混合动力原理.doc

混合动力混合动力汽车采用能够满足汽车巡航需要的较小发动机，依靠电动机或其它辅助装置提供加速与爬坡所需的附加动力。其结果是提高了总体效率，同时并未牺牲性能。 混合动力车设计成可回收制动能量。在传统汽车中，当司机踩制动时，这种本可用来给汽车加速的能量作为热量被白白扔掉了。而混合动力车却能大部分回收这些能量”，并将其暂时贮存起来供加速时再用。当司机想要有最大的加速度时，汽油发动机和电动机并联工作，提供可与强大的汽油发动机相当的起步性能。在对加速性要求不太高的场合，混合动力车可以单靠电机行驶，或者单靠汽油发动机行驶，或者二者结合以取得最大的效率。比如在公路上巡航时使用汽油发动机。而在低速行驶时，可以单靠电机拖动，不用汽油发动机辅助。即使在发动机关闭时电动转向助力系统仍可保持操纵功能，提供比传统液压系统更大的效率。混合动力汽车的主要分类1串联式混合动力汽车 Series Hybrid Electric Vehicle (SHEV)SHEV是由发动机、发电机和驱动电动机三大动力总成组成，发动机、发电机和驱动电动机采用串联的方式组成SHEV的驱动系统。SHEV用发动机发电机组均衡地发电，电能供应驱动电动机或动力电池组，使SHEV的行驶里程得到延长。实际上SHEV的发动机发电机组只能看作一种电能供应系统，发动机并不直接参与SHEV的驱动。SHEV的发动机，可采用四冲程内燃机、二冲程内燃机、转子发动机和燃气轮机。发动机、发电机组，发动机的转速控制在一定范围内，不受SHEV运行工况的影响，经常保持在低能耗、高效率和低污染的状态下运转。SHEV驱动系统的结构比较简单，动力电池组、发动机发电机组和驱动电动机在底盘上的布置有较大的自由度，控制系统也比较简单，因为只有唯一的电动机驱动模式，其特点是动力特性更加趋近于EV。SHEV必须装置在一个大功率的发动机发电机组，再用驱动电动机来驱动车辆。发动机、发电机和驱动电动机的功率都要求等于或接近于SHEV的最大驱动功率，在热能电能机械能之间的转换过程中，总效率低于内燃机汽车。三大动力总成的体积较大，质量也较重，还有庞大的动力电池组，使得在中小型汽车上布置有一定的困难，一般适合大型客车采用。2 并联式混合动力电动汽车 Parallel Hybrid Electric Vehicle (PHEV)PHEV是由发动机、电动/发电机或驱动电动机两大动力总成组成，发动机、电动/发电机或驱动电动机采用并联的方式组成PHEV的驱动系统。从PHEV的动力系统组成，可大致分为发动机驱动系统（变速器和驱动桥）驱动轮等，电动机的动力要与车辆驱动系统相组合，可以：在发动机输出轴处进行组合；在变速器（包括驱动桥）处进行组合；在驱动轮处进行组合。因此，PHEV的驱动力组合有以下不同的组合模式：1） 发动机轴动力组合式PHEV发动机轴动力组合式 PHEV只有发动机和电动/发电机两大动力设备，发动机和电动/发电机的动力在发动机输出轴上进行组合，然后通过由离合器、变速器、驱动桥和半轴组成的传统的驱动系统带动车轮行驶，称为发动机轴动力组合式PHEV。2） 动力组合器动力组合式PHEV动力组合器动力组合式PHEV只有发动机和驱动电动机两大动力设备，发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合，然后通过差速器和半轴带动车轮行驶。由于发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合，称为动力组合器动力组合式PHEV。3） 驱动轮动力组合式PHEV驱动轮动力组合式PHEV的发动机通过离合器、变速器和驱动桥独立驱动PHEV的后驱动轮（前轮），驱动电动机通过减速器独立地驱动PHEV前驱动轮（后轮）。在混合动力驱动模式时发动机与驱动电动机共同组成4轮驱动模式驱动PHEV的前驱动轮和后驱动轮。由于在发动机与驱动电动机混合驱动时，发动机和驱动电动机的动力（牵引力）在驱动轮上组合，因此成为驱动轮动力组合式PHEV。虽然PHEV有不同的结构模型，但都是以发动机为主要驱动模式。发动机控制在低油耗、高效率和低污染的转速范围内稳定地运转。发动机直接带动PHEV的驱动系统驱动PHEV行驶，采用传动效率高的机械传动系统，没有SHEV在热能电能机械能的转换过程中的能量损耗。PHEV的发动机和驱动电动机两大动力总成都是驱动动力装置，在PHEV上可以实现发动机驱动模式，驱动电动机驱动模式和发动机驱动电动机混合驱动模式等三种驱动模式。发动机和发电机各自的功率，可以是PHEV的最大驱动功率的0.51倍，两大动力总成的功率可以叠加，因此可以采用较小功率的发动机和驱动电动机，使得整个动力总成的尺寸较小，质量较轻，造价也较低，可以应用在中小型PHEV上。由于是以发动机驱动模式为主要驱动模式，其特点是动力特性更加趋近于内燃机汽车。3 混联式（串、并联式）混合动力电动汽车 Split Hybrid Electric Vehicle (PSHEV)混联式混合动力电动汽车（PSHEV）是综合SHEV和PHEV结构特点组成的PSHEV，由发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成组成。由于电动/发电机必然是装在发动机的输出轴上，才能起发动机飞轮和起动机的作用，也才能保持发动机稳定运转并进行发电。因此电动机的动力要与车辆驱动系统相组合，只有：在变速器（包括驱动桥）处进行组合；在驱动轮处进行组合。因此，PSHEV的驱动力组合有以下不同的组合模式：1） 动力组合器动力组合式PSHEV动力组合器动力组合式PSHEV有发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成，在发动机的输出轴上，装有一个电动/发电机，电动/发电机一般只用于快速起动发动机和发电。发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合，然后通过差速器和半轴带动车轮行驶。由于发动机和驱动电动机的动力在动力组合器上进行组合，称为动力组合器组合式PSHEV。2） 驱动轮动力组合式PSHEV驱动轮动力组合式PSHEV有发动机、电动/发电机和驱动电动机三大动力总成，在发动机的输出轴上，装有一个电动/发电机，电动/发电机一般只用于快速起动发动机和发电。发动机通过离合器、变速器和驱动桥独立驱动PSHEV的后驱动轮（前轮），驱动电动机通过减速器独立地驱动PSHEV前驱动轮（后轮）。在混合动力驱动模式时发动机与驱动电动机共同组成4轮驱动模式驱动PHEV的前驱动轮和后驱动轮。由于在发动机与驱动电动机混合驱动时，发动机和驱动电动机的动力（牵引力）在驱动轮上组合，因此称为驱动轮动力组合式PSHEV。PSHEV兼有SHEV和PHEV的优点，可以组合成更多种形式的混合驱动的驱动模式，发动机、电动/发电机和驱动电动机的功率可以是PSHEV总功率的1/31倍，车辆的整备质量可以降低，而且性能更加完善，经济性更好，在动力性能方面接近和达到内燃机汽车的水平，有害气体的排放更少，达到超低污染的标准要求。 混合动力电动汽车（HEV）主要技术总成1发动机HEV可以广泛地采用四冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、二冲程内燃机（包括汽油机和柴油机）、转子发动机、燃气轮机和斯特林发动机等。一般转子发动机和燃气轮机的燃烧效率比较高，排放也比较洁净，采用不同的发动机就可以组成不同的HEV。2电动机HEV可以采用直流电动机、交流感应电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机等。随着HEV的发展，直流电动机已经很少采用