发布时间 : 星期日 文章混合动力汽车发展现状及趋势更新完毕开始阅读
并联式混合动力驱动系统主要由发动机、电机)发电机两大动力总成组成,其功率可以互相叠加。当电动机只是作为辅助驱动系统时,功率可以比较小。与串联式结构相比,发动机通过机械传动机构直接驱动汽车,其能量的利用率相对较高,这使得并联式燃油经济性比串联式的高。并联式驱动系统最适合于汽车在城市间公路和高速公路上稳定行驶的工况。由于并联式驱动系统的发动机工况要受汽车行驶工况的影响,因此不适于汽车行驶工况变化较多、较大;相于串联结构式,需要变速装置和动力复合装置,传动机构较为复杂。并联式驱动系统的示意图如图2。
并联式混合动力驱动系统的优缺点
由于发动机保持了与机械驱动系统的机械连接，与串联驱动系统相比，并联式驱动系统发动机通过机械传动机构直接驱动汽车，没有SHEV在热能一电能一机械能的转换过程中能量损耗。其能量的利用率相对较高，这使得并联式的燃油经济性一般比串联的要高；发动机与驱动电机两个动力总成的功率可以互相叠加起来满足汽车行驶的最大功率需求，系统可采用较小功率的发动机与电动机，电池总容量可以比SHEV小，使得整车动力总成尺寸小，质量也较轻；以发动机驱动模式为主要驱动模式，其动力特性更加趋近于内燃机汽车；可利用现有技术，通用性好。
与串联式相对比，并联式混合动力驱动系统具有如下缺点。发动机与驱动系统之间的机械连接，使得发动机的运行工况要受到汽车行驶工况的响，当汽车行驶工况复杂时，发动机可能较多地在不良工况下运行，因此，并联驱动的排放比串联驱动的要差；PHEV增加了变速装置及动力复合装置，使机械传动装置变复杂，增加了整车布置的难度；内燃机工作范围大，效率较低，环境污染较大，噪声大；PHEV的发动机与电力驱动系统两套系统协调工作需要较为复杂的控制系统。
3.混联式混合动力驱动系统
图3 混联式混合动力驱动系统
混联式混合动力驱动系统是串联式与并联式的综合,其结构示意图如图3所示。其驱动系统是最后发动机与电动机以机械能叠加的方式驱动汽车,但驱动电动机的发电机串联于发
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动机。目前的混联式结构一般以行星齿轮作为动力复合装置的基本构架。
发动机发出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥,另一部分则驱动发电机发电。发电机发出的电能输送给电动机或电池,电动机产生的驱动力矩通过动力复合装置传送给驱动桥。混联式驱动系统的控制策略是:在汽车低速行驶时,驱动系统主要以串联方式工作;当汽车高速稳定行驶时,则以并联工作方式为主。混联式HEV充分发挥了串联式和并联式的优点,以达到热效率更高、排气污染最低的效果。与并联式相比,混联式的动力复合形式更复杂,因此对动力复合装置的要求更高。
2.2.2按照能量模式分类
按照两种不同的能量的搭配比例不同，混合动力车辆则有四种类型，分别为微混合动力、轻混合动力、全混合动力和插电式混合。
1.微混合
在微混合动力系统中，电机仅作为内燃机的启动机/发电机使用。现在通常使用的启动机/发电机系统是指在传统内燃机的启动电机（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，从而取消发动机的怠速，降低了油耗和排放。从严格意义上来讲，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。
2.轻混合
与微混合相比，驱动车辆的两种动力源中，依靠电池-电机功率的比例增大，内燃机功率的比例相对减少。通常，此种混合动力系统采用集成启动电机（也就是常说的Integrated Starter Generator，简称ISG系统），车辆还是以发动机为主要动力来源，助动电机被安装在发动机和变速器之间，作为辅助动力来源与主要动力相联。当行驶中需要更大驱动力时，它被用作电动机。当需要重新启动熄火的发动机时，它被用作为一个起动机。其能够实现：在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；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。
3.全混合
全混合动力系统是指既可以使用汽油引擎或电动机单独驱动车辆也可以同时使用两种动力的汽车。它们普遍采用大容量电池以供给电动机做纯电动模式运行，同时还具有动力切换装置用以发动机、电动机各自动力的耦合和分离。在起步、倒车、缓加速（如频繁起步―停车）、低速行驶等情况下，车辆可以纯电动模式行驶；急加速时，电机和内燃机一起驱动车辆，并具有制动能量回收的能力。与轻混合系统相比，驱动车辆的两种动力源中，依靠电池-电机功率的比例更大，内燃机功率的比例更小。
4.插电式混合
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插电式混合动力系统通过接入家用电源为系统中配备的充电电池充电，充电后可仅凭充电电池作为电动汽车行驶。另外，在充电电池的剩余电量用完后，并不是切换至发动机行驶模式，而是通过发动机旋转发电机，利用由此产生的电力为蓄电池充电，继续用电动机行驶，从而形成了串联方式的插电式混合动力车。这种混合动力汽车比全混合动力汽车有较长纯电动行驶里程。该系统电机功率比例与纯电动情况基本相同（或稍小），内燃机功率比例与全混合系统基本相同，电池容量一般比全混合系统的大，比纯电动车辆的小。
2.2.3 按照运行模式分类
按照运行模式的不同，混合动力车可以分为单一模式混合动力和双模式混合动力。
1.单一模式混合动力
这种模式适用于低速度和负荷较小的情况，这时汽车可以按照三种方式操控：仅使用电力驱动，或仅使用发动机驱动，或发动机和电力驱动的任意组合。如果在交通拥挤，时停时走的状态下，仅使用电力驱动，延长发动机的关闭时间，则可以实现完全意义上的节油。
2.双模式混合动力
双模式混合动力系统的核心实质上是一个电控可调变速箱。它利用现有的传动系统，配有两个电动机，可以在两种混合动力运行模式之间实现自如切换。这种模式主要适用于高速公路驾驶，除电力驱动辅助外，发动机可以在必要时启动全部8个汽缸，比如超车、拖载或爬坡时。其模式整合了尖端电子控制技术Active Fuel Management TM随选排量技术、凸轮调整以及进气阀延迟启闭系统，使发动机的动力输出更加灵活、有效。在双模式混合动力系统下，精准的控制机构将决定汽车在特定的行驶状态下采用何种驱动方式。控制机构输入功率将取决于行驶时所需的扭矩，并向发动机和电动机发出相应的指令。发动机和电动机将扭矩传送到变速箱中的一系列齿轮，利用与传统自动变速箱类似的原理将扭矩放大，从而推动汽车前进。但与传统的持续型可变变速箱不同的是，双模式混合动力电子控制系统并不使用皮带或传送带。两种模式之间是同步切换，即切换模式时无需改变发动机速度，从而实现平稳加速。
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3.混合动力汽车的关键技术
混合动力汽车上有很多比较前沿的汽车技术，比如，电机，电池技术等，这些技术制约着混合动力汽车的性能，而掌握了这些关键技术，就能使混合动力汽车的性能更加优越，进而超越传统内燃机汽车。
3.1驱动电动机及其控制技术
电动机是电动汽车的心脏，重要性与发动机等同。要求：能量密度高、体积小、重量轻、效率高。研发主要集中在交流感应电动机和永磁同步电动机上.高速、匀速行驶工况，采用感应电动机驱动，经常起动、停车、低速运行的城市工况，永磁同步电动机驱动效率较高，控制技术包括大功率电子器件、转换器、微处理器以及电动机控制算法等。
3.2动力电池及其管理系统
动力电池是混合动力汽车的基本组成单元，其性能直接影响驱动电动机的性能从而影响整车的燃油经济性和排放性能。它起着向电动机供能以及向动力传动系输出峰值功率的作用，其另外一个作用是吸收制动再生能量并将其存储起来。能量回收制动对提高混合动力汽车的总效率是非常有意义的 。
3.3整车能量管理控制系统
主要功能是进行整车功率控制和工作模式的切换控制，整车能量控制系统如同混合动力汽车的大脑，指挥各个子系统协调工作，以达到效率、排放和动力性的最佳匹配，同时兼顾车辆行驶的平顺性。根据驾驶员的操作，如加速踏板、制动踏板、变速杆的操作等，判断驾驶员的意图，在满足驾驶员需求的前提下，分配电动机、发动机、电池等动力部件的功率输出，实现能量利用率的最优管理，使有限的燃油发挥最大的功效。能量控制还需考虑其他车载电气附件和机械附件的能量消耗，如空调、动力转向、制动助力能耗，以综合考虑整车的能量使用。
3.4动力传动系统匹配
混合动力汽车动力传动系统的参数匹配是混合动力汽车设计的一个重要内容，直接影响混合动力汽车的排放和燃油经济性能。它包括合理的选择和匹配发动机功率、动力电池容量和电动机的功率等，以确定车辆的混合度，来组成性能最优的混合驱动系统。
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