混合動力電動汽車技術pdf

1. 混合動力電動汽車的技術概況

1．串聯式混合動力汽車 Series Hybrid Electric Vehicle (SHEV)
串聯式混合動力系統用電動機驅動車輪，電動機的電力來自發動機。
串聯式混合動力系統利用發動機動力發電，從而帶動電動機驅動車輪。
其基本結構是由電動機、發動機、發電機、HV蓄電池、變壓器組成。由一個小輸出功率的發動機進行准穩恆性運轉來帶動發電機，直接向電動機供應電力，或一邊給HV蓄電池充電一邊行駛。由於內燃發動機的動力是以串聯的方式供應到電動機，所以稱為「串聯式混合動力系統」。
2. 並聯式混合動力電動汽車 Parallel Hybrid Electric Vehicle (PHEV)
並聯式混合動力系統使用電動機和發動機兩種動力來驅動車輪用發動機來給HV蓄電池充電，其基本結構是由電動機、發動機、HV蓄電池、變壓器和變速器組成。
並聯式混合動力系統中利用HV蓄電池的電力來驅動電動機。因電動機兼用為發電機，所以不能一邊發電一邊用來行駛。動力的流向為並聯，所以稱為「並聯式混合動力力系統」。
3． 混聯式（串、並聯式）混合動力電動汽車 Power-Split Hybrid Electric Vehicle (PSHEV)
混聯式混合動力利用電動機和發動機來驅動車輪，並可用發電機來發電及自行充電。
混聯式混合動力利用電動機和發動機這兩個動力來驅動車輪，同時電動機在行駛當中還可以發電。
根據行駛條件的不同，可以僅靠電動機驅動力來行駛，或者利用發動機和電動機驅動行駛。另外還安裝有發電機，所以可以一邊行駛，一邊給HV蓄電池充電。基本結構由電動機、發動機、HV蓄電池、發電機、動力分離裝置、電子控制單元(變壓器、轉換器)組成。利用動力分離裝置將發動機的動力分成兩份，一部分用來直接驅動車輪，另一部分用來發電，給電動機供應電力和HV蓄電池充電。
電動機擅長從低速帶開始發揮威力，而發動機則在高速帶大顯身手。本系統通過理想地控制二者，可在所有條件下提供高效率的行駛。
混合動力電動汽車的動力系統主要由控制系統、驅動系統、輔助動力系統和電池組等部分構成。 在HEV上普遍採用以計算機為核心的現代計算機技術和自動控制技術，各種智能控制系統，包括自適應控制技術（MRAC）、模糊控制技術（Fuzzy）、專家控制系統（Expert system）、神經網路控制系統(Neural networks)等也逐漸應用到EV、FCEV和HEV上，使HEV更加安全、節能、環保和舒適。
能量管理系統採取層級式控制：最上層為整車能量管理系統，統一協調和控制各個低端控制器；中間一層包括五個低端控制器，即發動機控制器、發電機控制器、電動機控制器、離合器及制動器控制器和電池能量管理系統（BMS）等；最下層為各個執行器，即發動機、電機、離合器等部件。
HV蓄電池組
豐田THSⅡ採用大功率，高密度，輕量，壽命長的新開發的HV蓄電池。它是在舊型號THS採用的小型高性能鎳氫蓄電池基礎上，改進了電極材料與各單體蓄電池之間的連接結構，所以降低了蓄電池的內阻，提高了許可證電池的輸出密度。由於在THS2上採取了行車中保持一定充電狀態的控制，所以，不需要利用外部充電。
HV蓄電池組包括HV蓄電池模塊，蓄電池計算機，系統主繼電器及維修插座，這些部件匯總裝在一個殼體內，設置在後座位之後。
蓄電池組的電池部分由28個模塊串聯而成，每個模塊是由6個1.2伏的單體蓄電池串聯而成，總共是168個單體蓄電池，由此可得到201.6v的高電壓。蓄電池計算機在保持充電狀態為適當值的同時，還將完成下列控制：
1*4充電狀態的管理
為了保證在加速等場合下放電，在減速時利用制動器回收充電的反復進行，HV蓄電池將一直向HV蓄電池計算機輸出充電狀態信號，HV蓄電池計算機利用充放電電流的累計值，將充電狀態值始終控制在目標范圍之內。
1*5冷卻風扇的控制
HV蓄電池的充放電將引起自身的發熱，為確保蓄電池性能，對冷卻風扇的工作方式進行控制。
1*6外部充電器的控制
指在利用內部充電器充電的過程中，監視蓄電池狀態，保證適當充電所進行的控制。
1*7與空調之間的通訊
通過HV控制計算機，根據空調的要求來改變冷卻風扇的工作方式。
1*8蓄電池狀態的監控
監視蓄電池的溫度及電壓等，當檢測出有異常時，通過限制或停止充放電以保護蓄電池。此外，按要求使報警燈亮，輸出與記憶診斷代碼。
1*9冷卻風扇
當蓄電池的溫度升高時，冷卻風扇將按照蓄電池計算機的指令調節風量。此外，還可根據空調的要求，改變空調的工作方式。
冷卻風扇的進風口設在座椅的右側。利用風機將從車廂內吸進的空氣引入到蓄電池組的右上方，使其由上而下地吹過蓄電池模塊之間，對其進行冷卻。冷卻後完成熱交換的空氣，從蓄電池組的右下方，經過後貨艙右側的排氣管，排至後貨艙與車外。
1*10 系統主繼電器（SMR）
SMR按照HV控制計算機的指令，接通與切斷高壓電路電源。加上控制正負兩極用的在內，SMR共配置了3個繼電器，保證了動作的可靠。在接通高壓系統時，首先是接通SMR1與SMR3，接著接通SMR2，斷開SMR1，由於一開始就使控制電流通過附加電阻，所以防止高壓的大電流突然加到電路上。斷開電路時，依次斷開SMR2與SMR3，HV控制計算機將分別確認它們是否已可靠的斷開。
在維修插頭與逆變器罩蓋上設有連鎖機構，連鎖機構用來檢測高壓部分的防護狀態並自動地斷開系統主繼電器。當連鎖機構動作時，儀錶板上的主報警燈亮，以通知駕乘人員。在連鎖機構動作後，每兩次之中有1次使系統主繼電器動作，以便恢復高壓電路。
1*11 維修插頭
在檢查與維修時，應取下維修插頭，在HV蓄電池的中間位置處斷開高壓，從而確保安全操作。

2. 混合動力電動汽車

復合動力電動汽車（亦稱混合動力電動汽車）是指車上裝有兩個以上動力源版，包括有電機驅權動，符合汽車道路交通、安全法規的汽車，車載動力源有多種：蓄電池、燃料電池、太陽能電池、內燃機車的發電機組，當前復合動力電動汽車一般是指內燃機車發電機，再加上蓄電池的電動汽車。

3. 混合動力電動汽車的主要技術

在清潔新能源機動車的研發上和技術上較為一致的方向是：電池、電機、電控等3個技術核心，純電動車、燃料電池車、混合動力電動車是三大研發對象。
1．發動機：HEV可以廣泛地採用四沖程內燃機（包括汽油機和柴油機）、二沖程內燃機（包括汽油機和柴油機）、轉子發動機、燃氣輪機和斯特林發動機等。一般轉子發動機和燃氣輪機的燃燒效率比較高，排放也比較潔凈，採用不同的發動機就可以組成不同的HEV。
2．電動機：HEV可以採用直流電動機、交流感應電動機、永磁電動機和開關磁阻電動機等。隨著HEV的發展，直流電動機已經很少採用，多數採用了感應電動機和永磁電動機，開關磁阻電動機應用也得到重視，還可以採用特種電動機作為HEV的驅動電動機，採用不同的電動機就可以組成不同的HEV。
3．電池：HEV可以採用各種不同的蓄電池、燃料電池、儲能器和超級電容器等作為"電池"，一般電池是作為HEV的輔助能源，只有在HEV永電動機起動發動機或電動機輔助驅動時才使用。
中國已實施的電動汽車蓄電池標准 序號 標准名稱 標准級別 參照國外標准編號 實施日期 103—204、205技術條件和試驗方法標准 1 電動道路車輛用鉛酸蓄電池 GB/T 18332.1-2001 JEVS D701-94、
JEVS D702-94、
JEVS D703-94、
SAE J 1798 2001-09-01
實施 2 電動道路車輛用金屬氫化物鎳蓄電池 GB/T 18332.2-2001 2001-09-01
實施 3 電動道路車輛用鋰離子蓄電池 GB/T 18333.1-2001 2001-09-01
實施 4 電動道路車輛用鋅空氣蓄電池 GB/T 18333.2-2001 2001-09-01
實施 註：適時修訂已發布的4項標准，增加蓄電池容量、能量密度、壽命等技術要求和試驗方法，提高相應的性能要求。
信息來源:中國電動汽車信息網 混合動力電動汽車的驅動系統：包括兩種或兩種以上的能源存儲器，能源或能量轉換器。通俗的講，比較盛行的辦法是既裝有內燃機，又配備有高性能和價格合理的電池，採用串聯或並聯等多種方式進行驅動，其工作方式有三種：首先是由發動機傳遞動驅力；其次是，利用發動機的動力發電，則進入發動機機驅動方式；當發動機停機時，只用電池供電，發電機進行驅動，採用那種行駛模式，要根據路況和行駛要求而定。
這樣做的好處是：可以較大程度減少發動機的排量如過去用3升機，現在用1.6升就可以；由於有電動機作輔助驅動，可以實現能量回收，提高了燃料經濟性；可以將發動機轉速平穩的調整到最佳轉速狀態，排放污染大大減少；和普通的汽車一樣，不用設置新加油站。但它也有缺點，主要是增加了動力源，配置復雜，增加了佔用空間和重量等，但算起來還是合算的，利多弊少，所以發展很快。
由於科技的加速發展，混合動力電動汽車的驅動方案也是多種多樣的，不斷的在改進更新中。同時增加新的配備，如能量存儲裝置，即飛輪，超級電容器，永磁發電機和電動機一體化電機，微處理器控制電路裝置，和無級變速器（CVT）等。同時，對內燃機也作了大量改進，特別是柴油機上，採用共軌式供油系統、柴油機小型化、降低顆粒（PM）和氮氧化物（NOX）排放、改善熱效率，低溫排放污染性改善等措施，在性能上有很大提高。據中國國家電動車專家組組長黃佳騰介紹，電池、電機、電控系統一直是制約電動汽車大規模進入市場的關鍵因素。中國在電動汽車整車設計、驅動系統、電池管理系統，尤其是鋰離子電池、燃料電池等高性能動力電池的研製方面取得重大進展，在某些方面已處於世界領先水平。
在高性能電池方面，深圳雷天綠色電動源公司開發的鋰離子電池續駛能力達到三百公里，最高時速可達一百二十公里，可充電次數一千次以上，單台車電池成本四萬元左右；深圳中星汽車製造公司研製的超級納米碳纖素電池容量是一般鉛酸電池的十一倍，能量比功率可達每千克一千瓦時，充電僅需十分鍾就可以完成，壽命可達十年以上，價格為鋰電池的一半，體積為鋰電池的三分之一，均展示出明顯的商業化前景。
此外，東風汽車公司與中科院大連化物所聯合開發的質子交換膜燃料電池、清華大學等單位開發的新型電池材料等都取得了重大突破。在電機與電控系統方面，華中科技大學開發的全數字化開關磁阻電機、中船總七一二所開發的永磁無刷電機、中國科學院北京三環通用電氣公司開發出電動汽車專用的七點五千瓦輪轂電機、哈工大開發的EV九六至十六點八千瓦多態輪轂電機，都是中國電動汽車驅動電機技術的重大突破。
華中科技大學李培根教授認為，相對於西方發達國家傳統汽車工業的巨大慣性，中國汽車工業向電動汽車轉型的包袱要輕得多，實現跨越式發展的動力也強得多。
他說，中國在電動汽車關鍵技術研究方面，與世界先進水平的差距只有八年左右，在有些領域還處於世界領先地位，趕上甚至超過發達國家的機會和可能性很大。

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內容預覽：
上海車展余溫正盛，眾多名車蜂擁而至。隨著中國油價再一次上漲，車展中的混合動力汽車、電動汽車等新能源車型尤為引人注目。大多數新能源車型的亮相，讓我們貌似看到新能源時代離我們不遠了，但是種種制約因素又讓我們感覺看得見卻難夠得著。然而，本田汽車搭載IMA系統的CR-Z混合動力車型將通過廣汽本田引入中國，讓我們切實感受到了觸手可及的快感。
隨著法拉第發現電磁感應現象，電的應用就從來沒有止步不前，人們將電能轉換為各種可以滿足其需求的能源。電又可以由多種能源轉換產生。目前，汽車的主要能源來源於石油，然而石油為不可再生資源，面對石油緊缺，尋找新能源迫不及待。電能的可再生性是目前最好的汽車燃料替代品。
目前混合動力車型市場主流技術有處於領先位置的本田IMA系統，插電式混合動力系統（PHEV）。這幾種技術有何優缺點？哪一種技術的應用更符合目前消費者的需求呢？筆者以兩款車為例來對此進行淺析。
首先來看即將引入中國的本田CR-Z。廣汽本……
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5. 混合動力電動汽車原理及應用前景值得購買嗎

混合動力的具體還要是看哪款車，目前豐田的卡羅拉雙擎，雷凌的雙擎都不錯，發動機自動充電，沒有任何問題。

6. 混合動力技術只是一種未來電動汽車的過渡技術嗎

也可以這么說，電動汽車應該是以後的一個主流

7. 混合動力電動汽車的研究論文

混合動力電動汽車抄(Hybrid Electric Vehicle)是傳統燃油汽車和純電動汽車相結合的新車型,具有燃油汽車的動力性能和較低的排放特性,是當前解決節能、環保問題切實可行的方案。 類菱形汽車是湖南大學自主開發的具有完全知識產權的新型汽車,該類型車在安全性與輕量化方面有其獨到的優勢。以此車為平台,本文圍繞類菱形混合動力汽車的總體設計和控制進行了全方位的深入研究和探討。 結合類菱形混合動力電動汽車的結構特點,採用了傳統意義上的差速器即2K-H型錐齒輪負號機構、嚙合方式為ZUWGW的輪系作為動力耦合器。為驗證該方案的可行性,運用UG建立了新型動力耦合器的三維模型,並將其導入Adams軟體中進行了模擬,確定了該耦合器三個輸入輸出端力矩與轉速之間的運動學與動力學關系式。台架實驗也驗證了模擬結論的正確性。 在採用新型動力耦合器的基礎上,設計了一種基於類菱形車平台的新型混合動力驅動鏈,並提出了一套基於CVT新型驅動鏈的混合動力汽車部件設計、選擇與匹配的理論,對整車試制具有指導作用。這是混合動力汽車技術開發的核心和基礎之一,是自主知識產權的重要體現,涉及企業的核心技術機密

8. 混合動力電動汽車的技術問題

2.1制動能量的回收
作為和純電動汽車共通的混合動力電動方式的特點，制動能量是有可能回收的。在日本，美國，歐洲任何市內行駛工況下，從先驅號的例子來看，制動能量回饋對燃油經濟性提高的貢獻超過了20﹪，這樣就可以明白，和沒有制動能量回收的其它驅動系統汽車的差別是顯然的，因此可以說，為了提高燃油經濟性，混合動力方式是必要的條件。
制動能量回收，就如同剎車，如果四輪同時進行就比較理想，因此就有必要將發電機和四個車輪同時連接，這對於4輪驅動車來說，需要在前後都備有電動機/發電機裝置，並且能前後分別控制轉矩。但是，這樣的4輪驅動車的價格是十分昂貴的，對於通常的行駛，就不需要反映雜餓裝置，因此是不可能實現的。一般來說，前輪驅動或者後輪驅動的2輪驅動車佔大多數。
因為汽車的重心比地面高，而且基本上都是前進行駛，所以當剎車制動時，前輪的載荷增加，後輪的載荷減小。在前輪驅動的情況下，因為發動機，變速箱前置，所以前輪的載荷原本就比較大，而且在制動時由於又增加了載荷，所以必要的制動力就增加，配置在前輪的發電機的制動能量回收相對來說是比較大的。相反，在後輪驅動的情況下，通過後輪進行能量回收的效果就不大顯著。後輪的制動力過大，在輪胎和路面之間超過摩擦極限後，會使車輪打滑，這時就使汽車不穩定，偏離路面而碰到障礙物或者是橫向翻滾。
為了避免此類事情的發生，通常，乘用車的制動力分配給前輪70﹪~80﹪。因此，前輪驅動車的制動能量回收和後輪驅動車的制動能量回收相比較的話，為70/30的程度，後輪驅動車的制動能量回收率最多也只有前輪驅動的一半。
通常的汽車，在減速，制動的情況下，使用了發動機剎車。通過這個，因為在一定程度上進行了制動能量回收，因此如果不使用發動機剎車，全部由發電機來吸收制動能量是比較好的。Civic混合動力車為了降低發動機剎車的能量吸收在制動時，將四缸中的三缸停止運行。高爾夫混合動力在發動機和電機之間設置了離合器，清除了發動機剎車的影響。但是，這又帶來了離合器的重量，空軍和成本的問題。
2.2堵車時的停止和啟動
在堵車時，反復停車啟動緩慢行駛的情況下，對於通常的發動機車，由於剛要切斷發動機時接著又要啟動發動機，比較麻煩，所以就直接將發動機怠速運行，這樣就對排放和燃油消耗都不利。為了解決這個問題，對於通常的汽車，對在一定時間以上的停車情況，將發動機自動停止，然後在下一次啟動時，直接通過加速踏板就能將發動機啟動來驅動車輛。在此情況下，設定停車到將發動機關掉的時間是比較困難的，而且也有發動機啟動時的振動和噪音問題。為此，混合動力車在停車時，直接將發動機關掉，車輛啟動時通過電機將車輛驅動到一定的車速，這樣就可以完成平順的駕駛。這樣，即使車輛啟動頻繁也具有抑制尾氣排放的優點。發動機車的停止，啟動的思想雖然以前就有，但沒有普及的原因可以認為是反映了實現這樣的驅動系統的困難程度。
2.3儲能裝置
即使發電機能夠產生大量的電能，如果沒有這些電能的儲藏設備，發電機的發電也是沒有意義的。因為電流不可能一次進行大量電能的充放電，所以為了能夠進行大量的能量回收，就必須增加電池的重量，空間和成本。為了解決這個問題，人們考慮使用超級電容，飛輪裝置或者蓄壓裝置等，雖然有一部分已經實用化但也不能說已經達到完善的 程度。但是，日產柴油在2002年6月開始裝備了具有劃時代意義的新型超級電容的卡車，可以說在這方面已經開始了一個新的時代。另外，和電動汽車為了提高續駛里程而 重視電池的儲能密度不同，混合動力車用的儲能裝置在儲能密度比較小的情況下，要求調整，製造成輸入輸出能量，即功率密度比較大的儲能裝置。
通過採用混合動力方式，提高了燃油經濟性，但有重量，搭載空間和成本增加的缺點，所以雖然和電動汽車的缺點相比還是比較小的，但電池在一定重量下對應的性能，價格和壽命成為成功與否的關鍵因素。鉛酸電池無法滿足這種性能要求，豐田採用新近開發的重量輕，體積小的鎳氫電池，開始有了突破口。對於壽命的評價，需要有時間，因此今後想進一步關注這方面的發展。從2003年左右開始，在美國和歐洲出現性能優良的鋰離子電池，鋰聚合物電池等。
2.4起動機/發電機
以大眾高爾夫為起點，在日野的重型車，本田的混合動力車等上使用了起動機/發電機或者電機/發電機，幾乎不需要變更尺寸，就可以安裝在原來的發動機的飛輪位置。綜合的重量，成本增加被控制在小的幾乎所有的傳統起動機，發電機和離合器的製造商，都進行這方面的商品化開發，而且有發表的成果。如果將來不需要傳統的起動機和發電機的話，對於這些製造商來說，或許理所當然就成為生死攸關的問題，大多數人認為，將來這種形式是混合動力的需要。如果能大量生產成本得以下降的話，可以預計混合動力化的障礙就可以非常小。

9. 求關於混合動力電動汽車的書籍

有沒有資料呀～我今年也要寫這個

10. 插電式混合動力電動汽車開發基礎的圖書在版編目（CIP）數據

書名：插電式混合動力電動汽車開發基礎作者：（美）雷特曼（Leitman,S?)著；
翻譯：王震坡內，孟祥峰
出版社：機容械工業出版社
出版時間：2011年1月第1版第1次印刷
標准書號：ISBN 978-7-111-31499-8
定價：39.00元