混合動力汽車基礎知識

混合動力汽車基礎什么是混合動力汽車？混合動力汽車的節(jié)能機理混合動力汽車分類與工作原理1編輯課件一、什么是混合動力汽車？HEV（HybridElectricVehicle)定義:至少有兩種儲能裝置（如油箱、蓄電池、儲氫罐、超級電容、飛輪電池等），其中至少有一種能提供電能；并且，至少有兩種能量轉換裝置（如內燃機、燃氣渦輪機、電機），其中至少有一種為電機的車輛。典型HEV是指既有內燃機又有電機的車輛。2編輯課件二、HEV的節(jié)能機理汽車燃油消耗除與行駛阻力、發(fā)動機燃油消耗率以及傳動系效率有關之外，還與停車怠速油耗、汽車附件（空調等）消耗及制動能量損耗有關。在城市循環(huán)工況中，后三個因素消耗的能量總計達燃油化學能的25.2％。傳統(tǒng)結構的汽車在這些方面尚未找到突破性的提高燃油經濟性的措施。3編輯課件HEV節(jié)油機理（1）消除和大大減少發(fā)動機怠速，例如，紅燈時可關閉發(fā)動機，利用電機可非常迅速地重啟發(fā)動機。（2）制動時，利用電機的發(fā)電機模式來回收制動能量。傳統(tǒng)汽車的機械制動中這些能量轉化為熱量散發(fā)。（3）設計時，發(fā)動機功率可選擇的比傳統(tǒng)汽車小，發(fā)動機在高效率區(qū)穩(wěn)定工作，加速、爬坡的峰值功率大部分由電機提供。4編輯課件混合動力電動汽車的優(yōu)勢：

與純電動汽車比較：(1)電池的容量減小，而使整車自重減小、成本有所降低。(2)續(xù)駛里程和動力性可達到內燃機汽車的水平。(3)無需建設龐大的充電設施，無需每天的充電維護。5編輯課件混合動力電動汽車的優(yōu)勢：與傳統(tǒng)內燃機汽車比較：(1)可使發(fā)動機在最佳的工作區(qū)域穩(wěn)定運行，降低發(fā)動機的油耗、排放污染和噪聲。(2)在商業(yè)區(qū)、居民區(qū)等環(huán)保要求嚴格的地區(qū)，可關閉發(fā)動機，采用純電動模式，實現(xiàn)“零排放”。(3)通過電機回收制動時的能量，提高能量利用率，進一步降低汽車的能量消耗和排放污染。避免缺點，保留優(yōu)點6編輯課件項目電動汽車燃料電池汽車混合動力車內燃機汽車尾氣排放無無少量多能量來源廣較窄較廣窄能量轉換率高高較高低高效工況區(qū)范圍寬寬較寬窄能量回收（再生制動）有有有無行駛里程短較長長長

電動汽車，燃料電池汽車，混合動力汽車和內燃機汽車的比較7編輯課件三、混合動力汽車的類型與工作原理常用兩種分類方法:按動力系統(tǒng)布置分類:

串聯(lián)式HEV(SeriesHEV，SHEV)

并聯(lián)式HEV(ParallelHEV)

混聯(lián)式HEV按“混合度”分類:

微混合輕混合全混合插電式混合動力(plug-inHEV)8編輯課件按動力系統(tǒng)布置分類:

(1)串聯(lián)式HEV

發(fā)動機的機械能通過發(fā)電機轉化為電能，該電能通過功率變換器為蓄電池充電，或者供給電機驅動汽車。發(fā)動機只用來發(fā)電，發(fā)電機供電能給電機，只有電機直接驅動汽車。同時，發(fā)電機發(fā)出的部分電能存儲到蓄電池里，在有需求的時候，蓄電池同時給電機供電來實現(xiàn)更大的功率.9編輯課件串聯(lián)式HEV優(yōu)點適合于城市工況。城市工況中有頻繁起步、停車、加速和低速工況，發(fā)動機效率低、排放性能差，SHEV發(fā)動機受行駛工況影響小或不受影響，可工作于穩(wěn)定、高效的運行狀態(tài)。發(fā)動機/發(fā)電機與傳動系無機械連接，布置較靈活。結構和工作原理比較簡單，系統(tǒng)的設計、實現(xiàn)相對簡單。10編輯課件能量轉換、傳輸環(huán)節(jié)多，能量轉換效率比較低。電機的額定功率比較大，體積和質量也較大。這是因為電機是唯一直接驅動車輛的動力裝置，要滿足高速、加速、爬坡等所有工況的功率要求。

串聯(lián)式HEV缺點11編輯課件SHEV控制策略控制系統(tǒng)根據(jù)根據(jù)駕駛員意圖和行駛工況,以及各部件的特性和狀態(tài)來確定車輛的運行模式和各部件功率大小。

好的控制策略可以充分發(fā)揮各動力部件效率潛力，盡量避免各部件低效率，優(yōu)化混合驅動效率，達到最佳的整體效率。HEV控制策略有兩種極端模式：“發(fā)動機開關式”和“發(fā)動機功率跟隨式”。12編輯課件SHEV控制策略——發(fā)動機開關式具體控制邏輯是：發(fā)動機開啟時，設置在經濟點穩(wěn)定地運行，帶動發(fā)電機發(fā)電向電池充電；當電池SOC超過SOCmax時，發(fā)動機關閉，車輛以ZEV模式運行；當電池SOC小于SOCmin時，發(fā)動機開啟，帶動發(fā)電機向電池充電。特點：發(fā)動機處于經濟點穩(wěn)定運行，燃燒充分，排放低。但動力的傳遞要經過電池充放電，增加了傳遞環(huán)節(jié)，目前電池的充放電循環(huán)效率較低，因而整個動力傳動系統(tǒng)效率較低，油耗較高。13編輯課件SHEV控制策略——發(fā)動機功率跟隨式控制邏輯如下：發(fā)動機一直開啟，它的功率跟隨著電機的功率變化而變化；設定一功率下限值，當行駛所需的發(fā)動機功率低于該值時，發(fā)動機/發(fā)電機向電池充電；發(fā)動機輸出功率為最大仍不能滿足驅動要求時，電池輸出電能補充；當電池電量不足而發(fā)動機又有后備動力時，發(fā)動機向電池充電。特點：盡量利用發(fā)電機發(fā)出的電能驅動電機而少用電池，以減少動力傳遞環(huán)節(jié)，避免電池低充放電循環(huán)效率的不良影響。設發(fā)動機功率下限的目是避免發(fā)動機在低負荷工況下極高的油耗率。在該策略下如果發(fā)動機匹配的好，運行于經濟區(qū)域，可獲得良好的燃油經濟性。它的缺點是發(fā)動機工況不斷變化，排放不如開關式。

14編輯課件SHEV控制策略——復合式控制策略

為了綜合開關式策略的低排放和跟隨式策略的低油耗的優(yōu)點，可采用將兩者結合起來的復合控制策略，該策略的控制邏輯如下：15編輯課件（2）并聯(lián)式HEV發(fā)動機和電機兩套獨立的驅動系統(tǒng)。發(fā)動機是主動力源，電機在必要時輔助發(fā)動機驅動。某些并聯(lián)HEV，電機具有單獨驅動能力。16編輯課件車輛起步

一般車速，發(fā)動機有剩余動力

一般車速

全力行駛（如超車，爬陡坡）

制動

17編輯課件并聯(lián)HEV優(yōu)點發(fā)動機的機械能可直接輸出驅動橋，中間沒有能量的轉換，與串聯(lián)式布置相比，系統(tǒng)效率較高，燃油消耗也較少;可避免發(fā)動機效率低、排放差的工況。如低速運行時，可采用電驅動方式行駛。只讓發(fā)動機以穩(wěn)定、高效狀態(tài)運行，獲得很好的經濟性和環(huán)保性能。驅動功率由發(fā)動機和電機共同提供，部件選型的時候，可以選擇功率小一點的發(fā)動機和電機。部件體積小些，安裝和布置都要容易些。動力性不低于燃油車。動力部件多，具有多種驅動組合和運行模式，使得控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)難度較大。動力合成需要動力耦合裝置，另外，系統(tǒng)還配置變速器、驅動橋等傳動裝置，整車的機械傳動機構比較復雜，布置和控制較困難。并聯(lián)HEV缺點18編輯課件并聯(lián)式HEV的動力合成1.動力合成方式

轉矩合成式合成轉矩是發(fā)動機轉矩和電機轉矩的線性組合，合成動力的輸出轉速、發(fā)動機轉速、電機轉速三者具有比例關系。

k1、k2為動力合成裝置結構有關的常數(shù)。典型：圓柱齒輪傳動結構、圓錐齒輪傳動結構、帶傳動結構，此時k1、k2就是相應的傳動比。

19編輯課件轉速合成方式

合成轉速是發(fā)動機轉速和電機轉速的線性組合，輸出轉矩、發(fā)動機轉矩、電機轉矩三者具有比例關系。常用的是行星齒輪機構。中心輪、行星架、齒圈，其中的兩個部件分別與發(fā)動機和電機相連，另外一個作為輸出。連接方式可以有多種組合，可根據(jù)實際情況靈活選用。

20編輯課件2、動力合成的結構型式單軸式結構：發(fā)動機、電機動力傳動路線位于同一直線。

動力合成方式為轉矩合成。發(fā)動機輸出和電機轉子同軸，發(fā)動機和電機轉速相同，限制了電機的工作區(qū)域，故需合理選擇電機的特性。

常用小型電機，綜合了起動機、輔助驅動電機、發(fā)電機的功能，有利于發(fā)動機、電機和變速箱結構的一體化模塊設計?？偝审w積小、重量輕，便于布置和節(jié)省空間

。21編輯課件

采用了轉矩復合的方式，其裝備手動3擋變速器的車型創(chuàng)造了3L汽油行駛106km

的紀錄(日本10-15工況)，而裝備CVT的車型3L汽油行駛96km。以汽油機為主動力，電機為輔助動力，動力分配比為9:1。此系統(tǒng)也被稱為“集成電機輔助系統(tǒng)”IMA

。運行模式——在起動和加速時，電動機輔助工作，發(fā)揮電動機低速大轉矩的優(yōu)點,彌補汽油機起動加速差的缺點。在減速和制動時電機作為發(fā)電機工作。短時停車時，發(fā)動機關閉取消怠速，以節(jié)約燃料和降低排放，在加速踏板踩下后重新起動。結構簡潔緊湊，質量輕、成本低，電機只在起動和加速等少數(shù)工況下工作，鎳氫電池模塊僅重20kg。為了獲得更高的效率，采用精心設計排量為1L的3缸12氣門低摩擦的“極端稀薄燃燒”汽油機。22編輯課件雙軸式結構發(fā)動機、電機動力傳動路線位于兩條不同直線。（一般是平行或垂直）按照動力合成的位置不同，又分為兩種，一種是動力合成發(fā)生在變速器之后，另一種是動力合成在變速器之前完成。

動力合成裝置位于變速器之后

動力合成裝置位于變速器之前

23編輯課件雙軸式結構1發(fā)動機和電機各有一套變速器（考慮到電機的轉矩特性，電機變速器有時可設置較少擋位數(shù)或者取消）。由于具有多個擋位選擇，發(fā)動機和電機的轉速比例關系是可調的，通過調節(jié)，使發(fā)動機、電機的工況調節(jié)更靈活。兩個變速器的多擋位和兩種動力合成可形成多種驅動力曲線?？梢詾榘l(fā)動機和電機處于最佳區(qū)域提供更大機會，獲得良好的動力性和系統(tǒng)效率。缺點是換擋復雜，傳動系統(tǒng)結構復雜，不利于在車輛上布置。

動力合成位于變速器后24編輯課件雙軸式結構2

電機與發(fā)動機的動力先合成，再輸入變速器（合成發(fā)生在變速器前）

。

轉矩耦合——轉矩、轉速關系如下：

Tt=Te+i.Tm

nt=ne=nm/iTt--變速器輸入轉矩;Te--發(fā)動機轉矩;Tm--電機轉矩;nt--變速器輸入轉速;ne--發(fā)動機轉速;nm--電機轉速。TeTmTti動力合成位于變速器前

25編輯課件結構得到簡化。發(fā)動機、電機之間的轉速成比例關系。要求合理選擇耦合器傳動比，使發(fā)動機、電機都工作于各自合理區(qū)域，高效率地發(fā)揮出動力優(yōu)勢。26編輯課件分路式結構

（驅動力合成式）

發(fā)動機和電機各一套動力系統(tǒng)，驅動前輪或后輪，通過驅動力來復合。驅動力由兩個驅動軸承擔，每一軸上的驅動力減小，不易超出地面附著極限，通過性好；結構不緊湊，占用空間，布置困難，不適合于尺寸較小的車型

。27編輯課件28編輯課件并聯(lián)HEV的功率控制策略制定功率控制策略，這是實現(xiàn)混合動力汽車低油耗低排放目標的關鍵所在。任務：針對各部件性能特性及汽車行駛工況,根據(jù)SOC、加速踏板和制動踏板位置、車速等控制參數(shù)，確定發(fā)動機、電機、電池等部件的工作模式并合理地分配它們承擔的功率，使它們處于最佳的工作區(qū)域，達到整車系統(tǒng)效率的最高,獲得最佳燃油經濟性和最低排放。29編輯課件并聯(lián)式HEV功率控制策略包括電機輔助驅動控制策略、實時控制策略和模糊邏輯控制策略。1.電機輔助驅動控制策略也稱為基于規(guī)則的控制策略。發(fā)動機作為主動力源，電機在必要時輔助發(fā)動機驅動.主要思想是:根據(jù)發(fā)動機的性能特性,以一個或多個變量作為控制參數(shù),如車速、行駛功率需求、加速信號等,設定一定的控制規(guī)則,判斷和確定動力部件的工作模式與功率大小。（1）以車速為控制參數(shù)

（2）以行駛載荷為控制參數(shù)（3）多控制參數(shù)30編輯課件（1）以車速為控制參數(shù)設定一個臨界車速，將實際車速大小與臨界車速進行比較，并以比較結果作為控制依據(jù)。利用了電機低速大轉矩的特性，避免了發(fā)動機在低速時的低效率，當車速較高時發(fā)動機處于高效率區(qū)運行，此時采用發(fā)動機驅動可避免高速純電動行駛時的電池快速放電損失。

v≤v0發(fā)動機關閉，電機單獨驅動。Pm=PrPe=0v＞v0當SOC＞SOCmin當SOC≤SOCmin發(fā)動機開啟，電機關閉。Pe=PrPm=0發(fā)動機開啟，除了提供行駛功率，還向電池充電。Pe=Pr+Pbcv0—臨界車速，SOCmin—設定的最小SOC，Pr—需求行駛功率，Pm—電機功率，Pe—發(fā)動機功率，Pbc—電池充電功率。31編輯課件（2）以行駛載荷為控制參數(shù)以行駛載荷作為控制參數(shù)（常用行駛功率或驅動轉矩）.思想：均衡發(fā)動機的負荷，避免低負荷工況，在大行駛載荷減小發(fā)動機負荷，使發(fā)動機始終處于經濟運行區(qū)工作。設定一行駛載荷臨界值，當實際行駛載荷低于該值，發(fā)動機在載荷臨界點工作，多余動力給電池充電；當行駛載荷大于發(fā)動機最大動力時，電機輔助驅動。

Pr≤Pe0發(fā)動機以下限功率運行，多余功率給電池充電。Pe=Pe0=Pr+PbcPe0＜Pr＜Pemax發(fā)動機單獨驅動，電機關閉。Pe=PrPm=0Pr≥Pemax發(fā)動機以最大功率運行，不足功率由電機提供。Pe=Pemax

Pm=Pr-PemaxPr—需求行駛功率，Pe0—設置的發(fā)動機下限功率，Pemax—發(fā)動機最大功率，Pe—發(fā)動機功率，Pm—電機功率，Pbc—電池充電功率。32編輯課件（3）多控制參數(shù)單變量控制的工作模式少，不能保證部件匹配,和整車效率。更多工作模式，需采用多控制參數(shù)。各參數(shù)劃分成多個區(qū)間，區(qū)間組合可將車輛的運行劃分成較多的子狀態(tài)，實現(xiàn)更多工作模式。

v≤v0v＞v0Pr≤Pe0發(fā)動機關閉，電機單獨驅動。Pm=Pr，Pe=0發(fā)動機以下限功率運行，多余功率給電池充電。Pe=Pe0=Pr+PbcPe0＜Pr＜Pemax發(fā)動機關閉，電機單獨驅動。Pm=Pr，Pe=0當SOC＞SOCmin當SOC≤SOCmin發(fā)動機開啟，電機關閉。Pe=PrPm=0發(fā)動機開啟，除了提供行駛功率，還向電池充電。Pe=Pr+PbcPr≥Pemax發(fā)動機關閉，電機單獨驅動。Pm=Pr，Pe=0發(fā)動機以最大功率運行，不足功率由電機提供。Pe=Pemax

Pm=Pr-Pemaxv0—臨界車速，SOCmin—最小SOC，Pr—行駛功率，Pe0—發(fā)動機下限功率，Pemax—發(fā)動機最大功率，Pe—發(fā)動機功率，Pm—電機功率，Pbc—電池充電功率。33編輯課件2、實時優(yōu)化控制策略電機輔助控制屬于靜態(tài)控制,沒考慮部件動態(tài)特性,只考慮燃油經濟性，不考慮發(fā)動機排放。不是最優(yōu)的控制策略。對車輛性能提出目標函數(shù)。建立發(fā)動機性能特性模型，或者預先存儲發(fā)動機性能特性數(shù)據(jù)。系統(tǒng)實時采集發(fā)動機狀態(tài)參量，確定實際性能指標，并與控制目標比較，調整發(fā)動機的運行狀態(tài)，達到最優(yōu)發(fā)動機性能。實時優(yōu)化控制目的有兩個：發(fā)動機燃油經濟性，發(fā)動機排放。需要實時地在兩類優(yōu)化目標之間權衡。通過一組權值來描述各自的重要性?？蓪崿F(xiàn)性能最優(yōu)控制，但優(yōu)化過程復雜，計算量大。34編輯課件3、模糊邏輯控制策略混合動力汽車動力系統(tǒng)具有非線性和時變的特點，采用線性系統(tǒng)控制往往難以實現(xiàn)最理想的控制效果。智能控制從模仿人類的智能出發(fā),對非線性時變系統(tǒng)有較好的控制效果。模糊邏輯控制基于知識庫的智能控制，適合用于混合動力汽車動力系統(tǒng)的控制。在混合動力汽車模糊控制系統(tǒng)中，整車和部件狀態(tài)參數(shù)精確信號轉換成模糊量,應用基于專家知識經驗的,得出模糊結論,并將其轉換成精確量作為控制指令，協(xié)調車輛各部件的功率流,使整車的燃油經濟性和排放達到最佳。35編輯課件(3)混聯(lián)式HEV結構：發(fā)動機的功率一部分通過機械傳動輸送給驅動橋,另一部分驅動發(fā)電機發(fā)電。發(fā)電機發(fā)出的電能輸送給電動機或電池,電動機產生的驅動力矩通過動力復合裝置傳送給驅動橋。一般以行星齒輪作為動力分配/復合裝置。特點：充分發(fā)揮串聯(lián)式和并聯(lián)式的優(yōu)點,能使發(fā)動機、發(fā)電機、電機等部件匹配最優(yōu)化,結構上保證復雜的工況下系統(tǒng)在最優(yōu)狀態(tài)工作,實現(xiàn)排放和油耗最少的目標,是性能最佳的HEV。結構復雜，控制難度很大，成本高。串聯(lián)式與并聯(lián)式的綜合36編輯課件Prius:混聯(lián)式混合動力汽車驅動結構靈活實現(xiàn)各種工作模式齒圈太陽輪行星架37編輯課件Prius運行模式圖解38編輯課件各工況功率流向啟動時

充分利用電動機啟動時的低速大轉矩僅使用由蓄電池提供能量的電動機的動力，這時發(fā)動機不運轉。因為發(fā)動機不能在低旋轉帶輸出大轉矩，而電動機可以靈敏、順暢、高效地進行啟動。39編輯課件低速－中速行駛時

由高效利用能量的電動機驅動行駛對于發(fā)動機，在低速－中速帶的效率較低，而電動機在低速-中速性能優(yōu)越。因此，低速-中速行駛時，使用蓄電池的電力供給電動機驅動車輛。40編輯課件一般行駛時

低油耗行駛，發(fā)動機作為主要動力源使發(fā)動機處于最經濟區(qū)運行，發(fā)動機功率直接驅動車輪，依照行駛狀況，一部分功率分配給發(fā)電機，發(fā)電機產生的電能供給電機，電機輔助發(fā)動機驅動。41編輯課件一般行駛時/剩余能量充電

將剩余能量用于蓄電池充電

發(fā)動機驅動，發(fā)動機有時會產生多余的能量，將多余的能量由發(fā)電機轉換成電力，儲存在蓄電池中。42編輯課件全速行駛時

利用雙動力來獲得更高一級的加速在需要強勁動力（如爬陡坡及超車）時，蓄電池也提供電力，加大電動機的驅動力。通過發(fā)動機和電機雙動力的結合使用，以實現(xiàn)與高一級發(fā)動機同等水平的的加速性能。43編輯課件減速/能量回收時

將減速時的能量回收到HV蓄電池中用于再利用在踩制動器和松油門時，車輪的旋轉力帶動電動機運轉，將其作為發(fā)電機使用。減速時通常作為摩擦熱散失掉的能量，在此被轉換成電能，回收到HV蓄電池中進行再利用。44編輯課件短暫停車時停車時動力系統(tǒng)全部停止短暫停車時（如紅燈），發(fā)動機、電動機、發(fā)電機全部自動停止運轉。不會因怠速而浪費能量。45編輯課件按“混合度”分類微混合輕混合全混合插電式混合動力(plug-inHEV)46編輯課件微混合動力：動力中依靠電池的比例很小，驅動車輛的兩種動力源中電機功率的比例很小，內燃機功率比例很大；

輕度混合動力：動力中依靠電池的比例較大，與微混合系統(tǒng)相比，驅動車輛的兩種動力源中電機功率的比例增大，內燃機功率的比例減??；全混合動力：動力中依靠電池的比例更大，與輕度混合系統(tǒng)相比，驅動車輛的兩種動力源中電機功率的比例更大，內燃機功率的比例更減??；

Plug－In混合動力：電機功率與純電動相同，內燃機功率與全混合系統(tǒng)相同，同時電池容量應保證必要的行駛里程。47編輯課件微混合動力（microhybrids），有時也叫“起－?；旌稀蔽⒒旌舷到y(tǒng)，其電機僅作為內燃機的起動機/發(fā)電機使用?？刂撇呗允牵枰獣r（如紅燈車停）內燃機熄火，并當車輛再行駛，立即重起內燃機；制動時發(fā)電，實現(xiàn)制動能量回收。一般，當車輛行駛時，僅由內燃機驅動，電機不提供行駛的附加力矩；但也有一些結構在加速時，電機輔助內燃機加速。微混合可實現(xiàn)5%－15%的節(jié)油效果。輕度混合動力（mildhybrids）輕度混合系統(tǒng)，電機可給內燃機提供輔助驅動力矩，但不能單獨驅動車輛，具有制動能量回收、啟動發(fā)動機、發(fā)電機等功能，其電機、電池能力都比微混合大,內燃機功率可以小一些。Ricardo（一家國際汽車工程顧問公司）,將電機功率不超過發(fā)動機最大功率的10%，定義為輕度混合。

Insight和CivicHybrids是典型的輕度混合汽車節(jié)油可達20-25%特點48編輯課件

全混合動力（fullhybrids）電機和內燃機都可以獨立或一起驅動車輛。在低速（如交通堵塞，不斷起步停車）、起步和倒車等情況下，車輛可全電動行駛；加速時電機和內燃機一起驅動，有制動能量回收能力。典型的情況是電機功率大約為內燃機最大功率的40%左右。Prius、FordEscapeHybrid、ToytaLexusRX400h等為全混合動力。節(jié)油達50-56%，實際節(jié)油效果隨車輛行駛工況、駕駛細節(jié)而變化

插電式混合動力（plug－inhybrids）具有接受外部公用電網(wǎng)對車載電池組充電的能力。內燃機功率水平與全混合系統(tǒng)類似。電機功率水平與純電動車輛類似，比全混合系統(tǒng)高。電池容量水平要保證足夠的行駛里程（如30或80公里）。49編輯課件啟動機功能發(fā)電機功能制動能量回收輔助驅動純電動里程微混合動力有有有一般無無輕度混合動力有有有有無或極短全混合動力有有有有較短插電式混合動力有有有有長各種混合度汽車的功能比較50編輯課件一、插電式混合動力汽車的發(fā)展背景未來汽車必然要走向電動化，但在相當長的時間內純電動難以實用，近來更注重于HEV。但HEV不能從根本上解決依賴石油和排放的問題。隨著HEV的不斷進步和成熟，有必要使它向電驅動化更邁進一步，增加電能使用的比例，逐步過渡到純電動。加裝一個充電器和增加電池容量，衍生出來的車輛就是插電式混合動力汽車（Plug-inHEV，PHEV)。51編輯課件一、插電式混合動力汽車的發(fā)展背景使用背景：據(jù)統(tǒng)計，80%以上的法國人日均駕車里程少于50km，60%以上美國人日均行駛里程少于50km，80%以上日均行駛里程少于90km。在駕駛插電式混合動力汽車時，當路程為較短距離，如上下班等，可以以純電動模式行駛，當長途旅行時，可以采取發(fā)動機為主動力的混合動力模式行駛。車輛補充能源可根據(jù)需要自主選擇充電或加油。52編輯課件二、插電式混合動力汽車的結構可以從外部電網(wǎng)充電，是在混合動力汽車的基礎上派生出來，兼有混合動力汽車與純電動汽車的基本特征。與混合動力相比，電機功率和電池容量更大。與基本型混合動力的結構類似，也可以分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式三種類型，

53編輯課件并聯(lián)式PHEV結構

串聯(lián)式PHEV結構

混聯(lián)式PHEV結構

54編輯課件三、插電式混合動力汽車的特點與普通混合動力車主要區(qū)別是（1）可以直接由外接電源充電，傳統(tǒng)混合動力車只在行駛時，發(fā)動機為電池充電以及回收制動能量。（2）電池容量較大，有更大的純電動行駛里程。（3）優(yōu)先以電力作為動力源，電驅動比例比普通混合動力車高，對燃料的依賴度減小。55編輯課件三、插電式混合動力汽車的特點優(yōu)點（1）驅動模式多，選擇靈活，動力性好。（2）中短程行駛時，具有純電動汽車的全部優(yōu)點。（3）與普通混合動力相比，增加了電驅動的比例，降低了油耗，減少了有害氣體、溫室氣體的排放。（4）電驅動成本低于用油，PHEV車輛運行成本低。（5）利用晚間低谷電對電池充電，改善電廠發(fā)電組效率。（6）有加油和充電兩種補充汽車能源方式，增加了能源選擇的自由度。（7）從能源戰(zhàn)略角度看，可顯著減少燃油的使用量，降低對石油的依賴，提高能源安全。56編輯課件四、插電式混合動力汽車的工作模式可實現(xiàn)三種結構類型的工作模式。還可根據(jù)電池電量狀態(tài)的變化，將PHEV工作模式分為電量消耗模式、電量保持模式。行駛時優(yōu)先采用電量消耗模式。57編輯課件四、插電式混合動力汽車的工作模式1、電量消耗模式充電后的初期行駛階段，主要使用電池能量來行駛。根據(jù)發(fā)動機是否參與工作，電量消耗模式又可分為純電動和混合動力兩種子模式。（1）“電量消耗-純電動”子模式：發(fā)動機關閉的，電池是唯一的能量源，電池的SOC降低，整車一般只達到部分動力性指標。當車輛啟動、低速或者只要求部分動力性指標時，采用此模式。（2）“電量消耗-混合動力”子模式：發(fā)動機和電池共同提供行駛功率，電池通過向電機供電承擔主要的整車行駛功率需求，發(fā)動機用來補充電池輸出功率不足的部分，電池的SOC也在降低，直至降到SOC下限值。該模式適合中高速，要求全面達到動力性指標時采用。58編輯課件四、插電式混合動力汽車的工作模式2、電量保持模式

SOC下降到一定值時，為保證車輛性能和電池的壽命，進入電量保持模式。工作方式與傳統(tǒng)的混合動力模式類似，發(fā)動機作為主動力源，電池只是提供輔助功率，可接受富余動力充電和制動回收能量，電池SOC保持在某一水平上。59編輯課件PHEV基本工作模式：

●

純電動工作策略：車輛啟動后先以全電動工作，車輛僅由電機驅動，電池

組工作在電能消耗模式，當SOC下降到最小值時，切換到電量保持模式，

同時起動發(fā)動機，此時車輛工作與全混合動力車輛類似。

60編輯課件●發(fā)動機參與工作策略：此時車輛即使在起始的電量消耗模式階段，發(fā)動機也用來補充電池組的能量，當SOC下降到最小值時，切換到電量保持模式，此時車輛工作與全混合動力車輛類似，見圖四。

61編輯課件加州薩克拉門多市政管理區(qū)（SMUD）2005年12月向EnergyCS提供了標準的2005Pruis，要其改造為PHEV，2006年初SMUD收到改造過的PruisPHEV，主要的改造部分有：原1.3kW鎳氫電池更換為ValenceTec公司的8.5