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混合动力汽车各工况分析(上)

这次咱们来好好了解一下混动汽车

混合动力汽车是传统汽车向纯电动车过渡的一种车型,在组成上保留了传统汽车的大部分结构,同时增添了电动机、储能元件、电力电子元件等系统,因而在组成上更加复杂,结构也更加灵活,存在多种结构和分类方式。

一、混合动力汽车的定义与特点

混合动力汽车的定义参考国际能源(IEA)有关文献,认为能量与功率传动路线具有如下特点的车辆称为混合动力车辆。

①传送到车轮推进车辆运动的能量,至少采自两种不同的能量转化装置(例如内燃机、燃气涡轮、斯特林发动机、电动机、液压电动机、燃料电池等)。

②能量转换装置至少要从两种不同的能量储存装置(例如燃油箱、蓄电池、飞轮、超级电容、高压储氢罐等)吸取能量。

③从储能装置流向车轮的这些通道,至少有一条是可逆的(既可放出能量,也可吸收能量),并至少还有一条是不可逆的。

④可逆的储能装置供应的是电能。混合动力汽车的不可逆动力元件是内燃机,储能元件是油箱;可逆的动力元件是电动机,对应的储能元件是动力电池、电容、燃料电池等。

2.混合动力汽车的特点

与纯电动车比较,混合动力汽车具有以下优点。

①减少了电池包的数量,即减少了整车的重量和成本。

②延续传统内燃机汽车成熟的驱动与控制技术,适合量产并降低制造成本。

与内燃机汽车比较,混合动力汽车具有以下优点:

①可使发动机在最佳效率区域稳定运行。

②可实现纯电驱动。

③可实现制动能量回馈,进一步降低汽车的能量消耗和排放污染。

④可满足日益严格的环保法规要求。

二、混合动力汽车组成

混合动力汽车继承和沿用了很大一部分的内燃机汽车传动系统,保留了人们已经习惯的内燃机汽车的操纵装置,包括发动机控制装置、加速踏板、制动踏板、离合器、变速器的操纵装置等。混合动力汽车一般由发动机、发电机、电动机、储能装置、功率转换装置和控制装置等组成,如图2-1所示。

图2-1 混合动力汽车的组成

1.发动机从能量来源来说,可以采用汽油机、柴油机;从结构原理上,可以采用四冲程内燃机、二冲程内燃机、转子发动机和斯特林发动机。与传统内燃机一样,转子发动机燃烧效率比较高,排放比较清洁;一般用于混合动力汽车的是四冲程内燃机;丰田Prius采用阿特金森循环发动机。

2.发电机/电动机 汽车启动时电动机作为发动机的启动机;发动机运转时带动发电机发电,为电池充电。根据不同的混合动力结构,电动机/发电机的功率大小和布置也有不同;在某些混合动力汽车上直接参与车辆驱动,在车辆加速或爬坡时提供辅助动力,在车辆制动时回收制动反馈能量。

3.驱动电动机 驱动电动机用于纯电驱动、混合驱动和制动能量回收,可采用直流电动机、交流异步电动机、水磁电动机和开关磁阻电动机等多种类型。目前多数采用异步电动机和永磁电动机,开关磁阻电动机也得到重视。

4.储能装置 储能装置是混合动力汽车的电动机驱动和能量回收、发电时的电能存储单元。储能装置可以是不同类型的动力电池、电容、燃料电池或者多种 储能元件的复合。

5.电动附件 电动附件包括水泵、油泵,制动系统,电动助力转向等。这些操纵装置接收驾驶人的控制输入,并且发出控制信号。通过中控计算机的中央控制器和各个部分的控制模块向驱动系统中内燃机、电动机、离合器、变速器发出指令,以获得不同的驱动模式。同时整车的传感器系统采集车辆信号,为控制系统提供反馈信号。

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