混合动力驱动方式概述

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1、混合动力汽车的驱动方式3.1混合动力汽车的定义国际电子技术委员会(International Electro-technical Commission，简称 IE C)对混合动力车辆的定义为“在特定的工作条件下，可以从两种或两种以上的 能量存储器、能量源或能量转化器中获取驱动能量的汽车。其中至少有一种存储 器或转化器要安装在汽车上。混合动力电动汽车(HEV )至少有一种能量存储器、 能量源或能量转化器可以传递电能。串联式混合动力车辆只有一种能量转化器可 以提供驱动力，并联式混合动力车辆则不止一种能量转化器提供驱动力。3.2混合动力汽车的驱动类型根据混合动力驱动的联结方式，混合动力系统主要分为以

2、下三类：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

3、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，昆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。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：是微混合动力系统。代表的车型是PSA的混合

4、动力版C3和丰田的混合动 力版Vitz。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BS G系统）。该电机为发电启动（Stop-Start）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

5、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。本田旗下混合动力的Insight, Accord和Civic都属于这种系统。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

6、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。丰田的Prius和未来的Estima属于完全混合动力 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。3.3、串联式混合动力电动汽车(SHEV)3.3.1、串联式混合动

7、力电动汽车的结构串联式混合动力电动汽车由发动机、发电机、电池组、驱动电机和控制器主 要部件组成。发动机仅仅用于发电，发电机所发出的电能供给电动机，电动机驱 动汽车行驶。发动机和发电机集成组成一个系统，即辅助动力单元，当发动机发 出的功率超过汽车行驶所需要的功率时，发电机发出的部分电能向电池充电，来 延长混合动力电动汽车的行驶里程。另外电池还可以单独向电动机提供电能来驱 动电动汽车，使混合动力电动汽车在零污染状态下行驶。3.3.2、串联式混合动力电动汽车的驱动模式在串联式混合动力电动汽车上，由发动机带动发电机所产生的电能和电池输 出的电能，共同输出到电动机来驱动汽车行驶，电动机是唯一的驱动模式。

8、串联 式HEV驱动系统的结构图如下图所示。只有电动机直接与驱动桥相连接(这一 点与纯电动汽车相同)，而发动机与发电机直接连接产生电能，来驱动电动机或 者给蓄电池充电。汽车行驶时的驱动力由电动机来输出尼将储存在蓄电池中的 电能转化为车轮上的机械能。当蓄电池的荷电状态值(SOC , StateOf Charge ) 降到一个预定值时，发动机即开始对蓄电池进行充电。发动机与驱动系统并没有 机械地连接在一起，这种方式可以很大程度地减少发动机所受到的车辆的瞬态响 应。瞬态响应的减少可以使发动机进行最优的喷油和点火控制，使其在最佳工况 点附近工作。机械能比禅團一1出联盘駆动罢统俯貉构3.3.3、串联式混合

9、动力电动汽车的优缺点优点：(1)发动机能够经常保持在稳定、高效、低污染的运转状态，使有害排 放气体控制在最低范围内，并可采用燃气轮机、转子发动机等其他形式的发动机。 串联式混合动力电动汽车从整体结构上看，只有发电机-电动机的电力系统， 其特点更加趋近于电动汽车。几个大部件总成在电动汽车上布置起来，将有较大 的自由度。缺点：各部件总成各自的功率较大，外形较大，质量也较大，在中小型电动汽 车上布置有一定的困难。在发动机-发电机-电动机驱动系统中的热能-电能-机械能的能量转换过程中，能量损失较大。因此发动机输出的能量利用率要比 内燃机汽车低。所以，串联式混合动力驱动系统较适合在大型客车上使用，该布

10、置形式更适合于道路 复杂的城市工况和山区公路运行。在环保要求高的市区，气车在起步和低速行驶 时，可以关闭发动机进入纯电动状态，吏汽车达到零排放的要求。随着蓄电池技 术的发展，存储能量性能的不断提高，串联式混合动力电动汽车使用发动机的次 数越来越少，最终会向纯电动汽车的目标迈进。34、混联式混合动力电动汽车混联式驱动系统是串联式与并联式的综合，它的结构形式和控制方式充分发挥了 两种驱动形式各自的优点。能够使发动机、发电机、电动机等部件进行更多的优 化匹配，从而在结构上保证了在更复杂的工况下使系统工作在最优状态，因此更 容易实现排放和燃油消耗的控制目标。种可能的设计方式是将串联式和并联式的所有部件

11、用一个离合器连接起来，吏 车辆在某种情况下以串联式工作，在另一种情况下则以并联式工作。根据不同的 驱动条件来选择具有优势的那一种驱动方式。但是这种布置方式将会比单纯的串 联式或并联式增加更多的零部件，导致整车的尺寸增大和复杂程度增加。丰田Prius所采用的混合驱动方式丰田Prius驱动系统的结构图如图所示。丰田Prius驱动系统是将发动机、发丰田prius混合动力电动汽车驱动系统的结构机和电动机通过一个行星齿轮装置连接起来。动力从发动机输出到与其相连的行 星架，行星架将一部分转矩传送到发电机，另一部分传送到电动机并输出到驱动 辄这种机构有两个自由度，可以自由的控制两个不同的速度（例如：发动机的

12、 转速与差速器输入的转速）。此时车辆并不是串联式或者并联式，而是介于串联 和并联之间，充分利用两种驱动方式的优点。3.5、并联混合动力汽车研究状况3.5.1、并联式混合动力电动汽车的驱动模式并联式混合动力驱动系统结构图如下图所示，控制磊电勒机并联式HEY驱动系统的结构发动机和电动机通过某种变速装置同时与驱动桥直接相连接。电动机可以用来平 衡发动机所受的载荷，吏其能在高效率区域工作，因为通常发动机工作在满负荷 （中等转速）下，燃油经济性最好。当车辆在较小的路面载荷下工作时，传统车辆 的发动机的燃油经济性比较差,而并联式混合动力汽车的发动机此时可以被关闭 掉而只用电动机来驱动汽车，或者增加发动机的

13、负荷使电动机作为发电机，合蓄 电池充电以备后用（即一边驱动汽车，一边充电）。由于并联式混合动力电动汽 车在稳定的高速行驶下发动机具有比较高的效率和相对较小的质量，斤以它在高 速公路上行驶具有比较好的燃油经济性。并联式驱动系统有两条能量传输路线，可以同时使用电动机和发动机作为动力 源来驱动汽车，如果其中的一条驱动线路出了问题，另一个仍然可以驱动汽车。 这种设计方式可以使其以纯电动汽车，或低排放汽车的状态运行，旦是此时不能 提供全部的动力能源。并联式混合动力汽车通常有以下四种组合驱动方式（如下图）:丹卑动力川合式B砚仙式转矩轴合式A) Drive c oni bin at mn B) D nuhl

14、e axes rnrqu e c nmhfi nation C) S ingle uis torque com hi n.itu-.n D) Rev MmbmaHnnffl2-3并联式混合动力电动耗车的驱动方式G单轴式检能站合式a. 驱动力结合式驱动力结合式电动汽车采用一个小功率的发动机单独地驱动 汽车的前轮。另外一套电动机驱动系统单独地驱动汽车的后轮可以在汽车启动、 爬坡或加速时增加混合动力汽车的驱动力。两套驱动系统可以独立地驱动汽车， 也可以联合驱动汽车，吏电动汽车变成四轮驱动的电动汽车。此种混合动力电动 汽车具有四轮驱动的特性。b. 转矩结合式（双轴式和单轴式）转矩结合式并联式混合动力电

15、动汽车的发动 机通过传动系统直接驱动混合动力电动汽车，并直接（单轴式）或间接（双轴式） 带动电动/发电机转动向蓄电池充电。蓄电池也可以向电动/发电机提供电能，此 时电动/发电机转换成电动机，可以用来启动发动机或驱动汽车。c. 转速结合式转速结合式并联式混合动力电动汽车的发动机通过离合器和一 个“动力组合器”来驱动汽车，电动机也是通过“动力组合器”来驱动汽车。可 以利用普通内燃机汽车的大部分传动系统的总成电动机只需通过动力组合器” 与传动系统连接，结构简单，改制容易，维修方便。通常“动力组合器”就是一个行星齿轮机构，这种装置可以使发动机或电动机之间的转速可以灵活的分配， 但它们组合在特定的“动力

16、组合器”中，因为“动力组合器”使它们的转矩固定 在电动汽车行驶时的转矩上，要用调节发动机节气门的开度来与电动机的转速相 互配合，才能获得最佳传动效果，从而使得控制装备变得十分复杂。3.5.2、并联混合动力电动汽车的结构特点及优缺点1结构特点1、两条驱动线路：内燃机和电动机都可以通过各自的驱动线路驱动车 路。2、三种基本驱动方式：发动机单独驱动、电动机单独驱动、发动机和电动 机联合驱动。3、属于电力辅助型燃油汽车，可降低排放和燃油消耗。4当发 动机提供的功率大于驱动车轮所需的功率或者再生制动时,电动机工作在发电的 状态，将多余的能量充入蓄电池。优点：1、只有发动机和电动机两个动力总成，两者的功率可以等于车辆驱动功 率的50%-100%，比串联式混合动力电动汽车三个动力总成的功率、质量和体 积小很多。2