混合动力汽车构造与.ppt

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1、第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 陈社会陈社会 第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 1-1 混合动力汽车的基本概念与分类混合动力汽车的基本概念与分类 1-2 典型混合动力电动汽车结构典型混合动力电动汽车结构 1-3 混合动力汽车的电能储存装置混合动力汽车的电能储存装置 1-4 混合动力汽车的驱动电机混合动力汽车的驱动电机 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 1-1 混合动力汽车的基本概念与分类

2、混合动力汽车的基本概念与分类 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 一、新能源汽车一、新能源汽车新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车。根据节能与新能源汽车产业发展规划（20122020年）所指新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 二、电动汽车二、电动汽车电动汽车指

3、以电机驱动，从车载电源获得动力，并且满足道路交通安全法规的车辆。根据电动汽车科技发展“十二五”专项规划，电动汽车按动力电气化水平分为两类：一类是全部或大部分工况下主要由电机提供驱动功率的电动汽车（称为“纯电驱动”电动汽车，例如纯电动汽车、插电式电动汽车、增程式电动汽车以及燃料电池电动汽车）；另一类是动力蓄电池容量较小，大部分工况下主要由内燃机提供驱动功率的电动汽车（称为常规混合动力电动汽车）。这表明常规混合动力汽车不是新能源汽车，实际上是一种节能汽车，它还没有改变用内燃机做主驱动的设计。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造

4、与工作原理 三、混合动力车辆的基本概念三、混合动力车辆的基本概念根据国际能源组织（IEA）的有关文献，“能量与功率传送路线”具有如下特点的车辆称为混合动力车辆：传送到车轮推进车辆运动的能量，至少来自两种不同的能量转换装置；混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 这些能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置吸取能量；从储能装置流向车轮的这些通道，至少有一条是可逆的。如果可逆的储能装置供应的是电能时，则称作混合动力电动车。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合

5、动力汽车构造与工作原理 四、液压蓄能式混合动力汽车四、液压蓄能式混合动力汽车HHVHHV最初由Volvo Flygmotor在20世纪80年代开发，其主要应用于巴士、货车等重型车辆。HHV使用的动力是液力马达及传统的燃油（气）车的发动机。液力系统主要由液压泵（马达）、液力储存器和液体罐等组成。HHV的特点是可使用液压泵（马达）可单独或同时和传统内燃机动力驱动汽车行驶。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 五、混合动力电动汽车五、混合动力电动汽车HEV国标GB/T 19596-2004 电动汽车术语对于混合动力电动

6、汽车是这样定义的：至少能从下述两类车载储存的能量中获得的汽车动力的汽车：-可消耗的燃料；-可再充电能/能量储存装置。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 六、混合动力电动汽车的发展六、混合动力电动汽车的发展1.国外混合动力汽车的技术发展状况国外混合动力汽车的技术发展状况（1）日本 从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力电动汽车方面，日本居世界领先地位 （2）欧美等国 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与

7、工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.我国混合动力汽车的发展现状我国混合动力汽车的发展现状 目前我国各大汽车集团都在进行混合动力电动汽车研发，多数以混合动力电动客车为主。一汽研发的红旗HQ3于2006年投产；而广州本田更是紧跟丰田的步伐，也推出了多款混合动力车；上汽集团与通用签署协议，将联手开发混合动力轿车和公交客车；上海别克君越eco-hybrid油电混合动力车是国内第一款中高档量产混合动力车型。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.混合动力电动汽车的优点混合动力电动汽车的优点（1）与纯电动汽车比较整车重

8、量小（由于电池的容量减小）；汽车的续驶里程和动力性可达到内燃机的水平；保证驾车和乘坐的舒适性（空调、暖风、动力转向的使用）。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （2）与内燃机汽车比较可使原动机在最佳的工况区稳定运行，从而降低排污和油耗；在人口密集的商业区、居民区等地可用纯电动方式驱动车辆，实现“零排放”；通过电动机回收汽车减速和制动时的能量，进一步降低汽车的能量消耗和排放污染。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 4.混合动力电动

9、汽车的技术发展表现混合动力电动汽车的技术发展表现（1）轿车混合动力系统的模块化愈加明显，逐步推进汽车动力的电气化。（2）城市客车混合动力系统出现平台化趋势。（3）插电式混合动力技术越来越引起人们的关注。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 七、插电式混合动力汽车七、插电式混合动力汽车丰田普锐斯并联式Plug-in混合动力系统 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 1.国外插电式混合动力汽车技术发展状况国外插电式混合动力汽车技术发展状

10、况（1）日本 第四代普锐斯等（2）美国 通用VOLT（3）欧洲 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.中国插电式混合动力汽车技术发展状况中国插电式混合动力汽车技术发展状况3.中国在P1ug-in混合动力电动汽车领域的研究起步较晚，但进展较快。如奇瑞、长安、天津清源、南车时代电动、东风电动、五洲龙、比亚迪等。上汽荣威550插电式混合动力轿车计划在2012年量产，该车基于荣威550自主开发，搭载1.5VCT发动机，应用了混合动力系统、整车电转向系统、电空调系统和热管理系统。采用磷酸铁锂电池，节油率超过50%，百公

11、里综合油耗2.5L，满足国5排放标准。4.比亚迪秦 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.插电式混合汽车的优点插电式混合汽车的优点（1）在局部地区或短距离上下班行驶，可以作为纯电动汽车使用，用家里的电源对车上电池充电，不使用汽油。（2）利用晚上电网的低谷电对电池充电，可以提高电网效率。（3）加满油箱，PHEV 行驶里程可以与混合动力汽车和内燃机汽车相媲美。（4）车辆寿命期间的维修成本低。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 八、

12、混合动力电动汽车的类型八、混合动力电动汽车的类型1.按照动力系统结构形式划分按照动力系统结构形式划分（1）串联式混合动力电动汽车（2）并联式混合动力电动汽车（3）混联式混合动力电动汽车 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.按照混合度划分按照混合度划分（1）微混合型混合动力电动汽车（2）轻度混合型混合动力电动汽车（3）重度混合（强混合）型混合动力电动汽车 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.按照外接充电能力划分按照外接充电

13、能力划分（1）外接充电型混合动力电动汽车（2）非外接充电型混合动力电动汽车 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 4.按照行驶模式的选择方式划分按照行驶模式的选择方式划分（1）有手动选择功能的混合动力电动汽车（2）无手动选择功能的混合动力电动汽车 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 5.其他划分型式其他划分型式（1）按照可再充电能量储存系统不同可以划分为(但不限于)以下类型：动力蓄电池混合动力电动汽车超级电容器混合动力电动汽车机电

14、飞轮混合动力电动汽车动力蓄电池与超级电容器组合式混合动力电动汽车（2）混合动力电动汽车按照其技术特征、燃料类型、功能结构和车辆用途等因索还可有其他划分型式。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 1-2 典型混合动力电动汽车结构典型混合动力电动汽车结构 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 一、串联式混合动力汽车一、串联式混合动力汽车1.基本结构基本结构串联式混合动力系统1-发动机 2-发电机 3-动力蓄电池 4-变压器 5-电动机

15、6-驱动轮 7-减速器 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.串联式混合动力驱动系统的三种基本控制模式串联式混合动力驱动系统的三种基本控制模式（1）主要利用电池来驱动车辆，仅当SOC降低到最小限值时，发动机才起动，发动机在最高效率区以输出恒定功率的方式工作，当SOC回升到最大限值时发动机关机。（2）“负荷跟随”控制模式。（3）上述两种控制模式的一个折中方案。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.通用汽车公司通用汽车公司Ser

16、ies-SHEV汽车的结构组成汽车的结构组成通用汽车公司的Series-SHEV结构布置1-电流转换器 2-充电器 3-驱动电动机 4-动力蓄电池 5-中央控制器 6-发电机 7-发动机 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 4.串联式混合动力驱动系统的优点与缺点串联式混合动力驱动系统的优点与缺点（1）串联式混合动力驱动系统的优点1）能运行在其转矩-转速特性图上的任何工作点，而且能始终在最佳的工作区域内稳定运行，因此，发动机具有良好的经济性和低的排放性能。此外，发动机从驱动轮上的机械解耦，使高速发动机能够得到应用

17、。2）整车的结构布置自由度较大，各种驱动系统元件可以放在最适合于它的位置。3）由于电动机的功率大，制动能量回收的潜力大，可以提高能量利用效率。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 4.串联式混合动力驱动系统的优点与缺点串联式混合动力驱动系统的优点与缺点（2）串联式混合动力驱动系统的缺点 1）发动机输出的能量利用率比较低。串联混合动力系统的发动机能保持在最佳工作区域内稳定运行，这一特点的优越性主要表现在低速、加速等工况，而在汽车中、高速行驶时，由于其电传动效率较低，抵消了发动机效率高的优点。2）电动机的功率要足够大

18、。3）电动机和动力蓄电池的体积和重量都较大，使得整车重量较大。串联式混合动力电动汽车更适用于经常在市内低速运行的工况，而不适合高速公路行驶工况。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 二、并联式混合动力汽车二、并联式混合动力汽车1.基本结构基本结构并联式混合动力系统1-发动机 2-变速器 3-动力蓄电池 4-变压器 5-电动机/电动机 6-驱动轮 7-减速器 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.并联式混合动力驱动系统典型工作模式

19、的功率流并联式混合动力驱动系统典型工作模式的功率流（1）车辆起动、低速及轻载行驶时，发动机关闭，车辆由电机驱动，为纯电动工况 纯电动工作模式 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 混合动力（2）车辆起动、低速及轻载行驶时，发动机关闭，车辆由电机驱动，为纯电动工况。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 向蓄电池充电（3）在车辆行驶过程中，当车载电池组电量过低时，发动机在驱动车辆行驶的同时向电池补充充电。混合动力汽车构造与工作原理混合动

20、力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 制动能量回收（4）车辆减速及制动时，电机以发电机模式工作，回收车辆制动能量向电池充电 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.并联式混合动力驱动系统两种基本控制模式并联式混合动力驱动系统两种基本控制模式4.（1）发动机辅助混合动力模式5.这种模式主要利用电池-电机系统来驱动车辆，仅当以较高的巡航速度行驶、爬坡和急加速时才使发动机起动。这种控制模式的优点是大多数情况下车辆都是用电池的电能来工作，车辆的排放和燃油消耗较少，同时发

21、动机的起动机可以取消而利用车辆运动的惯性力起动发动机。这种控制模式的缺点是，由于发动机每次关机期间，发动机和催化转化装置的温度降低而导致它们的效率降低，尾气排放增加。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.并联式混合动力驱动系统两种基本控制模式并联式混合动力驱动系统两种基本控制模式4.（2）电机辅助混合动力模式5.这种模式主要利用发动机来驱动车辆，电机只在两种状态下使用：一是用于瞬间加速和爬坡需要峰值功率时，可使发动机工作在最高效率区间，以降低排放和减少燃油消耗；二是在车辆减速制动时电机被用来回收车辆的制动动能

22、对电池进行充电。这种模式的主要缺点是车辆不具备纯电动模式，在行驶过程中若经常加速，电池的电能消耗到最低限度，则会失去电机辅助能力，驾驶员会感到车辆动力性能有所降低。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 4.日产风雅混合动力汽车混合动力系统日产风雅混合动力汽车混合动力系统（1）混合动力系统结构日产风雅混合动力系统的结构1-离合器2 2-电子控制式7挡自动变速器 3-电机 4-离合器1 5-发动机 6-逆变器 7-锂离子蓄电池 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原

23、理混合动力汽车构造与工作原理 （2）工作过程 1）系统起动系统起动时1-锂离子蓄电池 2-离合器2 3-驱动电机 4-离合器1 5-发动机 6-逆变器 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 一般行驶时混合动力系统的工作过程 1-锂离子蓄电池 2-离合器2 3-驱动电机 4-离合器1 5-发动机 6-逆变器 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 电量少时混合动力系统工作过程1-锂离子蓄电池 2-离合器2 3-驱动电机 4-离合器1 5

24、-发动机 6-逆变器 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2）减速或制动时制动时混合动力系统的工作过程1-锂离子蓄电池 2-离合器2 3-驱动电机 4-离合器1 5-发动机 6-逆变器 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3）加速或爬坡时完全加速或爬坡时混合动力系统工作过程1-锂离子蓄电池 2-离合器2 3-驱动电机 4-离合器1 5-发动机 6-逆变器 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力

25、汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 4）离合器控制离合器1与一般手动变速器离合器结构相同，是干式离会器。它接合，断开的操作是出液压气缸自动控制的，车辆行驶时，输入端和输出端的转速差大约为50r/min。能够实现更为平稳的行驶。当发动机开始工作的情况下，为了使驱动扭矩不发生变化，输入端和输出端的转速差控制在约为100 rmin，控制滑行的同时，离合器1接合。这时电机发挥起动作用。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 低速时，离合器1和离舍器2完全接合，发动机和电机的转数相同。这样车速为10kmh时转速约为

26、1000rmin，5kmh时转速会变为约500r/min，发动机会停止工作。为了防止这样的情况，离合器2会使车辆滑行，进入半离合状态这时发动机的转速会保持在约1000r/min。在坡道上停止的状态下，驾驶员踩下加速踏板，离合器2断开，电动制动装置控制车辆停止，目的是保护离合器2。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 5.并联式混合动力驱动系统的特点并联式混合动力驱动系统的特点（1）发动机通过机械传动机构直接驱动汽车，无机械能-电能的转换损失，因此发动机输出能量的利用率相对较高。（2）当电机仅起功率调峰作用时（3）

27、在繁华的市区低速行驶时 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （4）发动机与电机并联驱动时，还需要动力复合装置，因此，并联驱动系统的传动机构较为复杂。（5）并联式混合动力驱动系统与车轮之间直接机械连接，发动机的运行工况会受车辆行驶工况的影响，所以车辆在行驶工况频繁变化的情况下运行时，发动机有可能不在其最佳工作区域内运行，其油耗和排放指标可能不如串联式混合动力系统。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 三、混联式混合动力汽车三、混联式

28、混合动力汽车1.基本结构基本结构混联式混合动力系统1-发动机 2-动力分离装置 3-发电机 4-动力蓄电池 5-变压器 6-电动机 7-驱动轮 8-减速器 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.丰田混联式混合动力系统丰田混联式混合动力系统（1）启动时充分利用电动机启动时的低速转矩。注意：启动时启动时 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （2）低速中速行驶时由高效利用能量的电动机驱动行驶。注意：低速中速行驶时低速中速行驶时 混合

29、动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （3）一般行驶时低油耗的驾驶，使用发动机作为主要动力源。注意：一般行驶时一般行驶时 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （4）一般行驶时/剩余能量充电将剩余能量用于动力蓄电池充电。一般行驶时一般行驶时/剩余能量充电剩余能量充电 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （5）全速开进（行驶）时利用双动力来获得高一级的加速

30、。全速开进（行驶）时全速开进（行驶）时 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （6）减速/能量再生时将减速时的能量回收到动力蓄电池中用再利用。减速减速/能量再生时能量再生时 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （6）停车停车时动力系统全部停止。注意：停车时停车时 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 1-3 混合动力汽车电能储存装置混合动力汽车电能储

31、存装置 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 一、混合动力汽车电能储存装置的种类一、混合动力汽车电能储存装置的种类 1.二次电池二次电池 2.超级电容超级电容3.飞轮电池飞轮电池 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 二、蓄电池主要性能指标二、蓄电池主要性能指标1.电压（电压（V）（1）电动势电池正极和负极之间的电位差E。（2）开路电压电池在开路时的端电压，一般开路电压与电池的电动势近似相等。（3）额定电压电池在标准规定条件下工作时

32、应达到的电压。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （4）工作电压（负载电压、放电电压）在电池两端接上负载R后，在放电过程中显示出的电压。（5）终止电压电池在一定标准所规定的放电条件下放电时，电池的电压将逐渐降低，当电池不宜再继续放电时，电池的最低工作电压称为终止电压。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.电池容量（电池容量（Ah）（1）理论容量根据蓄电池活性物质的特性，按法拉第定律计算出的最高理论值，一般用质量容量（Ahkg）

33、或体积容量（Ah/L）来表示。（2）实际容量在一定条件下所能输出的电量，等于放电电流与放电时间的乘积。（3）标称容量（公称容量）用来鉴别电池适当的近似容量值，由于没有指定放电条件，因此，只标明电池的容量范围而没有确切值。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.电池容量（电池容量（Ah）（4）额定容量（保证容量）按一定标准所规定的放电条件，电池应该放出的最低限度的容量。（5）荷电状态（SOC）荷电状态（SOC）是指参加反应电池容量的变化。SOC=1即表示电池为充满状态。随着蓄电池放电，蓄电池的电荷逐渐减少，此时，

34、可以用SOC的百分数的相对量来表示蓄电池中电荷的变化状态。一般蓄电池放电高效率区为5080SOC。对SOC精确的实时辨识，是电池管理系统的一个关键技术。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.能量（能量（Wh、kWh）电池的能量决定电动汽车的行驶距离。（1）标称能量按一定标准所规定的放电条件下，电池所输出的能量，电池的标称能量是电池的额定容量与额定电压的乘积。（2）实际能量在一定条件下电池所能输出的能量，电池的实际能量是电池的实际容量与平均工作电压的乘积。电池的质量包括电池本身结构件质量和电解质质量的总和。（3

35、）比能量（Wh/kg）指动力蓄电池组单位质量中所能输出的能量。表2-3-1所示为各种电池的比能量。一般混合动力汽车所采用的动力蓄电池，要求有较大的比能量。比能量是保证混合动力汽车能够达到基本合理的行驶里程的重要性能，连续2h放电率的比能量至少不低于44Wh/kg。（4）能量密度（Wh/L）混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 4.功率（功率（W、kW）在一定的放电制度下，电池在单位时间内所输出的能量，电池的功率决定混合动力汽车的加速性能。（1）比功率（W/kg）电池的比功率是指电池单位质量中所具有的电能的功率。（

36、2）功率密度（W/L）电池的功率密度是指电池单位体积中所具有的电能的功率。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 5.电池的内阻电池的内阻 6.循环次数（次）循环次数（次）7.使用年限（年）使用年限（年）8.放电速率（放电率）放电速率（放电率）（1）时率）时率（2）倍率）倍率 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 9.自放电率自放电率10.成本成本要求蓄电池无毒性、不会造成污染或腐蚀，使用安全，有良好的充电性能，充电操作方便，充电时间

37、短，耐振动，无记忆性对环境温度变化不敏感，寿命长，制造成本低，易于调整和维护等。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 三、铅酸蓄电池三、铅酸蓄电池动力铅酸蓄电池要求有高的比能量和比功率，高的循环次数和使用寿命，以及快速充电性能等。铅酸蓄电池的特点是开路电压高，放电电压平稳，充电效率高，能够在常温下正常工作，生产技术成熟，价格便宜，规格齐全。因此，近10年来，国内外开发的称为第一代的电动汽车也广泛使用了铅酸电池。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车

38、构造与工作原理 三、铅酸蓄电池三、铅酸蓄电池 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 四、镍四、镍-镉（镉（Ni-Cd）电池）电池1.镍镍-镉电池的工作原理镉电池的工作原理 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 镍镍-镉电池镉电池a)外观外观 b)结构结构1-正极板正极板 2-接线柱接线柱 3-加液口盖加液口盖 4-绝缘导管绝缘导管 5-负极板负极板 6-吊架吊架 7-单格电池连接条单格电池连接条 8-极板骨架极板骨架 9-绝缘层绝缘

39、层 10-镀镍薄钢板镀镍薄钢板 11-外壳外壳 12-通孔通孔 13-活性物质活性物质14-正极板导管正极板导管 15-氢氧化镉氢氧化镉2.镍镍-镉电池的构造镉电池的构造 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.镍镍-镉电池的特点镉电池的特点镍-镉电池的工作电压较低，单体电池的标称电压为1.2V，比能量为 55Wh/kg，比功率可以超过225W/kg，循环使用寿命2000次以上；可以进行快速充电，充电15min可恢复50的容量，充电1h可恢复100的容量，但一般情况下完全充电需要6h；深放电达100，自放电率低

40、于0.5/天，可以在-4080的环境温度条件下正常工作。镍-镉电池有记忆效应。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 五、镍五、镍-氢（氢（Ni-MH）电池）电池1.镍镍-氢（氢（Ni-MH）电池的工作原理）电池的工作原理 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 a)b)镍-氢电池在碱性电解液中进行反应的模型a)储氢合金载体负极 b)镍正极 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合

41、动力汽车构造与工作原理 2.镍镍-氢电池的结构氢电池的结构a)b)镍-氢电池的结构a)圆柱形电池 b)方形电池1-盒子（-）2-绝缘衬垫 3-盖帽（+）4-安全排气口 5-封盘 6-绝缘圈 7-负极 8-隔膜 9-正极 10-绝缘体 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.镍镍-氢电池的特点氢电池的特点镍-氢电池的单体电池的电压为1.2V，应急补充充电性能好，一次充电后行驶里程长，而且启动加速性能较好；可以在环境温度为-2880的条件下正常工作；循环寿命可达到6000次或7年。但在高温条件下使用时电荷量急剧下降

42、，自放电损耗较大，价格较贵。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 六、锂离子电池六、锂离子电池1.锂离子电池的分类锂离子电池的分类按照锂离子电池的外形形状可分为方形锂离子电池和圆柱形锂离子电池。锂离子电池的发展呈现出多方向并举的局面。发展方向的不同主要在于所采用的正极材料的不同,因为正极材料的性能将很大程度地影响电池的性能,同时正极材料也直接决定电池成本的高低。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 锂离子电池结构示意图a)方形锂离子

43、电池 b)圆柱形锂离子电池1-外壳 2-负极端子 3-正极端子 4-隔膜 5-负极板 6-正极板 7-绝缘体8-负极柱9-绝缘体 10-密封圈 11-顶盖 12-正极 13-安全排气阀 14-隔膜 15-负极 16-负极板 17-正极2.锂离子电池的结构锂离子电池的结构 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 3.锂离子电池的工作原理锂离子电池的工作原理锂离子电池工作原理 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 4.锂离子电池的特点锂离

44、子电池的特点优点：优点：（1）工作电压高（2）比能量高（3）循环寿命长（4）自放电率低（5）无记忆性（6）对环境无污染（7）能够制造成任意形状。不足：不足：（1）成本高（2）必须有特殊的保护电路，以防止过充。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 七、蓄电池管理系统七、蓄电池管理系统1.混合动力汽车的电池组管理系统简介混合动力汽车的电池组管理系统简介电池组管理系统 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （1）热管理系统有的蓄电池采用自

45、然通风即可满足电池组的散热要求，但有的蓄电池则必须采取强制通风来进行冷却，才能保证电池组正常工作并延长蓄电池的寿命。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （1）热管理系统1.a)动力电池组的强制通风系统级动力电池组分组布置 b)分电池组的局部通风2.动力电池组水平布置的强制冷却系统3.1-空气吸入管道 2-分电池组3-动力电池组密封支架4-冷却风扇5-分电池组冷却气流6-温度传感器 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 混合动力汽车

46、构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理动力电池组垂直布置的强制冷却系统1-冷却空气吸入管道2-温度传感器3-电池组管理ECU4-充电器5-电池组通风箱6-单元电池7分电池组 8-风扇（1）热管理系统第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （2）电池组管理子系统电池组管理子系统的作用是对电池的组合、安装、充电、放电、电池组中各个电池的不均衡性、电池的热管理和电池的维护等进行监控和管理，使电池组能够提高工作效率，保证正常运转，避免发生电池的过充电和过放电，有效延长电池的寿命，以及动力蓄电池组的安全管理和保洁等。（3）线路管理子系统 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽

47、车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.动力蓄电池组管理系统功能与组成动力蓄电池组管理系统功能与组成（1）动力蓄电池组管理系统的基本功能动力蓄电池组管理系统一般采用先进的微处理器进行控制，通过标准通信接口和控制模块对动力蓄电池组进行管理，一般有以下几方面。动力蓄电池组管理单节电池管理荷电状态的估计和故障诊断 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （2）动力蓄电池组管理系统组成动力蓄电池组管理系统的基本组成1-电动机 2-逆变器 3-继电器箱 4-充电器 5-动力蓄电

48、池组(由多个分电池组组成)6-冷却风扇 7-动力蓄电池组管理系统 8-荷电状态（SOC）显示器8-车辆中央控制器 10-驾驶员控制信号输入 11-电压伏特计 12-电流安培计 13-温度测量计 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 （2）动力蓄电池组管理系统组成带有温度测量装置的动力蓄电池组管理系统电池组 2-温度传感器 3-故障诊断器 4-温度表 5-动力蓄电池组管理系统 6-电压表 7-电流表 8-荷电状态(SOC)显示 9-断路线 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽

49、车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 八、电动汽车蓄电池充电器八、电动汽车蓄电池充电器1.电动汽车蓄电池充电器的基本功能电动汽车蓄电池充电器的基本功能对市电进行电力变换并提供直流电；供给与蓄电池额定条件相对应的电力；当蓄电池充满后自动停止充电。混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 2.电动汽车蓄电池充电器的分类电动汽车蓄电池充电器的分类（1）根据充电器是装在车内还是车外分（2）根据给电动汽车蓄电池充电时的能量转换方式分电动汽车的耦合式充电系统 电动汽车的感应式充电系统及充电器 混合动力汽车构造与工作原理混合

50、动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理比亚迪比亚迪e6e6纯电动充电纯电动充电第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 1-4 混合动力汽车的驱动电机混合动力汽车的驱动电机 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理第二章第二章 混合动力汽车构造与工作原理混合动力汽车构造与工作原理 一、电动汽车对驱动电动机性能的基本要求一、电动汽车对驱动电动机性能的基本要求1.电压高电压高2.高转速高转速3.转矩密度、功率密度大，重量轻，体积小转矩密度、功率密度大，重量轻