汽车设计
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1.6.2 混合动力汽车动力与传动系匹配布局

广义上说,混合动力汽车是指车辆驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆,车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由每个驱动系统单独或共同提供。图1-33所示为混合动力汽车的驱动系统结构。混合动力汽车通常为油电混合动力汽车,油电混合动力汽车同时采用内燃机和电机作为动力源。根据动力源的联合方式,一般将混合动力汽车分为三类:串联式混合动力汽车(SHEV)、并联式混合动力汽车(PHEV)和混联式混合动力汽车(PSHEV)。

图1-33 混合动力汽车驱动系统结构

(1)串联式混合动力汽车

串联式混合动力汽车的主要工作模式如图1-34所示。由于串联式混合动力汽车是一种能源环节的耦合,所以,其耦合系统是电压/电流/功率的耦合。整车行驶由电机提供驱动力,所以电机及其后传动系统的结构及匹配与纯电动汽车类同,最大的不同在于串联式混合动力汽车的发动机/发电机系统与动力蓄电池组的匹配与控制。选型配置主要取决于整车的初始设计目标,主要包括:经济性、排放性、预期系统成本和驱动性能等。而其控制则是通过负载计算和动力蓄电池组荷电状态(SOC)计算获得辅助功率装置(APU)输出功率控制目标值,按照发动机最低燃由消耗率曲线利用查表法求得与APU功率值对应的发动机转速控制目标值,实施对发电机发动机的综合控制。控制流程框图如图1-35所示。

图1-34 串联式混合动力汽车的主要工作模式

图1-35 串联式混合动力汽车控制框图

(2)并联式混合动力汽车

并联式混合动力汽车是混合动力汽车的一种基本类型,两个或多个驱动系统通过各自的动力生成装置输出动能的联合或耦合,并经过相应的特性场转化装置输出到驱动轮,满足车辆行驶要求,并联式混合动力汽车的驱动系统形式如图1-36所示。

图1-36 并联式混合动力汽车的驱动系统形式

并联式混合动力系统的特点是:

1)机械动能的混合。

2)具有两个或多个动力生成装置。

3)每个动力生成装置都有自己单独的车载能源。

根据并联式混合动力汽车的系统特点,不同工作模式下的功率流状态如图1-37所示。

图1-37 并联式混合汽车不同工作模式下的功率流状态

F—油箱 E—发动机 B—动力蓄电池 P—功率转换装置 M—电机 T—变速装置

(3)混联式混合动力汽车

为提高驱动系统的综合效率和充分发挥车辆的节能、减排潜力,在实际应用中,混合动力车辆驱动系统不单是串联式结构或并联式结构,还包括由串联和并联结构混合而成的混联式结构。在不同工作模式下的功率流模式如图1-38所示。

图1-38 混联式混合动力汽车的工作模式

F—油箱 E—发动机 B—动力蓄电池 P—功率转换装置 M—电机 T—变速装置 G—发电机