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1、第九章第九章 电驱动与混合驱动电驱动与混合驱动9-1 电驱动电驱动9-2 混合驱动混合驱动 9-1 电驱动电驱动图图9-1 电动车辆的动力装置构成电动车辆的动力装置构成 图图9-2 电动车辆的电机驱动布置方案电动车辆的电机驱动布置方案 二、蓄电池二、蓄电池图图9-5 蓄电池与电动车性能的对应关系蓄电池与电动车性能的对应关系充电状态（充电状态（SOCSOC，State of ChargeState of Charge） 定定义义为为蓄蓄电电池池剩剩余余容容量量与与全全荷荷电电容容量量的的比比值值，反反映映了了蓄蓄电池内部参加反应的电荷状态参数的变化。电池内部参加反应的电荷状态参数的变化。 SOC
2、=1SOC=1 蓄电池处于充满状态蓄电池处于充满状态 SOC=0SOC=0 蓄电池放电达到最大限度蓄电池放电达到最大限度在时间间隔在时间间隔tt内内, , 充电状态充电状态SOCSOC的变化可以表示为：的变化可以表示为： C(i)C(i)为对应电流为对应电流i i下的蓄电池容量（受放电速率和终止电压等因素影响）下的蓄电池容量（受放电速率和终止电压等因素影响）充电状态充电状态SOCSOC可以表示为：可以表示为： （规定放电时电流（规定放电时电流i i为正值，充电时电流为正值，充电时电流i i为负值。）为负值。）对对SOCSOC的实时辨识是电动车能量管理系统中的关键技术之一。的实时辨识是电动车能量
3、管理系统中的关键技术之一。三、燃料电池三、燃料电池 工作原理工作原理 还原剂还原剂R的氧化反应：的氧化反应：R R + + e- (阳极阳极 -) 氧化剂氧化剂O的还原反应：的还原反应：R + + O + e-P (阴极阴极 +) 组合为：组合为： O + R P 燃料电池系统燃料电池系统 图图9-7 （1） 电池组电池组 （2） 燃料与氧化剂供给分系统燃料与氧化剂供给分系统 （3） 电池组水、热管理分系统电池组水、热管理分系统 （4） 输出电能的调整分系统输出电能的调整分系统 （5） 自动控制分系统自动控制分系统 燃料电池的特点燃料电池的特点 高效、环境友好以及运转安静、平稳高效、环境友好以
4、及运转安静、平稳 成本成本 ？ 基础设施基础设施 ？高压气体储氢高压气体储氢低温液体储氢低温液体储氢金属氢化物储氢金属氢化物储氢车载专用装置制氢车载专用装置制氢四、电机四、电机图图9-8 典型的电机特性典型的电机特性五、能量管理系统五、能量管理系统主要功能：主要功能：（1）优化系统的能量分配。）优化系统的能量分配。（2）预测电动车电源的剩余能量和续驶里程数。）预测电动车电源的剩余能量和续驶里程数。（3）提供最佳的驾驶模式。）提供最佳的驾驶模式。（4）再生制动时，合理地调整再生能量。）再生制动时，合理地调整再生能量。（5）系统的故障诊断。）系统的故障诊断。9-2 混合驱动混合驱动两个不同的技术发
5、展方向：两个不同的技术发展方向： 以电子控制为基础的以电子控制为基础的“可变可变”技术技术 图图 （供油、供气、燃烧）（供油、供气、燃烧） 混合动力系统的应用混合动力系统的应用 图图（发动机工作于性能较优的小区域内）（发动机工作于性能较优的小区域内）一、混合驱动的特征一、混合驱动的特征 图图9-13 1不同形式的能量传递不同形式的能量传递 2可逆储能元件可逆储能元件的应用的应用 二、其他可逆储能元件二、其他可逆储能元件 超级电容器超级电容器 / 储能飞轮储能飞轮 / 液压储能器液压储能器三、混合动力电动车串联形式的结构与特点三、混合动力电动车串联形式的结构与特点 图图9-17四、混合动力电动车
6、并联形式的结构与特点四、混合动力电动车并联形式的结构与特点 图图9-18五、混合动力电动车的其他形式五、混合动力电动车的其他形式六、六、Prius的结构与工作原理的结构与工作原理 附附 七、混合动力电动车的控制策略七、混合动力电动车的控制策略1、确定控制策略的主要原则、确定控制策略的主要原则（1）以以最最佳佳的的燃燃油油经经济济性性和和最最低低的的有有害害排排放放为为目目标标，优优化化发发动动机机的的工工作区域作区域。（2）尽尽可可能能地地减减少少发发动动机机起起动动与与停停车车的的次次数数，频频繁繁地地起起动动与与停停车车不不仅仅对对经经济济性性不不利利，而而且且也也会会增增加加有有害害排排
7、放放，同同时时应应尽尽可可能能地地控控制制发发动动机机在在稳稳态下，既态下，既稳定的转速与输出功率的工况稳定的转速与输出功率的工况下工作。下工作。（3）蓄蓄电电池池充充电电状状态态应应保保持持在在合合适适的的水水平平上上，若若蓄蓄电电池池的的容容量量过过低低，则则在在车车辆辆加加速速等等工工况况下下不不能能提提供供足足够够的的功功率率，而而蓄蓄电电池池的的容容量量过过高高，又又不不利于车辆在减速或下坡时回收制动能量。利于车辆在减速或下坡时回收制动能量。（4）工工作作模模式式的的选选择择，例例如如在在某某些些特特定定的的地地域域可可能能需需要要以以纯纯电电动动的的模模式工作，可通过手动或自动方式
8、进行选择。式工作，可通过手动或自动方式进行选择。2、串联形式的控制策略、串联形式的控制策略3、并联形式的控制策略、并联形式的控制策略vv返回返回返回返回 图图9-7 燃料电池系统燃料电池系统1-氢氢源源 2-水水泵泵 3-水水箱箱 4-除除雾雾器器 5-风风扇扇 6-散散热热器器 7-压气机压气机 8-增湿器增湿器+加热器加热器 9-燃料电池组燃料电池组vv返回返回返回返回 通过准确、快速的控制调节通过准确、快速的控制调节, ,满足各种工况下的满足各种工况下的不同要求不同要求, ,实现性能优化。例实现性能优化。例: :“供油供油”汽油机汽油机: : 化油器化油器 进气道喷射进气道喷射( (单点
9、单点/ /多点多点) ) 缸内直接喷射缸内直接喷射柴油机柴油机: : 常规喷射系统常规喷射系统 高压共轨电控燃油喷射系统高压共轨电控燃油喷射系统 “供气供气”凸轮配气机构凸轮配气机构 可变凸轮配气机构可变凸轮配气机构 无凸轮配气机构无凸轮配气机构vv返回返回存存供供需需 图图9-129-12 车辆动力的车辆动力的“供需关系供需关系” 从从“刚性刚性”到到“柔性柔性”vv返回返回 图图9-13 混合驱动中的能量流混合驱动中的能量流a. 车车辆辆所所需需动动力力较较大大（例例如如在在加加速速、爬爬坡坡等等工工况况下下）的的情情况况。由由发发动动机机和和可可逆逆储储能元件共同为车辆提供动力；能元件共
10、同为车辆提供动力；b. 车车辆辆所所需需动动力力较较小小（例例如如在在市市内内交交通通等等工工况况下下）的的情情况况。发发动动机机为为车车辆辆提提供供动动力的同时向可逆储能元件充入能量；力的同时向可逆储能元件充入能量；c. 车车辆辆所所需需动动力力很很小小而而可可逆逆储储能能元元件件中中已已储储存存相相当当能能量量的的情情况况。由由可可逆逆储储能能元元件件单独向车辆提供动力而发动机停止工作；单独向车辆提供动力而发动机停止工作；d. 制制动动或或减减速速时时的的情情况况。车车辆辆动动能能经经转转换换后后充充入入可可逆逆储储能能元元件件并并可可再再加加以以利利用用（再生制动）。（再生制动）。 vv返回返回图图9-17 混混合合动动力力电动车的串联形式电动车的串联形式vv返回返回图图9-18 混混合合动动力电动车的并联形式力电动车的并联形式vv返回返回
