混合动力驱动方式简介

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1、混合动力汽车的驱动方式31混合动力汽车的定义国际电子技术委员会 International Electro-technical Commission,简称 IEC 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下三类

2、：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

3、简单，成本低;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；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;代表的车型是PSA的混合动力版

4、C3和的混合动力版V itz;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

5、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 合动力系统采用的是高压电机;另外，中混

6、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3 0%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SHEV331、串联式混合动力电动汽车的结构串联式混合动力电动汽车

7、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；332、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;串联式 HEV驱动系统的结构图如下图所示;

8、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,它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；琲.禅图:;-1出联式驭动丟统的鈿构333、串联式混合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、

9、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;2串联 式混合动力电动汽车从整体结构上看，只有发电机一电动机的电力系统，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;在发动机一发电机一电动机驱动系统中的热能一电能一机 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

10、市区，汽车在起步和低速行驶时, 可以关闭发动机进入纯电动状态,使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；一种可能的设计方式是将串联式和并联式的所有部件用一个离合器连接起来，使 车辆在某种情况下以串联式工作,在另一

11、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、发电内理湖 发电軌丰田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轴; 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：发动机的转速与 差速器输入的转速;此时车辆并不是串联

12、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；35、并联混合动力汽车研究状况351、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，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，使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，或者增加发动机的负荷使电动机作为发电机,给蓄电池充电 以备后用即一边驱动汽车，一边充

13、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,所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，但是此时不能提供 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：E友喘札 耐一弔期杖n 厂B嚼亀池H ZZ BA嗽动力出存成G单轴成检能站合式A) Drive cnmbinatinn B ) Double axes torqxie cnmbin

14、atiDnC) Single axis torque combination D) Rev combination图2-3并联式混合动力电动汽丰的驱功方忒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，使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

15、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

16、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；352、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、发动机可以直接驱动车辆，没有串联式混合动力电动