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汽車選修實務期末專題報告

汽車選修實務期末專題報告. 汽車新技術探討 - HEV-Hybrid 油電混合車與 EV 電動車 班級 : 車輛三甲 姓名 : 鄭竹惟 學號 :49915049 老師 : 吳宗霖. 目錄. 一 . 油電混合車的基本運作原理 二 . 油電混合車之基本架構 三 . 油電混合汽車的運轉動作模式 四 . 油電混合車種類 五 . Hybrid 油電動力系統分類方式 二 六 . EV 電動車 分類 七 . 未來汽車發展 趨勢 八 . 參考資料來源. 前言.

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Presentation Transcript

  1. 汽車選修實務期末專題報告 汽車新技術探討- HEV-Hybrid油電混合車與EV電動車 班級:車輛三甲 姓名:鄭竹惟 學號:49915049 老師:吳宗霖

  2. 目錄 • 一.油電混合車的基本運作原理 • 二.油電混合車之基本架構 • 三.油電混合汽車的運轉動作模式 • 四.油電混合車種類 • 五.Hybrid油電動力系統分類方式二 • 六. EV電動車分類 • 七.未來汽車發展趨勢 • 八.參考資料來源

  3. 前言 隨著時代的進步，汽車科技發展，日新月異；但是面對能源日漸短缺、環境日益惡化，各先進國家都積極的在尋找尋找乾靜的能源以減少油耗及空氣污染是必然的趨勢，燃料電池汽車的研發，以目前的製造成本又太昂貴，要商業化販售，可能還需要一段時間，在此過渡時期，油電混合動力車便因應而生。 HEV(Hybrid Electric Vehicle)-Hybrid油電混合車與EV(Electric Vehicle)電動車屬於現行Green Car發展的兩大潮流。如果您深入研究就會發現，依照設計理念與結構上的差異，其實HEV與EV各自還能細分出不同的種類，在提倡綠能革命的時代，Hybrid油電混合動力系統與EV電動車系統是未來發展趨勢。

  4. 油電混合車的基本運作原理 (一)車輛起步與中低速駕駛時：在車輛起步、中低速駕駛(如市區內連續的煞車、減速、停車再起步，低速前進)，皆可利用 hybrid 電池的電力，而非全部使用燃油，如此能大幅減少所耗用的燃料，同時也減少廢氣的排放。 (二)減速時：減速時可帶動減速齒輪提供額外的引擎煞車能力，同時能夠帶動發電馬達來進行 hybrid 電池充電的動作，如此可減少煞車的損耗，也可以在車輛移動時的動能能源保留下來。 (三)上坡或全速行駛時：上坡與全速行駛的過程中，可透過油電混合車電池與電動馬達提供的動力，能為上坡與全速行駛提供額外的省油效能。

  5. 油電混合車之基本架構 (一)油電混合車電池(hybrid 電池)：油電混合車使用的是大功率輸出鎳氫化物(Ni-Mh)電池，除了具輕量化及小體積的設計和長效使用，可長時間使用而不需替換，充電18分鐘可恢復40%～80%的容量，循環壽命可達6000次或7年，油電混合車在行駛中會一直監測電池並維持在穩定的儲電量，以避免電池放充電，可維持及增長電池的使用壽命，但其成本較高。 (二)引擎： 高壓縮比、爆發力大的燃燒室設計，及可變進氣門(VVT-i)的應用，根據行車條件調整進氣閥間隙時間，提高燃燒效率，改善引擎的動力輸出。

  6. (三)電動馬達(Electric Motor)： 油電混合車裝置了輕量化的同步AC電動馬 達，能在不同的轉速範圍下有效率產生高扭力，使得車輛有更平順的起步及更強大加速力，同時也要求有高轉速(8000～12000 rpm/min)、高效率、質量輕、體積小、低損秏、可靠性佳。 (四)電力控制系統：油電混合車配備了一具電力控制模組 (power control unit) 的功率控制設備，包含逆變器 (inverter)、電壓增壓電路（voltage-boostingconverter）和電源模組（AC-DC 轉換器)。逆變器(inverter)可把電池的直流電(DC)轉換成交流電(AC)供電動馬達及發電機使用；相反地，它亦同時把電動馬達和發電機協同產生的交流電，轉換成直流電供hybrid 電池充電之用。電壓增壓電路把電源電壓提高，以滿足發動電動馬達和發電機的需要。電源模組可把電池供應的高壓電降低至12V，以供車輛輔助系統和其他備使用。

  7. 油電混合汽車的運轉動作模式 (一)發動及停止模式：油電混合車具有引擎自動啟閉裝置，當徐徐啟動車輛 時，汽油引擎會先熄火以節省油耗，此時車子會先維持純電力模式啟動，但是當您再加速時不需要再次重新啟動引擎。 (二)駕駛模式：油電混合車可以單獨使用純電力行駛，並可在只有純電力的 模式下達到時速四十公里，當需要再加速時，汽油引擎動力會被加入以提供其加速性能，能完美且平順地在電力與汽油動力間進行切換。

  8. (三)馬達輔助模式：欲高速超車時，電力馬達加入輔助，油電混合車的加速性能不會因油耗與低污染而有所折損，所以超車需要額外動力時，電力馬達的動力會自動加入，爾後再回復至汽油引擎模式驅動，如圖所示。(三)馬達輔助模式：欲高速超車時，電力馬達加入輔助，油電混合車的加速性能不會因油耗與低污染而有所折損，所以超車需要額外動力時，電力馬達的動力會自動加入，爾後再回復至汽油引擎模式驅動，如圖所示。

  9. (四)能量回收模式：煞車時車輛自動回收能量，油電混合車採用能源回收理(四)能量回收模式：煞車時車輛自動回收能量，油電混合車採用能源回收理 念，當減速時，電力馬達能自動回收通常會被浪費掉的能量；當煞車系統啟動時，電力馬達會自動將車輛動能轉化為電能，這股能量會從電力馬達儲存到電瓶中，以供需要時使用，如圖所示。

  10. 油電混合車種類 混合動力車（hybrid electric vehicle ,HEV）指的是利用兩種不同的 動力來驅動車輛，通常其中一種動力為電動馬達，另一種則視各車廠而有所不同，大致上為汽油引擎、柴油引擎、燃氣渦輪機、燃料電池、乙醇引擎與氫引擎等。目前已經實用化的HEV系統包括： ●串聯式（series hybrid） ●並聯式（parallel hybrid） ●THS（Toyota hybrid system）豐田所研發的混合動力系統等。

  11. (一)串聯式混合動力系統(series hybrid electric vehicle ,SHEV) 引擎直接帶動發電機以進行高效能發電，其電能通過轉換器直接輸送到電 動機(馬達)，再由馬達單獨驅動車輛，引擎在相對穩定的狀態下工作。其優點為結構簡單、控制較容易，缺點為馬達的負載較大，體積、重量也相對增加，較適合大型車輛使用，如圖所示。 內燃機並沒有直接推動車輪，只是當作裝在車上的發動機，用來提供動力發電，很類似電動車，只是隨車多帶了一個汽油發電機，因此不必插電。

  12. (二)並聯式混合動力系統(parallel series hybrid electric vehicle ,PSHEV) 由內燃機直接提供動力，推動車輪。電動機通常只作為車輛起動時的輔助系統，或是在需要大推力的時候出力；和在剎車時提供發電機對電池充電，將動能轉成為電能儲起來，如圖所示。並聯式混合動力系統是將引擎的驅動力做分配，可直接驅動車輛及經過發電以電能形式驅動馬達再驅動車輛。 此式內燃機通過傳動機構直接驅動汽車，其燃油能量利用相對較高，但其傳動機構變速裝置較為複雜，電瓶僅是串聯是的 1/3，缺點是排放污染較大。

  13. (三)串、並聯混合動力系統(parallel hybrid electric vehicle ,PHEV) 串、並聯混合動力系統屬於全面混合動力(full hybrid)或稱強混合動力(strong hybrid)，可以只使用內燃機、或電池及電動機推動；亦可二者同時使用。 全面混合動力系統的控制原則是，在汽車低速行駛時，驅動主要以串聯式動力系統工作；當汽車高速穩行駛時，則以並聯式動力系統工作方式為主。可充分發揮兩者的優點，更容易實現排放和油秏的控制目標。

  14. 全球銷售量最大的Hybrid車款─Toyota Prius

  15. Hybrid油電動力系統分類方式二:重度Hybrid 事實上，還有另一種依照Hybrid程度來區分混合動力系統的分類方法。您應該聽過人們說「中度Hybrid」、「重度Hybrid」？這又是如何區分呢？ 關鍵就在於電動馬達扮演角色的輕重。

  16. LS600hl是「重度Hybrid」(Full Hybrid)設計的最佳例證，其電動馬達功率大，可獨立驅動車輛，同時也對性能的提升有顯著貢獻。而其還具備純電動行駛模式，而這也是重度Hybrid車款有別於中度Hybrid車款的差異處之一。 MG1主要功能為隨時啟動5.0升V8引擎，因為該車型配備引擎自動啟閉系統，它必須能頻繁且平順地啟動這具引擎，MG1則擔任發電機的角色。 MG2是高功率的大型馬達，是驅動車輛的主要動力源之一，最大輸出高達224匹與31公斤米與5.0升V8引擎結合，可發揮總和約430匹的最大馬力MG2同時作為煞車電能回收系統的發電機，還能回收剎車時的熱能轉換為電能，為鎳氫電池組充電。此外，為維持電動馬達的最佳工作效率，MG1與MG2二具馬達都採獨立水冷設計。

  17. Hybrid油電動力系統分類方式二：中度Hybrid Mercedes-Benz S400L Hybrid是另一個採用中度Hybrid的代表車款，它的並聯式Hybrid設計，藉由一具配置於引擎曲軸箱與變速箱中央的碟型電動馬達，提供引擎動力之外，額外的20匹與16.3公斤米的輸出功率的輔助動能。它的電動馬達功率太小，因此並無純電動行駛功能，利用電動馬達來達到節能目的，或是提升一些舒適性，才是它真正的設計目標。

  18. Hybrid油電動力系統分類方式二：輕度Hybrid 在Micro Hybrid-輕度Hybrid車款中，電動馬達僅扮演小小節能者的角色。以Smart Fortwomhd為例，配備的引擎自動啟閉系統(Start-stop system) ，會在停等紅綠燈時將引擎熄火，而當駕駛者的剎車鬆開時，又會自動啟動引擎。由於電動馬達對車輛的節能或性能貢獻皆有限，因此屬於輕度Hybrid。

  19. EV電動車分類 電動車顧名思義就是以電池為能源，由電動馬達驅動的車輛，英文為Electric car，或Electric vehicle，簡稱EV。 「電動車」或「EV」都只是個通稱、泛稱，實際上，以電動馬達驅動的所謂電動車，還有下列幾大分類: • 純電動車 • 插電式電動車 • 增程引擎EV電動車 • 氫燃料電池電動車

  20. 純電動車 純電動車車上僅搭載電池，作為驅動車輛唯一的能源，這樣的車款又被稱為Battery only Electric Vehicle，簡稱BEV，中文為純電動車。(其電池組仍須以電纜連接外部電源進行充電。)

  21. 插電式電動車 插電式電動車Plug-in Hybrid Electric Vehicle，簡稱PHEV，它應該屬於HEV油電混合動力車的一類，同樣都具備引擎與電動馬達兩種動力系統，只是它又比HEV油電混合動力車多了一組可外接的充電插頭，可利用專屬充電器、充電站甚至是家用插座，來為車上搭載的電池組充電。在都會區通勤這樣的短程使用時，可完全以純電動模式行駛。而中長途則以引擎作為主要動力來源，電動馬達為輔，如同HEV油電混合動力車的運作模式。

  22. 增程引擎EV電動車 增程引擎EV可以Audi A1 e-tron為代表車型，雖完全由電動馬達驅動車輛，但車上又配備一具小排氣量轉子引擎，專為電池組充電，由於多了這個可以「增」加行駛里「程」的設計，故稱為增程引擎電動車。

  23. 氫燃料電池電動車 氫燃料電池電動車使用ˋ作為動力來源的電動車，又稱為燃料電池車 (Fuel cell electric vehicle， 簡稱FCEV) 。氫燃料電池是以氫或含氫物質及空氣中的氧產生電力，再以電力推動電動馬達驅動車輛。燃料電池的普及門檻在於氫氣的儲存、補充，而製造生產氫氣同樣需要消耗能源並產生碳排放。

  24. 未來汽車發展趨勢 終極Green Car-純電動車 純電動車具有零油耗、零污染、低噪音等優點，被視為後石油時代的交通工具。不過，電池技術包括體積縮小化、容量極大化、快速充電技術等還待更關鍵性的突破，否則總會在重量體積過大、續航力與能源補充速度這些關卡上卡關，難以真正普及化。

  25. 參考資料來源 • http://www.u-car.com.tw/U-CAR汽車網 • http://zh.wikipedia.org 維基百科 • 林振江、施保重（2008）。混合動力車的理論與實際。台北：全華圖書。

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