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混合动力汽车动力传动及其控制系统-详细课件

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第3章 新能源汽车的动力系统及控制《新能源汽车整车控制技术》教学课件

第3章 新能源汽车的动力系统及控制《新能源汽车整车控制技术》教学课件

3.2 混合动力汽车动力控制
国外混合动力汽车的开发起步较早，其中最具代表 性的有日野公司的HIMR系统，美国通用公司的混 联系统，BAE公司的串联、混联系统，EATON公司 系统、采埃孚和福伊特系统等。
1. 并联系统 日野（Hino Motors，Ltd）的HIMR系统为并联方案， 电机动力与发动机动力通过齿轮减速机构实现在变 速器-轴的耦合。
1.串联混合动力系统控制策略
（1）“恒温器”式控制策略 该控制策略较为简单，主要针对纯电动车辆续驶里 程短的特点，因此在普通电动车辆上增加一个辅助 动力单元(Auxiliary Power Unit ，缩写APU)，由其为蓄 电池及时补充电能或承担车辆的部分行驶功率，从 而减少蓄电池能量消耗，延长整车行驶里程。与没 有APU的情况相比，电池放电速度减慢。
2.DC/AC功率变换器
DC/AC功率变换器（直流-交流变换器）亦称DC/AC 逆变器，是一种应用功率半导体器件将直流电能转 换成恒压恒频交流电能的静止装置，主要供交流负 荷用电或交流电网并网发电。一般可分为有源逆变 与无源逆变两种，其中有源逆变是指把直流逆变成 与交流电源同频率的交流电馈送到电网中区的逆变 器；在逆变状态下，变换电路的交流侧如果不与交 流电网连接而直接与负荷连接，将直流电逆变成某 一频率或可调频率的交流电直接供给负荷，则称之 为无源逆变。
最小车速的设定主要考虑电机最大功率和电池能够
长时间工作的最大电流，同时将最小车速设定为电 池的SOC的函数，以保持使用过程中电池的SOC的 平衡，其定义公式为：
（2） 实时控制策略
实时控制策略就是在已知各部件特性的基础上，实时 比较各工作模式的整体效率来决定各部件的工作状态， 以使整个系统的能量流动损失最小。在已知各部件特 性的情况下，为了考察电池的充放电效率ηc，实时控制 策略中的一个重要参数就是电池中储存能量的比油耗 （亦称为“能量当量”），要求在需要选择的情况下， 比较发动机的燃油消耗率和电池的能量当量，选择经 济性较好的部件以实现整个系统效率最高。电池中的 能量主要来自两个部分，一是由发动机通过电机对电 池的充电，二是来自回收的制动能量，而能量当量则 根据车辆的行驶情况不同而变化。为了使电池的电量 维持在要求的区域内，能量当量应是电池SOC的函数。

混合动力汽车概述PPT课件

混合动力汽车概述PPT课件
▪ 年销售60万辆。
概述
► 国外混合动力汽车
▪ 日本
► 丰田SUV-RX400H
▪ RX400h混合动力系统的综 合输出功率为272匹马力 (200千瓦) 。
▪ RX 400h将加速能力与经济 的燃油消耗巧妙结合在了 一起。
▪ 从0加速到100公里/小时仅 需7.6秒，这比许多6缸豪 华SUV车型还要出色。
▪ 一般由小电池大发动机的 发电机组构成。
▪ 适合于串联式及并联式。
概述ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
► 混合动力汽车的动力控制系统
▪ 功能
► 使混合动力汽车的动力性能达到或接近现代内燃机汽车的水平，逐步实现混合动 力汽车的实用化。
► 最大限度地发挥了电动机驱动的辅助作用，使混合动力汽车的燃油消耗量尽量降 低，实现发动机的节能化。目前的混合动力汽车已经达到3L/100km左右的水平。
概述
► 目前昆明市作为13个试点城市之一，已经开始在公交系统中 推广使用新能源汽车。截至目前，昆明公交公司旗下20多条 线路中，共有油电混合、油气混合、纯电动及使用生物柴油 等各式新能源公交车306台。
► 今年内，昆明公交公司还要引进280台新能源公交车。 ► 全世界范围内新能源汽车都得到了快速的发展。丰田的混合
▪ 电池能量密度？ ▪ 电池寿命？ ▪ 成本？
► 燃料电池汽车
▪ 低排放、低噪声、甲醇 燃料来源广泛。
▪ 基础设施？ ▪ 产业化？
► 混合动力汽车（HEV）
概述
► 什么是混合动力汽车HEV（Hybrid Electric Vehicle）
▪ 是同时配备电力驱动系统（Traction Motor）和辅助动力 单元（Auxiliary Power Unit）的汽车。

混合动力汽车变速装置和动力控制系统

混合动力汽车变速装置和动力控制系统
４ 发动机５ 电池组
５ＥＴ５０ 电控变速器
2020/5/15
混合动力变速装置的组成 ５ＥＴ５０ 变速器的特点
(１)通过电机的转速变化改变传动比，实现无级变速。 (２)变速器内部安装了两组单级行星齿轮机构，两个电机连接在其太 阳轮上。 (３)内部设有３ 组多片式离合器，切换不同的驱动模式。 (４)变速器可以实现４ 种不同的驱动模式，应对不同工况。
不同品牌的混合动力变速装 置不完全相同，即使同一公司的 不同品牌车也不完全相同，本模 块只介绍卡罗拉、普锐斯、君越 三种常见车型变速装置的组成。 （一）丰田卡罗拉P410混台动力 变速驱动桥的组成，如右图所示。
混合动力变速装置的组成 1. Ｐ４１０ 混合动力汽车变速驱动桥的组成
复合行星齿轮机构成 变速器输入减振器总成 油泵及甩油式润滑机构
2020/5/15
混合动力变速装置的组成
(４)当车辆减速时，车轮的动能被回收并转化为电能，并通过电动机/ 发电机为ＨＶ 蓄电池再次充电。
2020/5/15
混合动力变速装置的组成 (三)别克君越３０Ｈ 的５ＥＴ５０ 变速器
别克君越混合动力系统组成示意图 １油箱 ２ ５ＥＴ５０ 变速器 ３ 电动机/ 发电机
2020/5/15
混合动力变速装置的组成 2.P410混台动力车辆变速驱动桥的特点
1）主要元件包括MG1 )(用于发电) 、MG2 (用于驱动车辆) 、复台行星齿轮装置、变 速器输入减振器总成、中间轴齿轮、减速齿轮、差速器齿轮机构和油泵。 2）采用带复台齿轮装置的无级变速器装置，实现了平稳、静谧性操作。 3）发动机、MG1和MG2通过复合行星齿轮装置机械连接。 4）使用电子换挡杆系统进行换挡控制。
混合动力汽车变速装置概述
常见的混合动力汽车变速传动系统

混合动力汽车变速装置和动力控制系统

混合动力汽车变速装置和动力控制系统

图6-1运营状态示意图
二、城市轨道交通事故和故障
• 影响城市轨道交通系统运营安全和可靠性的因素统称为事 件。根据其发生的原因、特点以及造成的后果和影响，可 分为事故、故障两类。
• 故障是因设备质量原因或操作不当导致设备无法正常使用， 须人工干预或维修的事件，根据表现和影响程度可分为轻 微故障、一般故障和严重故障。轻微故障可以迅速排除， 一般不会影响运营可靠性；一般故障将造成短时间的列车 运行秩序混乱，部分列车运行延误；严重故障则会导致较 长时间的运营中断，严重影响系统运营可靠性。按照设备 类型和原因，故障又可分为列车车辆故障、线路故障、供 电系统故障、同好系统故障、环控设备故障、车站客运设 施故障灯。
• 事故是因故障或工作人员操作不当或管理人员指挥不力而 造成人员伤亡、设备损坏，影响可靠性或危机运营安全的 时间。事故根据其表现、影响程度与范围，可分为一般故 障、险性事故、大事故、重大事故等；按其专业性质可分 为行车事故、客运组织事故、电力传输事故。
• 引起非正常运营状态和紧急运营状态的原因很多，按照灾 害类别分类，氛围以下几种： 1、设备、硬件故障引起的：运营中断事故，如车辆故障、 线路故障和各种设备故障引起的行车事故； 2、以外危险事件和各种自然灾害引起的：系统内部秩序 混乱பைடு நூலகம்运营中断，如火灾事故、水灾事故、爆炸事故、恐 怖袭击事件等； 3、个别站点或中转换乘站突发集中大客流：没有得到预 报信息的情况下，产生系统流量骤增、售票厅和通道站台 拥堵等现象，发生拥挤踩踏事故。运营行车事故、设施设 备事故、客伤事故、火灾事故、因公伤亡事故、道路交通 事故、运营严重晚点事件。
调； 6、需要政府机关处置或响应。
• 不同的城市轨道交通系统可根据各自的运营实践 制定不同的事故等级标准。事故等级划分示例如 下所示：

2-3认识混合动力汽车传动系统

2-3认识混合动力汽车传动系统
2-3认识混合动力汽车传动系统
学习目标
1.知识目标 （1）掌握混合动力汽车传动系统类型； （2）熟悉混合动力汽车传动系统的基本结构； （3）了解混合动力汽车传动系统的工作过程。 2.能力目标 （1）能向客户介绍不同类型的混合动力汽车传动系统； （2）能检查混合动力汽车传动系统组成部件。 3.素质目标 （1）树立高压安全意识、自主学习意识和创新意识； （2）培养沟通能力和团队协作精神； （3）严格执行操作规范，养成严谨细致的工作习惯。
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，有两套驱动系统，即传统内燃机系统和电力驱动系统。
二.混合动力汽车传动系统类型
1.按动力系统结构形式 （3）混联式混合动力系统 混联式混合动力电动汽车综合了串联式和并联式结构特点组成的，由发动机、电动机或发动机和驱 动电机三大动力总成组成。
一.混合动力电动汽车概述
2.特点 混合动力电动汽车与纯电动汽车相比较 混合动力电动汽车与传统内燃机汽车相比较
二.混合动力汽车传动系统类型
1.按动力系统结构形式 （1）串联式混合动力系统 串联式混合动力系统结构为发动机、发电机和电机三部分动力总成。
二.混合动力汽车传动系统类型
1.按动力系统结构形式 （1）并联式混合动力系统
课堂小结
混合动力汽车传动系统类型； 混合动力汽车传动系统的基本结构； 混合动力汽车传动系统的工作过程。
作业
1.完善实训工单并上交 2.查阅资料了解中国混合动力系统发展状况。
感谢观看
二.混合动力汽车传动系统类型
3.按驱动电机安装位置分类
二.混合动力汽车传动系统类型
2.按混合程度
三.混合动力电动汽车基本工作原理

混合动力汽车PPT

混合动力汽车PPT
7
HEV车型
2015款530Le 插电式混合动力
8
HEV车型
2015款保时捷卡宴S E-hybrid 外观方面Cayenne S Hybrid的特点主要在于配色，除了在前翼子板侧面增加了一个
“e-hybrid”之外，车型标识的字体背景以及刹车卡钳都采用了青柠绿配色。这个 配色被用于所有有插电式混合动力的保时捷车型上，包括918 Spyder。
17
按照动力系统结构形式
并联式混合动力汽车的驱动方式
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
串并混 联联联 式式式
E-发动机；M-电动机；B-蓄电池
18
并联式代表
串并混 联联联 式式式
19
串并混
联联联
按照动力系统结构形式
式式式
混联式结构图 混联式动力流程图
特点：混联式驱动系统充分发挥了串
统，其中发动机的最大输出功率99马力，电动机最大输出功率72马力。官方 公布该车的百公里综合油耗为4.2L/100km。
5
HEV车型
2015款Accord Hybrid 搭载于雅阁车型上这套i-MMD系统由四大主要部分组成：2.0L DOHC i-
VTEC发动机、电动CVT系统、PCU功率控制单元和高功率锂离子电池组。搭 载i-MMD系统的雅阁Hybrid 0-60km的加速时间为3.9秒，在日本JC08工况 下的油耗测试值最低为30km/L，即大约3.3L/100km。
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Camille Jenatzy（6hp的汽油发动机和14hp的电动机相组合）
1903，Lohner. Porsche（发电制动） 1975，Victor Wouk博士（Buick Skylark型并联式混合动力电动汽车）

第五章典型混合动力驱动系统分析PPT课件

第五章典型混合动力驱动系统分析PPT课件
15
➢THS-Ⅱ混合动力汽车的工作原理
(1) 发动机起动 • 与传统燃油汽车不同，THS的发动机起动时，不使用专门的起动机，而是使用发电
机起动。汽车起动时散热器尚未工作，故无热量交换，此时燃料、电力和动力(机 械力)的传递路线分别为： • 燃料传递路线：10-汽油箱→1-发动机 • 电力传递路线：4-高压电池→8-12V充电用DC/DC →5-驱动电池用逆变器→2-发电机 • 动力传递路线：2-发电机→1-发动机
10
丰田普锐斯
丰田Prius行星轮机构
11
下表为车速与发动机、电动机和发电机转速关系的一个测试实例，蓄电池功率 为负时表示充电，反之为放电。
12
➢动力分配机构的组成及工作原理
动力分配机构使用的是行星齿轮装置。 齿圈、行星齿轮架和中心齿轮分别与电动机、发动机和发电机相连。 发动机动力直接传递到行星齿轮架，再通过行星齿轮架分配到齿圈与中心齿轮。 与电动机直接相连的齿圈的动力通过减速器传递到车轮，当电动机有动力输出时， 齿圈上的动力由发动机和电动机的动力两部分组成。 分配到中心齿轮的动力通过带动发电机而发电，发电机的电力可以直接供给电动 机使用，也可以向蓄电池充电。
• 201.6VDC转换为201.6VAC，提供给空调电动压缩机。
– 技术、结构复杂，成本高，省油、环保但不“经济”
14
➢THS-Ⅱ的主要组成
主要由发动机（汽油机）、发电机、电动机、动力电池、逆变器等18 个部件 组成。当汽车处于不同的工作模式时，系统中参与工作的部件数量不同，其 燃料、电力、动力（机械力）和热量的传递路线亦有所不同。
辅助电池 HV 蓄电池
9
➢混合动力汽车变速机构总成
发动机的动力直接传至行星齿轮的行星架，一部分动力再传至与车轮连接的电 动机，另一部分动力传至发电机。通过控制发动机、发电机、电动机的转速即 可实现所需要的车速。由于发电机及电动机的转速可以在一定范围内任意设置， 因此车辆可实现无级变速。该装置被称为电子控制无级变速器E-CVT。

混动汽车动力控制系统

混动汽车动力控制系统

辅助充电计
• 牵引电机逆变器的运行状态可通过组合仪表 中的辅助充电计进行查看。
• HCPM 通过 CAN 通信将辅助充电信号发送至 组合仪表。组合仪表在接收到信号后激活 辅助充电显示屏并显示牵引电机的状态。
混合动力控制系统电路图1
混合动力控制系统电路图2
混合动力控制系统电路图3
二、制动系统合作控制
系统说明
系统说明 • 凭借再生制动，牵引电机在减速期间充当交流发电机，
来自车轮的减速能量转换为电能用于对锂离子充电。 再生制动控制 • 如果在驾驶期间踩下制动踏板，ABS 执行器和电气单元
( 控制单元 ) 通过 CAN 通信将制动力和合作再生可用扭 矩信号发送至 HPCM。 HPCM 根据这些信号计算再生制动
和锂离子蓄电池的状态。
当发动机冷却且锂离子电池电量低时，为了预热发动机或对锂子 电池充电，使离合器 1 啮合并使用牵引电子输出起动发动机。
注: • 即使发动机预热或锂离子电池充满电后，发动机在某些情况下由
于其他原因可能没法起动。 • 在极低温度下，可使用起动机电机起动发动机。
不同模式的控制：发动机启动
的范围内选择所需车速。 • HPCM 控制发动机和牵引电机输出并调节车速使其与设
定车速匹配。此外，HPCM 向组合仪表发送ASCD 状态信 号，信息显示屏显示工作状态。 • 如果 ASCD 控制期间检测到非标准状态， ASCD 控制将自 动取消。
CANCEL 的操作
CANCEL 的操作 • 当存在下面任一条件时，巡航操作都会被取消。 • 按下 CANCEL 开关 • 按下 ASCD 主开关 ( 设定车速被清除 ) • 同时按下两个以上的 ASCD 方向盘开关 ( 将清除
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机逆变器 ( 牵引电机 ) 和 DC/DC 转换器。 冷却风扇控制 HPCM 通过 CAN 通信根据 ECM 的请求信号和高压冷却液温

混合动力汽车动力传动及其控制系统-详细课件

混合动力汽车动力传动及其控制系统-详细课件

AMT应用于混合动力汽车
• 能量管理策略 • 混合动力汽车的能量管理策略包括发动机 和电机的转矩分配策略以及变速系统的换 档策略两方面内容转矩分配策略。
AMT应用于混合动力汽车
• 混合动力汽车能量管理策略研究多集中于转矩分配策略方 面，转矩分配策略的目的是通过调整发动机和电机的转矩 提高车辆综合效率。在一般的并联式混合动力汽车中，发 动机是主驱动装置，电机是辅助驱动装置。由于发动机工 作效率较低，尤其在发动机转速和负荷率较低时，其燃油 经济性极差，为避免发动机工作在低效区，在满足驾驶员 转矩需求的基础上，转矩分配策略通过调整电机转矩使发 动机工作在高效区或关闭发动机并由电机单独驱动车辆。 在发动机工作效率较高时，可以由发动机直接驱动车辆， 此时通过调整电机电动或发电的转矩使发动机工作在高效 区，电机发电生成的电能存储在动力电池中以供电动时使 用，为保证电池充放电时的效率，转矩分配策略还要尽量 维持电池的电量平衡。
混合动力汽车自动变速系统
• 按照实现自动变速的原理，自动变速器可 分为三类:一类是液力变矩器和行星齿轮变 速箱组成的液力自动变速器(Automatic Transmission简称AT);一类是无级变速器 (Continuously Variable Transmission，简 称CVT);另一类是由传统固定轴式变速箱和 干式离合器以及相应的电液控制系统组成 的机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission,简称AMT)
• 传统汽车AMT的控制即为整车控制，如图3所示， 控制系统根据驾驶员对车辆的操纵(加速踏板、制 动踏板、操纵手柄等)和车辆状态(车速、档位、 发动机转速等)选择当前行车需要的最佳档位，如 果需要换档或离合器操作，则借助相应的自动操 纵机构对车辆的动力和传动系统进行控制，因此， 传统汽车AMT控制主要指换档策略和动力、传动 系统控制两个方面的内容区别于传统汽车，由于 混合动力汽车中电驱动系统的存在，AMT控制在 这两个方面的问题与传统汽车有较大不同，混合 动力汽车整车控制包括能量管理策略和能量管理 策略的实现两方面的内容。

模块二-混合动力汽车发动机及驱动电机系统PPT课件

模块二-混合动力汽车发动机及驱动电机系统PPT课件
永磁同步交流电动机的基本原理是利用电机定子的三相电流与电机转子的磁 场相互耦合产生电磁转矩，使电机转子转动。
蓄电池（12V）
传感器 BSG电池组（42V）
BSG 控 制 电 脑
BSG电机 发动机
2020/2/20
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BSG式发动机结构
（2）BSG系统的工作原理
4 种 基 本 工 作 模 式
2020/2/20
起动工况，BSG控制电脑发出指令，将BSG电池组的电能供应给 BSG电机，BSG电机作为起动机，短时间内将发动机加速至3000 转速以上，然后发动机正常工作。
减速工况，BSG控制电脑发出指令，BSG作为发电机，把发动机 的动能转化为电能输送给BSG电池组存储起来。
怠速运转工况，BSG控制电脑会依据停机的条件实现发动机停机， 代替传统汽车的怠速工况
正常行驶工况，BSG电机和普通汽车的发电机一样，由发动机带 动发电，给BSG电池组充电，储存电能。
10
阿特金森发动机
2020/2/20
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BSG式发动机
BSG皮带驱动式起动/发电一体机，在发动机前端用驱动皮带将一体化起 动/发电机与发动机连接，取代了原有的发电机，从而实现了混合动力系统 的一体化。
2020/2/20
8
BSG式发动机结构
（1）BSG系统的组成 由 BSG控制电脑、BSG电机、BSG电池组以及离合器位置开关、空挡位置开关、制 动真空度传感器、电流流量传感器、电池温度传感器等传感器元件组成。
2020/2/20
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混合动力汽车驱动电机系统
混合动力汽车驱动电机的特点
5）在供电方式上，传统工业电动机有常规标准的电源电，而混合动力电动机所 使用的电能来源于电池组，且由功率转化器直接供给。另外，电动机的使用电 压及形式并不确定，从减少功率损耗及降低电动机成本的角度而言，一般倾向 于使用较高的电压。
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混合动力汽车自动变速系统及其控制 系统
混合动力汽车自动变速系统
• 与传统内燃机汽车类似，由于发动机和电 机的转速工作范围与车速范围不一致，需 要将混合动力汽车动力源的动力变速变矩 地传递至驱动车轮，同时混合动力汽车变 速传动系统还要完成发动机和电机动力的 分配和藕合。
混合动力汽车自动变速系统
• 混合动力汽车可以选用专门针对混合动力 系统设计的变速传动系统，也可是使用传 统变速系统实现所要功能。现在常见的混 合动力轿车有:Prius ( Toyota ) ,Estima ( Toyota ) , Tino ( Nissan ) , Civic ( Honda)和Insight (Honda)，其选用的变速 传动系统如表1所示。
后置式双轴并联式HEV动力传动系结构
• 图 后置式双轴并联式HEV动力传动系结构简图
双轴并联混合动力总成
• 双轴并联式HEV动力传动系，发动机与电动机可 以分别独立地向汽车驱动轮提供动力，没有串联 式HEV动力传动系中的专用发电机，因此更象传 统的汽车动力传动系，并具有了许多显著的优点: • (1)由于发动机的机械能可直接输出到汽车驱动桥， 中间没有能量的转换，与串联式布置相比，系统 效率较高，燃油消耗也较少; • (2)电动机同时又可作为发电机使用，系统仅有发 动机和电动机两个动力总成，整车质量和成本大 大减小。
传统汽车AMT基本控制原理
• 图3
传统汽车AMT基本控制原理
AMT应用于混合动力汽车
• 使用AMT作为混合动力汽车的动力藕合和 变速传动装置比较适合我国的国情。由于 混合动力汽车的动力源与传统汽车不同， AMT应用于混合动力汽车时，其功能和控 制也与传统汽车情况有很大的不同。
AMT应用于混合动力汽车
无级变速器(CVI)
• CVT技术的发展，已经有了一百多年的历史。德国奔驰公司是在汽车 上来用CVT技术的鼻祖，早在1886年就将V型橡胶带式CVT安装在该 公司生产的汽油机汽车上，但由于橡胶带式CVI存在一系列的缺陷， 没有被汽车行业普遍接受随着新技术逐步克服原有技术的缺陷，研制 出了性能更优良的CVT。进入20世纪90年代，汽车界对CVT技术的研 究开发日益重视，特别是在微型车中，CVT被认为是关键技术。 • CVT的结构和工作原理如图2所示，主要包括主动轮组、从动轮组、 金属带和液压泵等基本部件。CVI结构简单、体积小，既没有手动变 速器的众多齿轮组，也没有AT中复杂的液力变矩器和行星齿轮组。理 论上CVT可使发动机始终在经济工况区运行从而较大幅度地改善车辆 燃油经济性，但由于CVT是摩擦传动，传动效率较低，且传动带很容 易损坏，不能承受较大的载荷，因此其只能用于在低功率和低转矩汽 车，随着技术的不断进步，现在CVT已经开始在中等排量的汽车中得 到应用。
双轴并联混合动力总成
• 缺点: • (1)由于发动机与车辆驱动轮间有直接的机械连接， 发动机运行工况实时地受到汽车行驶工况的影响， 因此对整车排放工作点的优化小如串联形式好。 • (2)这种结构，要维持发动机在最佳工作区工作， 需要复杂的控制系统和控制策略。对于双轴并联 式混合动力汽车(PHEV，动力传动系的主要元件 之一为动力合成装置。动力合成的实现方法可归 类为:转速合成式、牵引力合成式和扭矩合成式三 大类。
混合动力汽车自动变速系统
• 按照实现自动变速的原理，自动变速器可 分为三类:一类是液力变矩器和行星齿轮变 速箱组成的液力自动变速器(Automatic Transmission简称AT);一类是无级变速器 (Continuously Variable Transmission，简 称CVT);另一类是由传统固定轴式变速箱和 干式离合器以及相应的电液控制系统组成 的机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission,简称AMT)
2 双轴并联混合动力总成构型
• 双轴并联式混合动力总成的结构根据动力 合成装置在变速箱的前与后可分为前置式 (动力合成装置在变速箱前)双轴并联结构和 后置式(动力合成装置在变速箱后)双轴了并 联结构分别如下图和图所示
前置式双轴并联式HEV动力传动系结 构
• 图 前置式双轴并联式HEV动力传动系结构简图
• 传统汽车AMT的控制即为整车控制，如图3所示， 控制系统根据驾驶员对车辆的操纵(加速踏板、制 动踏板、操纵手柄等)和车辆状态(车速、档位、 发动机转速等)选择当前行车需要的最佳档位，如 果需要换档或离合器操作，则借助相应的自动操 纵机构对车辆的动力和传动系统进行控制，因此， 传统汽车AMT控制主要指换档策略和动力、传动 系统控制两个方面的内容区别于传统汽车，由于 混合动力汽车中电驱动系统的存在，AMT控制在 这两个方面的问题与传统汽车有较大不同，混合 动力汽车整车控制包括能量管理策略和能量管理 策略的实现两方面的内容。
各种变速系统的比较
•
各种变速系统的比较
各种变速系统的比较
• 在混合动力汽车中，由于对燃油经济性以 及成本、开发周期等方面的要求较高，AT 不适合于在混合动力汽车上使用。由于世 界各大汽车公司的参与，CVT的各项技术 不断走向成熟，国外众多汽车厂商都致力 于CVT的推广应用，由于其燃油经济性较 好，因此在混合动力轿车中得到了较好的 应用。但是由于CVT应用于较大型的车辆 时还存在一些问题，因此许多混合动力汽 车中采用AMT作为变速机构。
AMT应用于混合动力汽车
• 并联式混合动力汽车有两个动力源:汽油发 动机和永磁同步电机，使用AMT作为动力 藕合装置和变速传动系统，电机与变速箱 输入轴直接相连，发动机通过AMT系统中 的离合器与主电机(即变速箱输入轴)连接， 混合动力系统的结构如图2-1所示
AMT应用于混合动力汽车
• 图4 并联式混合动力汽车动力传动系统
AMT应用于混合动力汽车
• 在使用AMT作为变速驱动单元的的混合动 力汽车中，AMT不仅需要将发动机和电机 的动力变速变矩地传递至驱动轮(或将车辆 的制动能量反向传递至电机进行能量回收)， 还要完成混合动力系统的动力分配和转矩 藕合，AMT是实现能量管理策略的关键
AMT应用于混合动力汽车
• 能量管理层根据驾驶员操作(加速踏板、制动踏板和手柄 位置)和车辆运行状态(车速、电池SOC、变速箱档位等等) 确定变速系统档位、离合器状态、发动机转矩、电机转矩 以及液压制动转矩，目的是改善车辆的动力性和燃油经济 性。在使用AMT的PHEV中，能量管理策略主要包括发动 机、电机的转矩分配策略和换档策略两个方面的内容。 • 在能量管理策略的实现层，通过对发动机、电机、离合器 和变速箱的协调控制来实现能量管理策略。换档和离合器 动作由控制系统直接控制，对发动机和电机的控制是通过 将控制指令发送至发动机控制器EMS (Engine Management System)和电机控制器MCU (Motor Control Unit)，由EMS和MCU对发动机和电机进行直接控制。
AMT应用于混合动力汽车
• 能量管理策略 • 混合动力汽车的能量管理策略包括发动机 和电机的转矩分配策略以及变速系统的换 档策略两方面内容转矩分配策略。
AMT应用于混合动力汽车
• 混合动力汽车能量管理策略研究多集中于转矩分配策略方 面，转矩分配策略的目的是通过调整发动机和电机的转矩 提高车辆综合效率。在一般的并联式混合动力汽车中，发 动机是主驱动装置，电机是辅助驱动装置。由于发动机工 作效率较低，尤其在发动机转速和负荷率较低时，其燃油 经济性极差，为避免发动机工作在低效区，在满足驾驶员 转矩需求的基础上，转矩分配策略通过调整电机转矩使发 动机工作在高效区或关闭发动机并由电机单独驱动车辆。 在发动机工作效率较高时，可以由发动机直接驱动车辆， 此时通过调整电机电动或发电的转矩使发动机工作在高效 区，电机发电生成的电能存储在动力电池中以供电动时使 用，为保证电池充放电时的效率，转矩分配策略还要尽量 维持电池的电量平衡。
PHEV动力传动及其控制系统
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图 PHEV动力传动及其控制系统
混合动力汽车动力总成结构
• 按动力传动系结构不同，混合动力汽车可 分为串联、并联和混联三种构型，每种构 型又有一多种结构方案 • 下而对这三种型式的部件组成、工作原理 和各自的优缺点进行简要分析
1串联混合动力总成构型
• 串联式HEV动力传动系的结构组成如下图 所示。由发动机、发电机、电机、变速箱 等构成。
1串联混合动力总成构型
• 该结构方式的优点： • (1)结构布置灵活 • 由于发动机与汽车驱动轮之间无机械连接，这样便于进行 整车布置。 • (2)发动机工作效率高 • 可对发动机进行独立控制，使发动机可稳定于高效区或低 排放区附一近工作。同时，该结构尤其适合于那类与驱动 轮难于进行机械连接的高效发动机，如燃气轮机、斯特林 发动机等。 • (3)整车的控制简单 • 由于发动机独立于行使工况，小存在发动机与电机之间的 功率分配，因此整车的控制简单。
AMT应用于混合动力汽车
• 换档策略 • 在并联式混合动力汽车中，发动机和电机布置在 变速箱之前，主电机与变速箱输入轴直接连接， 发动机的动力通过离合器传递至变速传动系统。 • 变速箱档位切换改变了发动机和电机的工况进而 影响车辆燃油经济性和排放性能指标。因此，并 联式混合动力汽车的能量管理策略包括转矩分配 策略和换档策略两个方面。
混合动力汽车自动变速系统
• 表1 混合动力汽车使用的变速传动系统
混合动力汽车自动变速系统
• 除Prius和Estima外，混合动力轿车多采用CVT， 而Toyota采用的THS ( Toyota Hybrid System )是 一种区别于传统变速系统的行星齿轮结构，其通 过协调发动机、发电机和电动机的转速，实现动 力分配和无级变速的双重功能。 • 由于受开发周期、开发成本和技术水平的限制以 及自主知识产权方面的要求，我国混合动力汽车 开发多选择传统汽车所使用的变速系统。
1串联混合动力总成构型
• 该结构方式的缺点为: • (1)系统综合效率低 • 由于发动机输出的机械能由发电机转化为电能， 再由电动机将电能转化为机械能用以驱动汽车， 途经两次能量转换，中间必然会伴随着能量的损 失，因此，系统综合效率降低。 • (2)成本高 • 对于混合动力客车，由于需要的电机功率很高， 这样所需要的电池数量增加，带来重量和成本增 高。对于轿车而言，它的三个动力总成(发动机、 发电机、电动机)也会给系统总布置带来困难。