混合動力汽車各工況分析（上）

這次咱們來好好了解一下混動汽車。

混合動力汽車是傳統(tǒng)汽車向純電動車過渡的一種車型，在組成上保留了傳統(tǒng)汽車的大部分結(jié)構(gòu)，同時增添了電動機(jī)、儲能元件、電力電子元件等系統(tǒng)，因而在組成上更加復(fù)雜，結(jié)構(gòu)也更加靈活，存在多種結(jié)構(gòu)和分類方式。

一、混合動力汽車的定義與特點(diǎn)

混合動力汽車的定義參考國際能源（IEA）有關(guān)文獻(xiàn)，認(rèn)為能量與功率傳動路線具有如下特點(diǎn)的車輛稱為混合動力車輛。

①傳送到車輪推進(jìn)車輛運(yùn)動的能量，至少采自兩種不同的能量轉(zhuǎn)化裝置（例如內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)鉁u輪、斯特林發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、液壓電動機(jī)、燃料電池等）。

②能量轉(zhuǎn)換裝置至少要從兩種不同的能量儲存裝置（例如燃油箱、蓄電池、飛輪、超級電容、高壓儲氫罐等）吸取能量。

③從儲能裝置流向車輪的這些通道，至少有一條是可逆的（既可放出能量，也可吸收能量），并至少還有一條是不可逆的。

④可逆的儲能裝置供應(yīng)的是電能?；旌蟿恿ζ嚨牟豢赡鎰恿υ莾?nèi)燃機(jī)，儲能元件是油箱；可逆的動力元件是電動機(jī)，對應(yīng)的儲能元件是動力電池、電容、燃料電池等。

2．混合動力汽車的特點(diǎn)

與純電動車比較，混合動力汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)。

①減少了電池包的數(shù)量，即減少了整車的重量和成本。

②延續(xù)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車成熟的驅(qū)動與控制技術(shù)，適合量產(chǎn)并降低制造成本。

與內(nèi)燃機(jī)汽車比較，混合動力汽車具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①可使發(fā)動機(jī)在最佳效率區(qū)域穩(wěn)定運(yùn)行。

②可實(shí)現(xiàn)純電驅(qū)動。

③可實(shí)現(xiàn)制動能量回饋，進(jìn)一步降低汽車的能量消耗和排放污染。

④可滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求。

二、混合動力汽車組成

混合動力汽車?yán)^承和沿用了很大一部分的內(nèi)燃機(jī)汽車傳動系統(tǒng)，保留了人們已經(jīng)習(xí)慣的內(nèi)燃機(jī)汽車的操縱裝置，包括發(fā)動機(jī)控制裝置、加速踏板、制動踏板、離合器、變速器的操縱裝置等?；旌蟿恿ζ囈话阌砂l(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、儲能裝置、功率轉(zhuǎn)換裝置和控制裝置等組成，如圖2－1所示。

圖2－1　混合動力汽車的組成

1．發(fā)動機(jī)從能量來源來說，可以采用汽油機(jī)、柴油機(jī)；從結(jié)構(gòu)原理上，可以采用四沖程內(nèi)燃機(jī)、二沖程內(nèi)燃機(jī)、轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)和斯特林發(fā)動機(jī)。與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)一樣，轉(zhuǎn)子發(fā)動機(jī)燃燒效率比較高，排放比較清潔；一般用于混合動力汽車的是四沖程內(nèi)燃機(jī)；豐田Prius采用阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)。

2．發(fā)電機(jī)／電動機(jī) 汽車啟動時電動機(jī)作為發(fā)動機(jī)的啟動機(jī)；發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，為電池充電。根據(jù)不同的混合動力結(jié)構(gòu)，電動機(jī)／發(fā)電機(jī)的功率大小和布置也有不同；在某些混合動力汽車上直接參與車輛驅(qū)動，在車輛加速或爬坡時提供輔助動力，在車輛制動時回收制動反饋能量。

3．驅(qū)動電動機(jī) 驅(qū)動電動機(jī)用于純電驅(qū)動、混合驅(qū)動和制動能量回收，可采用直流電動機(jī)、交流異步電動機(jī)、水磁電動機(jī)和開關(guān)磁阻電動機(jī)等多種類型。目前多數(shù)采用異步電動機(jī)和永磁電動機(jī)，開關(guān)磁阻電動機(jī)也得到重視。

4．儲能裝置 儲能裝置是混合動力汽車的電動機(jī)驅(qū)動和能量回收、發(fā)電時的電能存儲單元。儲能裝置可以是不同類型的動力電池、電容、燃料電池或者多種 儲能元件的復(fù)合。

5．電動附件 電動附件包括水泵、油泵，制動系統(tǒng)，電動助力轉(zhuǎn)向等。這些操縱裝置接收駕駛?cè)说目刂戚斎?，并且發(fā)出控制信號。通過中控計算機(jī)的中央控制器和各個部分的控制模塊向驅(qū)動系統(tǒng)中內(nèi)燃機(jī)、電動機(jī)、離合器、變速器發(fā)出指令，以獲得不同的驅(qū)動模式。同時整車的傳感器系統(tǒng)采集車輛信號，為控制系統(tǒng)提供反饋信號。

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