混合动力车.docx
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1、混合动力汽车发展综述1 引言全球能源及环境问题日益突出:一方面石油资源作为不可再生能源日益紧缺;另一方面传统的燃油发动机车辆废气排放对空气造成严重污染。为此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已有商业化运转模式的只有混合动力汽车。混合动力汽车 (Hybrid ElectricalVehicle)是指同时装备热动力源(由传统的汽油机或者柴油机产生)与电动力源(电池与电动机)的汽车,如图 1 所示。图 1混合动力汽车动力源纯电动力源汽车虽然可以真正做到零排放,但其最大的问题是电池寿命短及每次充电后行驶里程少,每次停车充电时间长,需
2、增加路边充电站, 基础设备投资很大,电池的损耗费用占很大比例。基于这些原因,纯电动车仅适用于一些特殊场合,目前市场份额较小,而混合动力汽车实质上是一个折中方案,它的出现是为了解决纯电动车存在的技术性问题,在目前燃料电池技术尚未成熟之际,可以说是一个比较好的方案。在混合动力汽车上使用电机,使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控,而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作,从而降低油耗与排放。2 混合动力汽车传动系统分类混合动力总成按动力传输路线分类,可分为串联式、并联式和混联式三种。串联式有本田的 CIVIC HYBRID,并联式车型有丰田Coaster Hybrid EV、君越 Eco
3、-Hybrid ,混联式有丰田 PRIUS、LEXUS GS450h等。2.1串联式串联式混合动力汽车动力流向如图1 所示:1蓄电池逆变器电动机驱动轴发电机发动机图 1串联式简图图 2串联式混合动力汽车传动系统由图 1 可以看出,串联式混合动力汽车动力由发动机、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。小负荷时仅由电池驱动电动机驱动车轮,实现零排放;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
4、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。串联式混合动力汽车传动系统布局如图2 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。2.2并联式并联式混合动力汽车动力流向如图3 所示:蓄电池逆变器电动机耦合器驱动轴发动机图 3并联式简图图 4并联式混合动力汽车传动系统2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
5、以分别独立地向汽车传动系统提供扭矩,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。并联式混合动力汽车传动系统布局如图4 所示。2.3混联式混联式混合动力汽车动力流向如图5 所示:发动机行 星 齿电动机驱动轴轮机构发电机逆变器蓄电池图 5混联式简图图 6混联式混合动力汽车传动系统
6、混联式装置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。并联式混合动力汽车传动系统布局如图6 所示。3 典型混合动力汽车原理解析3.1丰田 Prius 混合动力原理解析丰田的 Prius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3电动机。还有包含了发电机、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
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