文档介绍：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 Electrical Vehicle)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-Hybrid,混联式有丰田PRIUS、LEXUS GS450h等。
串联式
串联式混合动力汽车动力流向如图1所示:
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。
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
驱动轴
发动机
耦合器
图3 并联式简图图4 并联式混合动力汽车传动系统
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