混合动力汽车动力系统综述
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混合动力汽车结构组成
混合动力汽车结构组成
混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle,HEV)是指将内燃机和电动机,并采用一种电瓶和可充电电池技术相结合而成的新型节能技术车辆。
混合动力汽车的结构组成因不同品牌车型而有轻微差异,一般由以下部件构成:
1、内燃机:内燃机是混合动力汽车的重要部件。
一般情况下,都采用汽油机或者柴油机,少量的使用燃气机。
其功能是负责汽车的正常行驶,并且为电池充电。
2、发电机:发电机是混合动力汽车的核心部件。
其功能是通过发电机将发动机正常运转中的动能转化为电能,供电池使用或者直接供给电机驱动车辆。
3、电池:电池是混合动力汽车的存储能源部件。
其功能是存储发电机驱动的电能,以提供用户使用,并在发动机开始运转前,提供发动机启动使用的能源。
4、电动机:电动机是混合动力汽车的驱动部件。
其功能是利用电池供电,给发电机转动,从而驱动汽车行驶或者用作启动发动机的能源。
5、控制器:控制器是混合动力汽车的核心控制部件。
它主要是将燃料和电池的能源有效的调配,以达到汽车的最优效果。
6、燃料系统:燃料系统是混合动力汽车的动力源部件。
它主要是将车辆内燃料系统的燃料油从燃料箱供应到发动机内,从而保证发
动机正常运转。
7、变速器:变速器是混合动力汽车的传动部件。
它主要是将发动机提供的动力转化成汽车变速箱所需的转速,从而保证汽车正常行驶。
丰⽥hybrid系统的详细介绍1 特点2 低油耗3 低油耗:⼯作原理4 ⼯作原理8 Prius普锐斯9 Highlander 混合动⼒车低油耗10 Camry混合动⼒车的燃油效率11 低尾⽓排放12 低尾⽓排放:⼯作原理13 Prius普锐斯低尾⽓排放14 Highlander 混合动⼒车低尾⽓排放15 Camry混合动⼒车低排放16 加速17 加速:⼯作原理18 驱动辅助的⼯作原理19 电动机TRC20 爬坡动⼒辅助21 坡道启动控制22 强劲加速的⼯作原理23 扭矩分配系统控制24 Prius 普锐斯的加速25 Highlander混合动⼒车的加速26 Camry混合动⼒车的加速27 超群的静谧性28 静谧性:⼯作原理29 EV驱动模式30 Prius普锐斯的静谧性技术31 Highlander 混合动⼒车的静谧性技术32 Camry混合动⼒车的静谧性技术33 技术34 技术:综述35 混联式混合动⼒36 HV(镍氢)蓄电池37 ⾼输出功率电动机38 再⽣制动39 动⼒控制单元40 汽油发动机41 动⼒分离装置42 发电机43 电⼦控制系统44 Highlander 混合动⼒车 HV(镍氢)蓄电池45 后电动机46 减速机47 Camry混合动⼒车的电池48 Camry混合动⼒车的电动马达49 Camry混合动⼒车的发动机50 串联式混合动⼒系统51 并联式混合动⼒系统52 混合动⼒车:联合国定义53 系统阵容54 开发56 TOYOTA油电混合动⼒系统开发的历史57 主要的TOYOTA油电混合动⼒车开发历史59 TOYOTA油电混合动⼒系统核⼼技术开发的历史62 混合动⼒车的开发历史63 混合动⼒车开发的前景64 混合动⼒车的电⼒65 家⽤电器的电源66 概念车简介67 概念车CS&S68 概念车 Future Truck Concept69 概念车 MTRC70 实践71 丰⽥的汽车⽣产⽅式72 TOYOTA油电混合动⼒系统的⽣产⼯序 (⾃动化<Jidoka>)73 TOYOTA油电混合动⼒系统的⽣产⼯序 (准时化⽣产⽅式 Just-in-Time)74 混合动⼒车的累积销售数量75 引进混合动⼒车的国家特点低油耗、低尾⽓排放量、良好的加速、运⾏安静的传动系统TOYOTA油电混合动⼒系统是综合了电动机和发动机两⼤动⼒优点的新⼀代动⼒系统。
新能源混合动力机车发展现状及关键技术综述摘要:新能源混合动力机车可广泛应用于不同环境,满足电气化线路/非电气化线路的跨线运行需求,提高转运效率,提升非电气化线路的运行能效、降低排放,是推进交通运输体系低碳化发展的重要技术。
随着相关领域技术的快速发展,新能源混合动力机车技术仍具备广阔的发展空间,应充分发挥现有的混合动力机车研究基础和优势,在保障车辆运行安全的基础上,以整车清洁化、低碳化、高效化为发展目标,深度开展整车能量管理策略研究提升系统能效,开发高效的混合动力一体化热管理与安全防护技术。
新能源混合动力机车作为新型技术体系,国内外相关标准体系尚不完善,行业应建立新能源混合动力机车的完整标准体系,指导新能源混合动力机车技术的有序发展。
关键词:新能源混合动力机车;发展现状;关键技术引言在我国,大力发展新能源混合动力机车是一项关系到国家经济和社会可持续发展的战略举措。
中国已经成为世界上最大的电动汽车市场和最大的混合动力汽车市场,而且随着中国城市化进程以及消费水平的不断提高,未来新能源混合动力机车市场还将不断扩大。
但要使新能源混合动力机车在交通运输领域得到广泛推广应用,必须有完善的政策保障措施以及完整而科学的技术路线和标准体系作为支撑,才能保证新能源混合动力机车能够在中国快速发展起来。
为此,我国新能源混合动力机车行业应从政策、法规、制度等方面进行改革和调整,以保证新能源混合动力机车行业的健康、可持续发展。
1新能源混合动力机车发展现状1.1国家政策扶持方面随着环保政策越来越严格,各大汽车制造企业都在改变原有的汽车制造理念和想法,开始投入大量的技术和人才,开始大力开发和研究新能源混合动力机车,用这种方式来满足严苛的环保政策。
同时在严苛的环保政策下,国家为了鼓励汽车制造企业开发和研究新能源混合动力机车,并对电动汽车的采购和制造提出了一些列的优惠政策和经济补偿措施。
目前全国多数的城市都已经将传统的燃油汽车换成了现代化的新能源混合动力机车,这些汽车中多数都以纯电力驱动为主,这样可以有效环节对环境的污染。
只是临时替代产品!油电混合动力详解如今节能减排已经成为一件很热门的事同时也是一件很重要的事,大到胡爷爷和奥巴马碰面都要谈。
而对于汽车领域来说,同样也很热门,各个厂家都在竭尽所能的推出各种环保汽车。
为汽车寻找代替能源,降低油耗甚至实现零油耗零排放,已经成为每一家车企的目标。
但在这之前,油电混合动力系统显然更有实际意义。
下面我们将为大家简单介绍混合动力系统的分类和简单工作原理,以及如今各个厂家的混合动力代表车型。
本文导读:1.目前关于油电混合动力汽车有很的说法,微混合、轻度混合动力、重混合动力、插入式混合动力等等,汽车探索为您解读它们分别是什么意思。
2.为您介绍混合动力汽车的发动机有什么特色,所用的电池有哪几种。
混合动力汽车由来已久可能您会觉得难以置信,混合动力汽车已经有了上百年的历史。
大名鼎鼎的费迪南德·保时捷在上世纪末就为一家名为Jacob Lohner的公司开发出一款油电混合动力汽车,甚至造出了四驱版本。
Lohner-Porsche的四驱车型Lohner-Porsche的赛车型号美国专利局关于“Mixed Drive for Autovehicles”的专利如果您有机会查一查美国专利局那些被尘封的资料,会惊奇的发现今年的3月2日距美国的第一个混合动力汽车专利已经过去了整整一个世纪!1909年,身在比利时的德国人Henri Pieper 取得了一项名为“Mixed Drive for Autovehicles”的专利。
分类:目前主要以并联、混联为主,按混合度分类的说法也很常见当然,以上的例子跟我们今天要说的混合动力汽车关系并不大。
现代的混合动力汽车是从上世纪90年代末才开始逐渐发展起来的。
按照其工作方式,大体上可以分为串联、并联和混联三种。
串联式:已经被淘汰简单地说,串联式混合动力汽车的工作方式就是用传统发动机直接通过发电机为电池充电,然后完全由电动机提供的动力驱动汽车。
其目的在于使发动机长时间保持在最佳工作状态,从而达到减排的效果。
HEV(Hybrid-ElectricV ehicel)—混合动力装置。
混合动力就是指汽车使用汽油驱动和电力驱动两种驱动方式,优点在于车辆启动停止时,只靠发电机带动,不达到一定速度,发动机就不工作,因此,便能使发动机一直保持在最佳工况状态,动力性好,排放量很低,而且电能的来源都是发动机,只需加油即可。
混合动力汽车的关键是混合动力系统,它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。
经过十多年的发展,混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机电机和变速箱一体化结构发展,即集成化混合动力总成系统。
混合动力总成以动力传输路线分类,可分为串联式、并联式和混联式等三种。
串联式动力:串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成,它们之间用串联方式组成SHEV动力单元系统,发动机驱动发电机发电,电能通过控制器输送到电池或电动机,由电动机通过变速机构驱动汽车。
小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮,大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。
当车辆处于启动、加速、爬坡工况况时,发动机、电动机组和电池组共同向电动机提供电能;当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时,则由电池组驱动电动机,当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。
串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况,可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转,通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。
使发动机避免了怠速和低速运转的工况,从而提高了发动机的效率,减少了废气排放。
但是它的缺点是能量几经转换,机械效率较低。
并联式动力:并联式装置的发动机和电动机共同驱动汽车,发动机与电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩,在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。
当汽车加速爬坡时,电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力,一旦汽车车速达到巡航速度,汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。
电动机既可以作电动机又可以作发电机使用,又称为电动-发电机组。
简述混合动力汽车的分类混合动力汽车是一种结合了内燃机和电动机两种动力系统的汽车。
根据其具体的工作原理和设计特点,混合动力汽车可以分为以下几种主要类型:并联混合动力车型(Parallel Hybrid Vehicles):这种类型的混合动力汽车同时利用内燃机和电动机提供动力,两者可以独立或同时工作。
内燃机驱动发动机同时给车辆提供动力,并且通过发电机充电电池。
电动机也可以独立驱动车辆。
这种设计既可以提供高速公路上的动力,又可以实现低速和停车时的节能和零排放。
串联混合动力车型(Series Hybrid Vehicles):这种类型的混合动力汽车内燃机不直接驱动车辆,而是通过发电机产生电力,供电给电动机驱动车辆。
内燃机主要负责发电机的工作,电动机负责驱动车辆。
这种设计可以实现高效的能量转换和节能,适用于长途行驶和高速公路上的驾驶。
电动增程式车型(Plug-in Hybrid Electric Vehicles,简称PHEVs):这种类型的混合动力汽车配备了一块可充电的电池组,可以通过插电充电来获取电力。
电动机可以独立驱动车辆,并且在电池耗尽后,内燃机可以发电来提供额外的驱动力。
PHEVs可以在电力和燃油之间进行切换,提供更长的电动驾驶里程和更好的燃油经济性。
混合动力微型车型(Micro Hybrid Vehicles):这种类型的混合动力汽车主要通过启停系统和能量回收技术来降低燃油消耗。
启停系统可以在车辆停止时自动关闭发动机,节省燃油。
能量回收技术则可以将制动时产生的能量转化为电力,用于充电电池或供应车辆电器设备。
串并联混合动力车型(Series-Parallel Hybrid Vehicles):这种类型的混合动力汽车结合了并联和串联混合动力系统的特点。
它可以根据驾驶条件和能源需求智能地切换内燃机和电动机的工作模式,以提供最佳的动力输出和燃油经济性。
轻混合动力车型(Mild Hybrid Vehicles):轻混合动力车型使用一种较小容量的电动机来辅助内燃机,提供一定程度的动力增强和燃油节省。
新能源混合动力机混合动力机车发展现状及关键技术综述摘要:燃料混合动力机车辆的广泛应用,不但使我国的石油供应更加紧张,而且产生的有毒气体也会对生态系统造成更大影响。
新能源混合动力机车的问世,既可以改善我国的能耗,又可以改善我国的生态系统对我国的影响,因此得到了广泛的关注。
也有一些人觉得,只要开发出了新能源混合动力机混合动力机车,这个问题就会得到解决。
新能源混合动力机车的制造已经成为了一种可能,随着新能源混合动力机车的不断发展,新能源混合动力机车的技术也在不断地进步。
关键词:新能源;汽混合动力机车;发展现状;趋势引言国家每年都会对环境污染的防治进行专门的投资,花费了大量的时间和金钱,但是,在防治费用上,不仅没有降低,而且还增加了,在环境治理上,人们感到压力很大,混合动力机车辆的引擎会产生大量的二氧化碳和其它的有毒气体。
新能源混合动力机混合动力机车将电能用作它的主要动力来源,虽然它在生产的时候也会对其它的能量进行消费,还会产生CO2的排放量,然而,伴随着新能源发电所占比重的不断增大,以及超临界、超超临界火电厂的逐渐取代了小型机组,它的发电效率得到了显著的提升,并且它的排放物也方便了进行集中处理。
因此,采用新能源混合动力机车对于实现我国的节约和排放有着重大的作用。
1发展新能源混合动力机混合动力机车的意义1.1是节能减排,实现可持续发展的需要作为一种方便快捷的运输方式,小轿混合动力机车逐渐进入人民的日常生活,并在人民的日常生活中占有举足轻重的位置。
要知道,一辆混合动力机车要用到石油和天然气才能行驶。
在运行中,石油和天然气的耗用,以及温室效应的释放。
而且,我们国家的混合动力机车辆数量实在是太多了。
混合动力机车辆越来越多,排放的废气也越来越多,刚开始的时候,混合动力机车辆还不算太多,但随着混合动力机车辆的增多,这个问题就变得越来越严重了。
我们有充分的依据来证实,不断加剧的大气污染和机动混合动力机车之间的确存在某种联系。
汽车新动力━━━HEV综述 戴梦萍1 纪永秋2 (1.山东理工大学机械工程学院,255000;2.山东水利技术学院,255000) 摘要:介绍了混合动力电动汽车(HEV)的概念、HEV动力总成的组成及型式,阐述了其基本工作原理和驱动模式。 关键词:混合动力电动汽车;串联;并联;混联;驱动模式 随着世界经济的持续增长和世界人口的增加、人民生活水平的提高,人均能源消耗将会高速增加,环境污染会变得更加严重。开发新的替代能源、提高热能转换效率和节约能源被认为是解决或缓解环境污染和保障能源供给的有效办法。汽车燃油发动机是消耗矿石能源和制造环境污染的大户,研发替代燃油发动机的新动力势所必然。替代燃油发动机汽车的方案也越来越多,例如氢能源汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车等。但目前最有实用性价值并巳有商业化运转的模式,只有混合动力电动汽车。 根据国际机电委员会下属的电力机动车技术委员会的建议,混合动力电动汽车是指由两种和两种以上的储能器、能源或转换器作驱动能源,其中至少有一种能源提供电能的车辆称为混合动力电动汽车。本文介绍的仅是既有内燃机又有电动机驱动的混合动力电动汽车。混合动力电动汽车的关键是混合动力系统,它的性能直接关系到混合动力汽车整车性能。经过十多年的发展,混合动力系统总成已从原来发动机与电机离散结构向发动机、电机和变速器一体化结构发展,即集成化混合动力总成系统。 1 混合动力电动汽车的组成及种类成 1.1 混合动力总成按照驱动系统能量流和功率流的配置结构关系,可分为串联式(Series hybrid system)(两种)、并联式(Parallel hybrid system)和混联式()等三种。(如图1所示)
(a( (a)
减(变)速器
车轮 车轮 发动机 发电机 蓄电池 电动机
车轮 车轮 发动机 发电机 蓄电池 电动机 减(变)速器
(a)
(b) 图1 串联时、并联式和混联式混合动力电动汽车组成示意图 (a)串联型式1;(b)串联型式2;(c)并联型式;(d)混联型式 1.1.1串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成,它们之间用串联的方式组成SHEV的动力单元系统,发动机驱动发电机发电,电能通过控制器输送到电池或电动机,由电动机通过变速机构驱动汽车。小负荷时由电池驱动电动机驱动车轮,大负荷时由发动机带动发电机发电驱动电动机。当车辆处启动、加速、爬坡工况时,发动机-电动机组和电池组共同向电动机提供电能;当电动车处于低速、滑行、怠速的工况时,则由电池组驱动电动机,当电池组缺电时则由发动机-发电机组向电池组充电。组成如图1a、b所示。 串联式结构适用于城市内频繁起步和低速运行工况,可以将发动机调整在最佳工况点附近稳定运转,通过调整电池和电动机的输出来达到调整车速的目的。使发动机避免了怠速和低速运转的工况,从而提高了发动机的效率,减少了废气排放。但是它的缺点是能量几经转换,机械效率较低。 1.1.2并联式系统的发动机和电动机共同驱动汽车,发动机与电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩,在不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动。当汽车加速爬坡时,电动机和发动机能够同时向传动机构提供动力,一旦汽车车速达到巡航速度,汽车将仅仅依靠发动机维持该速度。电动机既可以作电动机又可以作发电机使用,又称为电动-发电机组。由于没有单独的发电机,发动机可以直接通过传动机构驱动车轮,这种装置更接近传统的汽车驱动系统,机械效率损耗与普通汽车差不多,得到比较广泛的应用。组成如图1c所示。 1.1.3混联式系统包含了串联式和并联式的特点。动力系统包括发动机、发电机和电动机,根据助力装置不同,它又分为发动机为主和电机为主两种。以发动机为主的形式中,发动机作为主动力源,电机为辅助动力源;以电机为主的形式中,发动机作为辅助动力源,电
车轮 车轮 发动机 蓄电池 电动机
减(变)速器
车轮 车轮 发动机
蓄电池
电动机
减(变)速器 发电机
(c)
(d) 机为主动力源。该结构的优点是控制方便,缺点是结构比较复杂。 1.2 按照两种不同的能量的搭配比例不同,混合动力车辆则有四种类型,即: 1.2.1 微混合(micro hybrids),有时也叫“起-停混合”,其特点是采用低电压和低功率的电动机,电动机不驱动车轮,只是使用大功率的起动机,在内燃机起动时,将其曲轴旋转到较高的转速。内燃机的起动更加轻松可靠;汽车在减速、制动时还可以使内燃机熄火,电动机则通过再生制动发电给蓄电池充电回收部分能量,这样都可以达到节省燃油的效果。 1.2.2 轻度混合(mild hybrids)动力电动汽车的特点是采用高电压和低功率的电动机,在汽车加速是,电动机作为辅助动力使用。这样内燃机的排量就可以减小。 1.2.3全混合(full hybrids)也称强混合(Strong Hybrid),特点是可以只使用内燃机或电动机驱动车辆,也可二者同时驱动。当然,这需要装备较大体积、较高电压的电池。下面要介绍的丰田Prius即属此类。 1.2.4 外电源插座充电混合动力汽车(PHEV) ,PHEV是Plug-in Hybrid Electric Vehicle的缩写。PHEV是指可以使用家用电源插座(例如220V电源)对混合动力车电池充电的混合动力汽车,同时这种混合动力汽车应能单独依靠电池就能行驶较长距离,但需要时仍然可以象通常的全混合动力汽车一样工作。例如有一辆可以单独靠电池行驶50km的PHEV,可利用电池行驶40km,到旅程终点后,插入电源对电池充电;如果旅程超过50km,则开始的50km可以用电池来行驶,超过50km后则可以以通常的混合动力方式行驶,到了旅程终点则再插入电源对电池充电。 目前由于电池尺寸、重量以及其他因素使得PHEV的成本很高,但是随着电池和混合动力技术的进步,PHEV可能会成为未来的一种汽车。 3 混合动力电动汽车动力系统实例—丰田的Prius混合动力系统 3.1 系统特点 丰田的Prius混合动力系统属于以电机为主的形式。它的混合动力总成包括两个动力源,发动机与电动机。还有包含了发电机、电动机、内置动力分离装置的混合动力专用变速器、镍氢电池组和动力控制总成。丰田Pruis混合动力系统有一个特点,就是采用行星齿轮变速结构,变速器内置动力分离装置,行星齿轮机构巧妙地将减速器、发电机和电动机等动力部件偶合在一起,同时行星齿轮又起到无级变速器的功能,结构十分紧凑,形成一个集成化混合动力总成系统(如图2所示)
图 2 该系统的内燃动力采用Atkinson循环1.5LVVT-i汽油机,最大输出功率为57KW。工作循环为Atkinson循环,其热效率高,膨胀比大。Atkinson循环的汽油机采用延迟进气门关闭时刻的方法,增大膨胀比。在压缩冲程的起始阶段(当活塞开始上行时),部分进入气缸的空气回流到进气歧管,有效地延迟了压缩起始点,故膨胀比增大,而实际的压缩比并没有增大。由于用这种方法能增大节气门开度,在部分负荷时可减小进气管负压,从而减小进气 通过行星齿轮组,三台机器的转速互相配合,就能实现不同的运行模式。Prius通过复杂的电子控制,用简单的机械,能够实现类似CVT无级变速的效果。 3.2 系统的工作过程 3.2.1在起步或低速行驶时,此时发动机效率低下,所能提供的动力往往不大。因此Prius将发动机关闭,仅由大功率电动机驱动车辆(图2,箭头A)。封闭式Ni-MH(镍氢)电池可以提供高达400N•m,的强大扭矩,帮助Prius平稳起步。 3.2.2在正常行驶时,发动机作为主动力源,由动力分离装置将动力分成两路,一路驱动发电机进行发电,产生的电力驱动电动机运转(图3,箭头B),另一路则直接驱动车轮(图3,箭头A),系统会自动对两条路径的动力进行最佳分配,以达到效率的最大化。HSD时刻监视车辆的各种行驶条件、油门踏板上的踏板力以及电池控制电脑所发送的信息,它根据这些信息决定行驶过程中是电动机单独进行驱动,还是电动机和发动机并用,使得汽车总能量的消耗始终保持最低。 3.2.3 当要加速时,电池组会加进来为电动机供电,增强电动机输出功率(图4)。 当减速或制动时,则由车轮的惯性力驱动电动机,回收制动系统会将电动机激活成为发电机,从而将车辆的部分动能转化成为电能开储存在电池内、这一能量回收性能,特别适合因交通拥堵而不得不频繁加减速的城市路况。 3.2.4 在高速行驶过程中,混合动力系统会释放出连续高速响应的驱动力来满足驾驶要求,而动力的来源便是1.5L VVT-i发动机和电动机。逆变器和动力控制单元的高压电路系统可以先将电池的直流电压增加到 500V,然后再转为交流电来驱动电动机和发电机,这不仅能使电动机获得极高的输出功率,而且能有效地减轻电池的重量。 3.2.5 而在反复出现低速或停车/起步行驶中将由具有自动充电功能的电池来进行驱动。 如果电动机的频繁使用降低了电池的电量,发动机就会驱动发电机来使电池自动充电。如此一来,Prius的电池就无需外接电源来直接充电了。电池组电量保持在一个恒定水平。当系统发现电池组电量下降会启动发动机驱动发电机发电,向电池组充电(图6,箭头E 当Prius停下时,发动机会自动熄火,从而使车辆不会因怠速运转而造成不必要的油耗和CO2的排放。
图 起步于小负荷时THS的动力传递路线 A 1
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