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新能源汽车混合动力系统分析.pptx
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1、混合动力系统分析混合动力系统分析混合动力系统的分混合动力系统的分类类从从系统构成分系统构成分析析从混合程度分析从混合程度分析混合动力系统经典案例混合动力系统经典案例雪雪佛佛兰兰Voltec串联式混合动力系串联式混合动力系统统本本田田IMA并联式混合动力系并联式混合动力系统统丰丰田田THS-II混联式混合动力系统混联式混合动力系统目录目录从从从从系统构成分析混合动力车的分类系统构成分析混合动力车的分类系统构成分析混合动力车的分类系统构成分析混合动力车的分类混合动力系统的分类混合动力系统的分类电电电气气气连连连接接接机械机械机械连连连接接接混混联联式混合式混合动动力力逆逆变变器器电电池池组组发电发
2、电机机发动发动机机电动电动机机丰田普锐斯、丰田凯美瑞尊瑞、雷克萨斯CT200h、比亚迪F3DM逆逆变变器器电电池池组组发动发动机机发电发电机机电动电动机机串串联联式混合式混合动动力力变变速器速器并并联联式混合式混合动动力力电动电动机机发动发动机机逆逆变变器器电电池池组组雪雪佛兰沃蓝佛兰沃蓝达、宝马达、宝马i3i3、传祺、传祺GA5GA5増程版増程版本田本田CR-ZCR-Z、别克君越别克君越eAssisteAssist从混合程度分从混合程度分从混合程度分从混合程度分析混合动力车的分类析混合动力车的分类析混合动力车的分类析混合动力车的分类混合动力系统的分类混合动力系统的分类从混合程度分从混合程度分
3、从混合程度分从混合程度分析混合动力车的分类析混合动力车的分类析混合动力车的分类析混合动力车的分类混合动力系统的分类混合动力系统的分类 在混合动力系统中,根据电动机的输出功率在整个系统输出功率中所占比重,分在混合动力系统中,根据电动机的输出功率在整个系统输出功率中所占比重,分为五类:为五类:弱混合、弱混合、轻轻型型混合、混合、中型混合、中型混合、重型混合和重型混合和插电式混合。插电式混合。混合度混合度H H是指电系统功率是指电系统功率P Pelecelec占动力源总功率占动力源总功率P Ptotaltotal的百分比,由下式计算:的百分比,由下式计算:H H=P Pelec elec/P Pto
4、tal total*100%100%从混合程度分从混合程度分从混合程度分从混合程度分析混合动力车的分类析混合动力车的分类析混合动力车的分类析混合动力车的分类混合动力系统的分类混合动力系统的分类弱混合动力(也称微混合动力):弱混合动力(也称微混合动力):对传统发动机的起动机进行了改造,形成由带传动的发电起动一体式电对传统发动机的起动机进行了改造,形成由带传动的发电起动一体式电机机(BSG)。电机功率较小,仅靠电机无法使车辆起步,起步过程仍需要发动机介入。在城市循环工况下节油率。电机功率较小,仅靠电机无法使车辆起步,起步过程仍需要发动机介入。在城市循环工况下节油率一般为一般为5%10%。代表的车型
5、是。代表的车型是PSA的混合动力版的混合动力版C3和丰田的混合动力版和丰田的混合动力版Vitz。轻型混轻型混合动力:合动力:采用了集成起动电机采用了集成起动电机(ISG)。除了能够实现用电机控制发动机的起停外,还能够在电动汽车制动。除了能够实现用电机控制发动机的起停外,还能够在电动汽车制动和下坡工况下,实现对部分能量进行回收;混合度一般在和下坡工况下,实现对部分能量进行回收;混合度一般在20%以下以下,别克君越,别克君越eAssist就是采用了轻型混合动就是采用了轻型混合动力系统,使用并联式结构,为车辆提供了能量回收、车辆启停等功能。力系统,使用并联式结构,为车辆提供了能量回收、车辆启停等功能
6、。中型混中型混合动力:合动力:采用采用ISG系统。与系统。与轻型混轻型混合动力系统不同,采用了高压电机,混合度可以达到合动力系统不同,采用了高压电机,混合度可以达到30%。在城市工。在城市工况下节油率达到况下节油率达到20%30%,技术成熟,应用广泛,技术成熟,应用广泛。例如本田的。例如本田的IMA混合动力系统就是采用并联式结构的中型混混合动力系统就是采用并联式结构的中型混合动力系统。合动力系统。重型混重型混合动力(也称全混合动力,强混合动力):合动力(也称全混合动力,强混合动力):采用了采用了272650V的高压电机,混合度可以达到的高压电机,混合度可以达到50%以上,在城市循环工况下节油率
7、可以达到以上,在城市循环工况下节油率可以达到30%50%。随着电机、电池技术的进步,。随着电机、电池技术的进步,重型混重型混合动力系统逐合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。如丰田的渐成为混合动力技术的主要发展方向。如丰田的THS混合动力系统就是混联式结构的重型混合动力系统。混合动力系统就是混联式结构的重型混合动力系统。插插电式混合动力电式混合动力(Plug in Hybrid)(Plug in Hybrid):可以利用电网,对动力电池充电,一般插电式混合动力轿车都有车可以利用电网,对动力电池充电,一般插电式混合动力轿车都有车载充电机,可以使用家用电源为电池充电载充电机,可以使用家用电
8、源为电池充电,比亚迪秦、唐都是具备插电功能的混合动力汽车。,比亚迪秦、唐都是具备插电功能的混合动力汽车。雪佛兰雪佛兰Voltec串联式混合动力系统串联式混合动力系统Voltec混合动力系统是通用汽车的混合动力系统是通用汽车的E-Flex插座充电式混合动力驱动系统的最新版插座充电式混合动力驱动系统的最新版本,采用本,采用1台小型的发动机、台小型的发动机、2台电动机对车辆进行综合驱动的系统。沃蓝达上采用的台电动机对车辆进行综合驱动的系统。沃蓝达上采用的是容量为是容量为16kWh的的360V锂电池组,电池组成锂电池组,电池组成T型布置,隐藏于后排座椅下及车身中部,型布置,隐藏于后排座椅下及车身中部,
9、纯电动最高行驶里程可达纯电动最高行驶里程可达80km。整个。整个Voltec混合动力系统包括汽油发动机、综合动力混合动力系统包括汽油发动机、综合动力分配系统、高容量锂电池以及电力控制单元。分配系统、高容量锂电池以及电力控制单元。系统构成系统构成系统构成系统构成雪佛兰雪佛兰Voltec串联式混合动力系统串联式混合动力系统沃沃蓝达的动力系统由蓝达的动力系统由2台电动机(最大功率分别为台电动机(最大功率分别为111kW和和55kW)和)和1台发动机台发动机(最大功率为(最大功率为63kW)组成,发动机仅用于发电。其中功率较大的电动机主要用于驱动)组成,发动机仅用于发电。其中功率较大的电动机主要用于驱
10、动车辆,而功率较小的电动机主要用于发电。车辆,而功率较小的电动机主要用于发电。部件剖析部件剖析部件剖析部件剖析雪佛兰雪佛兰Voltec串联式混合动力系统串联式混合动力系统2台电动机和台电动机和1台发动机通过台发动机通过1个行星齿轮机构以及个行星齿轮机构以及3个离合器组成了动力产生个离合器组成了动力产生/回收回收/分配系统。分配系统。和丰和丰田田THS系统一样,系统一样,Voltec系统同样使用行星齿轮组巧妙地实现了动力系统同样使用行星齿轮组巧妙地实现了动力的综合分配。所不同的是,在的综合分配。所不同的是,在Voltec系统中,太阳轮连接到电动机,行星架连接到减系统中,太阳轮连接到电动机,行星架
11、连接到减速机构直接输出动力到车轮,而齿圈则根据实际情况连接到动力分配系统的壳体(固速机构直接输出动力到车轮,而齿圈则根据实际情况连接到动力分配系统的壳体(固定)或者连接到发电机和发动机。定)或者连接到发电机和发动机。部件剖析部件剖析部件剖析部件剖析雪佛兰雪佛兰Voltec串联式混合动力系统串联式混合动力系统要要了解系统的工作逻辑,首先要了解动力分配系统的结构。从了解系统的工作逻辑,首先要了解动力分配系统的结构。从Voltec的动力分配的动力分配系统的控制方式与系统的控制方式与THS系统有一定的区别,系统有一定的区别,Voltec系统通过系统通过3个离合器来控制动力的分个离合器来控制动力的分配。
12、我们把这三个离合器分别命名为配。我们把这三个离合器分别命名为C1、C2、C3。C1用于连接行星齿轮齿圈与动力用于连接行星齿轮齿圈与动力分配机构壳体(固定);分配机构壳体(固定);C2用于连接发电机与行星齿轮齿圈;用于连接发电机与行星齿轮齿圈;C3用于连接发动机与发用于连接发动机与发电机。系统结构简图可参看下图。电机。系统结构简图可参看下图。工作逻辑工作逻辑工作逻辑工作逻辑雪佛兰雪佛兰Voltec串联式混合动力系统串联式混合动力系统Voltec混合动力系统一共有混合动力系统一共有5种工作模式,分别为:种工作模式,分别为:EV低速模式、低速模式、EV高速模式、高速模式、EREV混合低速模式、混合低
13、速模式、EREV混合高速模式以及能量回收模式。混合高速模式以及能量回收模式。工作逻辑工作逻辑工作逻辑工作逻辑雪佛兰雪佛兰Voltec串联式混合动力系统串联式混合动力系统处处于于EV低速模式时,低速模式时,C1吸合,吸合,C2、C3松开,发动机停转。齿圈被固定,电动机松开,发动机停转。齿圈被固定,电动机推动太阳轮转动,行星架因太阳轮的转动而转动,把动力传输到减速齿轮并传递到车推动太阳轮转动,行星架因太阳轮的转动而转动,把动力传输到减速齿轮并传递到车轮。轮。工作逻辑工作逻辑工作逻辑工作逻辑雪佛兰雪佛兰Voltec串联式混合动力系统串联式混合动力系统处处于于EV高速模式时,高速模式时,C2吸合,吸合
14、,C1、C3松开,发动机停转。发电机此时充当电动松开,发动机停转。发电机此时充当电动机工作,推动齿圈转动。同时,功率较大的另一个电动机推动太阳轮转动。齿圈和太机工作,推动齿圈转动。同时,功率较大的另一个电动机推动太阳轮转动。齿圈和太阳轮同时转动,带动行星架转动,从而把动力传到车轮。发电机充当电动机推动齿圈阳轮同时转动,带动行星架转动,从而把动力传到车轮。发电机充当电动机推动齿圈转动,降低了与太阳轮连接的另一电动机的转速,提高了其能源使用率。转动,降低了与太阳轮连接的另一电动机的转速,提高了其能源使用率。工作逻辑工作逻辑工作逻辑工作逻辑雪佛兰雪佛兰Voltec串联式混合动力系统串联式混合动力系统
15、处处于于EREV低速模式时,低速模式时,C1、C3吸合,吸合,C2松开,发动机运转。此时,发动机推动松开,发动机运转。此时,发动机推动发电机发电,并为电池充电;同时电池为电动机供电推动太阳轮转动,由于齿圈固定,发电机发电,并为电池充电;同时电池为电动机供电推动太阳轮转动,由于齿圈固定,行星架跟随太阳轮转动,从而把动力传到车轮。行星架跟随太阳轮转动,从而把动力传到车轮。工作逻辑工作逻辑工作逻辑工作逻辑雪佛兰雪佛兰Voltec串联式混合动力系统串联式混合动力系统处处于于EREV高速模式时,高速模式时,C2、C3吸合,吸合,C1松开,发动机运转。此时,发动机与发松开,发动机运转。此时,发动机与发电机
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