混合动力汽车结构、原理及发展前景研究

混合动力汽车结构、原理及发展前景研究

混合动力汽车

混合动力汽车浅析汽车系 汽车电子技术班 090345142 林宇摘要：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 摘要 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。在此简单的介绍一下 混合汽车。 关键词：结构 关键词 原理 发展前景 一：混合动力汽车的定义和分类 1.定义 1.定义 混合动力车是汽车使用两个或两个以上不同的动力源来推进车辆行驶的车 辆，混合动力汽车的英文缩写是 HEV。HEV 的基本结构是在电动汽车（EV）和燃 料电池电动车（FCEV）的基础上增加一套辅助动力系统--动力发电机组或某种原 动机。原动机可以是内燃机、燃气轮机等热机。 2.分类 2.分类 1、根据混合动力驱动模式，混合动力系统主要分为以下三类： 一是串联式混合动力系统。 串联式混合动力系统一般由内燃机直接带动发电 机发电，产生的电能通过控制单元传到电池，再由电池传输给电机转化为动能， 最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下，电池就象一个水库，只是调 节的对象不是水量，而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量 之间进行调节，从而保证车辆正常工作。这种动力系统在城市公交上的应用比较 多，轿车上很少使用。 二是并联式混合动力系统。并联式混合动力系统有两套驱动系统：传统的内 燃机系统和电机驱动系统。两个系统既可以同时协调工作，也可以各自单独工作 驱动汽车。这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况。该联 结方式结构简单，成本低。本田的 Accord 和 Civic 采用的是并联式联结方式。 三是混联式混合动力系统。 混联式混合动力系统的特点在于内燃机系统和电 机驱动系统各有一套机械变速机构，两套机构或通过齿轮系，或采用行星轮式结 构结合在一起，从而综合调节内燃机与电动机之间的转速关系。与并联式混合动 力系统相比， 混联式动力系统可以更加灵活地根据工况来调节内燃机的功率输出 和电机的运转。 此联结方式系统复杂， 成本高。 Prius 采用的是混联式联结方式。 2、根据在混合动力系统中，电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比 重，也就是常说的混合度的不同，混合动力系统还可以分为以下四类： 一是微混合动力系统。这种混合动力系统在传统内燃机上的启动电机（一般 为 12V）上加装了皮带驱动启动电机（也就是常说的 Belt-alternator Starter Generator, 简称 BSG 系统）。该电机为发电启动(Stop-Start)一体式电动机， 用来控制发动机的启动和停止，从而取消了发动机的怠速，降低了油耗和排放。 从严格意义上来讲，这种微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车，因 为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里，电机的电 压通常有两种：12v 和 42v。其中 42v 主要用于柴油混合动力系统。 二是轻混合动力系统。代表车型是通用的混合动力皮卡车。该混合动力系统 采用了集成启动电机（也就是常说的 Integrated Starter Generator，简称 ISG 系统）。与微混合动力系统相比，轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发 动机的启动和停止，还能够实现：（1）在减速和制动工况下，对部分能量进行 吸收；（2）在行驶过程中，发动机等速运转，发动机产生的能量可以在车轮的 驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在 20％以下。 三是中混合动力系统。该混合动力系统同样采用了 ISG 系统。与轻度混合动 力系统不同，中混合动力系统采用的是高压电机。另外，中混合动力系统还增加 了一个功能：在汽车处于加速或者大负荷工况时，电动机能够辅助驱动车轮，从 而补充发动机本身动力输出的不足，从而更好的提高整车的性能。这种系统的混 合程度较高，可以达到 30％左右，目前技术已经成熟，

应用广泛。 四是完全混合动力系统。该系统采用了 272-650v 的高压启动电机，混合程 度更高。与中混合动力系统相比，完全混合动力系统的混合度可以达到甚至超过 50％。 技术的发展将使得完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方 向。 二:混合动力车的结构和工作原理 1.串联式混合动力汽车（SHEV） 1.串联式混合动力汽车（SHEV） 串联式混合动力汽车 串联式混合动力 （SHEV） 模式由发动机、 发电机和驱动电动机三大动力组成， 发动机、发电机和驱动电动机采用“串联”的方式组成 SHEV 的驱动系统 。 SHEV 的结构 蓄电池 逆变器 发电机 电动机 发动机 驱动轴 图1 串联式简图 图2 串联式混合动力汽车传动系统 SHEV 的结构如上图所示。它由发动机、发电机和驱动电动机三大动力总成 组成，它们采用“串联”的方式组成驱动系统。 SHEV 的工作原理 在车辆行驶之初，蓄电池组处于电量饱和状态，其能量输出可以满足车辆要 求，辅助动力系统不需要工作，蓄电池输出的直流电经控制器变为交流电后供入 驱动电动机、驱动电动机输出的转矩经变速器、传动轴及驱动桥驱动车轮。蓄电 池组电量低于 60%时，辅助动力系统起动，为驱动系统提供能量的同时，还给蓄 电池组进行充电。当车辆能量需求较大时，辅助动力系统与蓄电池组同时为驱动 系统提供能量，发动机-发电机组产生的交流电经整流器变为直流电和电池输出 的直流电经控制器变为交流电后供入驱动电动机。由于蓄电池组的存在，使发动 机工作在一个相对稳定的工况，使其排放得到改善。 2.并联式混合动力电动汽车（PHEV） 2.并联式混合动力电动汽车（PHEV） 并联式混合动力电动汽车 并联式混合动力（PHEV）由发动机、电动/发电机或驱动电动机两大动力总 成组成。发动机、电动/发电机或驱动电动机采用“并联”的方式组成 PHEV 的驱 动系统。 PSHEV 的结构 蓄电池 逆变器 电动机 发动机 耦合器 驱动轴 图3 并联式简图 图4 并联式混合动力汽车传动系统 并联式混合动力汽车的组成 1、发动机 2、电动机/发动机 3、机械传动系统 4、驱动电动机 5、逆变器 6、 蓄电池组 PHEV 是由发动机与电动机、发动机或驱动电机两大动力总成组成。如上图 所示，它们采用“并联”的方式组成驱动系统。电动机的动力要与车辆驱动系统 相结合，可以： （1）在发动机输出轴处进行组合； （2）在变速器（包括驱动桥） 处进行组合；（3）在驱动桥处进行组合。 PSHEV 的工作原理 上图是一种电动机的动力在驱动轮处进行组合的驱动轮动力组合式 PHEV，其驱 动模式为： 以发动机驱动为基本驱动模式，独立驱动后驱动轮； 驱动电动机为辅助驱动模式，能独立驱动前驱动轮； 在混合驱动时，发动机驱动的后轮动力与驱动电机驱动的前轮动力进行组合，成 为混合四驱动模式。

3.混联式混合动力电动汽车（PSHEV） 3.混联式混合动力电动汽车（PSHEV） 混联式混合动力电动汽车 混联式混合动力电动汽车综合 SHEV 和 PHEV 结构特点，由发动机、电动发电机和驱动电动机三大动力总成组成。 PSHEV 的结构 发动机 行星齿 轮机构 电动机 驱动轴 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 混联式混合动力汽车传动系统 1、发动机 2、电动机/发动机 3、变速器或减速器 4、驱动桥 5、逆变器 6、驱 动电动机 7、蓄电池组 PSHEV 是 …… 此处隐藏：3983字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……