运行时, 就使定子电流相 位当先一个β 角, 一方面可能增添电机的转矩, 另一方面因为β 角当先 爆发的弱磁感化, 使电机额定转速点增高, 增大了电机正在恒转矩运行时 的调速规模。如β 角接连增添, 电机将运转正在恒功率形态。永磁磁阻同 步电机也许完成反应造动。 课题六 混杂动力汽车限度编造 一 混杂动力汽车限度编造的效用 混杂动力汽车寻常是内燃机汽车的取代和延迟, 承袭和沿用了很大一部 分内燃机汽车的传动编造, 保存了人们曾经民风的内燃机汽车的应用装 置, 网罗加快踏板(限度唆使机的骨气门和电机)、造动踏板(限度造动反 馈和死板式ABS 造动)、聚散器、主动聚散器、变速器的应用装备等。 由这些应用装备发出限度信号, 通过以盘算机CPU 为中央的主旨限度器 和百般限度模块, 向内燃机的驱动编造或电机驱动编造发出零丁驱动指 令或混杂驱动指令, 来取得分歧的驱动形式, 遵守驾驶人的妄图, 完成混 合动力汽车的起动、行驶、加快、爬坡、减速和造动时的驱动形式转换 的限度。 二 混杂动力汽车限度编造的根本构成 混杂动力汽车限度编造重要网罗下列紧要构成: (1) 限度编造 由应用装备、主旨限度器和百般限度模块合伙构成。 (2) 唆使机和驱动编造 唆使机和唆使机驱动编造的限度编造。 (3) 电机和驱动编造 电机和电机驱动编造的限度编造。 (4) 信号反应及检测装备 网罗各电量检测装备(电压表、电流表等)、显 示装备和自诊断编造等。 三 混杂动力汽车的限度战术 混杂动力汽车限度战术策画的重要对象是斥地近似优化且现实可行的动 力解决战术, 确定转矩分拨计划和换档计划, 使油耗降到最低, 同时应满 足下列拘束: 1) 知足驾驶人的动力条件。 2) 仍旧电池的充电形态。 3) 知足必定的驾驶性条件。 三 混杂动力汽车的限度战术 基于条例的稳态能量解决战术的重要按照是工程经历, 按照部件的稳态 效劳MAP 图来确定若何举行唆使机和电机之间的动力分拨。将混杂动 力汽车限度分成了3 种形式, 即寻常行驶形式、充电形式及造动能量回馈 形式, 同时将唆使机的效劳MAP 图划分为纯电动、唆使机驱动和电机功 率辅帮3 个区域, 如图1-36 所示。 图1- 36 唆使机效 率MAP 图 三 混杂动力汽车的限度战术 1. 寻常行驶形式 正在唆使机效劳MAP 图上永别用“唆使机使命最幼功率” 弧线和“电机 帮力最幼功率”弧线将唆使机效劳MAP 图划分成纯电动区域、唆使机 驱动区域和电机辅帮功率区域。 正在寻常行驶形式下, 唆使机老是使命正在“唆使机使命最幼功率” 和“电 机帮力最幼功率” 之间效劳最高的区域。 三 混杂动力汽车的限度战术 2. 充电形式 对电池能量的解决采用了充电保卫战术, 即永远仍旧电池的荷电形态 (SOC) 值位于最高效劳区的上下限值之间(设定为55% ~60%)。当SOC 值幼于55%时, 应切换至充电形式(当且仅当SOC 值大于60%时充电过 程告终), 并盘算电池的充电功率, 该功率同时也行动电机的对象功率。发 动机的对象功率为需求的驱动功率与充电功率之和。 三 混杂动力汽车的限度战术 3. 造动能量回馈形式 驾驶人踩下造动踏板, 表知道驾驶人对负驱动功率的需求, 应进入造动能 量回馈形式,招揽混杂动力汽车造动时的能量。同时, 当造动能量进步可 回馈的造动能量时, 液压造动编造将供应残剩的造动能量。

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