混合动力汽车原理分析

导语

随着世界各国环境保护的措施越来越严格,混合动力车辆由于其节能、低排放等特点成为汽车研究与开发的一个重点,并已经开始商业化。电动邦整理介绍一下混合动力汽车原理分析

随着世界各国环境保护的措施越来越严格,混合动力车辆由于其节能、低排放等特点成为汽车研究与开发的一个重点,并已经开始商业化。今天电动邦就为大家整理介绍一下混合动力汽车原理分析。

混合动力汽车原理

混合动力车是一种节油装置,是以汽(柴)油机为主,电动为辅的动力装置。而插电式混合动力车是以电动为主,在电池电力耗尽后不能及时充电才以汽(柴)油机为辅的动力装置。

插电式混合动力电动汽车(Plug-in HEV),简称PHEV,是一种可外接充电的新型混合动力汽车。PHEV是在传统混合动力汽车基础上派生而来,并兼有传统混合动力汽车与纯电动汽车的基本功能特征。

插电式混合动力车与传统混合动力车有两个较大的差异:

① 插电式混合动力汽车(PHEV)可以直接由外接电源充电。而传统的HEV大多通过发动机为电池充电以及车辆行驶过程中回收制动能量等。

② 插电式混合动力汽车(PHEV)的电池容量较大,可以靠电力行驶较远的距离,电力驱动在PHEV中所占比例更高,其对发动机的依赖较传统HEV少。

在PHEV中,电动机大多是主要的动力输出,因此其对电动机的性能要求较高,并需要大容量的电池来为电动机提供足够的电力。PHEV主要以电为动力来源,传统的发动机只作为辅助动力,在电池能量消耗完时才启用。

插电式混合动力汽车(PHEV)动力系统  

PHEV动力系统主要可分为并联式、串联式和混联式三种结构,其结构主要特点与传统HEV类似。但是PHEV用发动机功率比HEV的小,电机和电池功率比HEV的大,电池可通过电力网进行充电。

(1)  并联式插电混动汽车

并联式PHEV的发动机和电动机是两个相对独立的系统,即可实现纯电动行驶,又可实现内燃机驱动行驶,在功率需求较大时还可以实现全混合动力行驶, 在停车状态下可进行外接充电。其动力系统结构原理图如图1所示。     这种并联式结构一般采用的控制方式包括:开关门限控制、模糊逻辑控制等。

(2)  串联式插电混动汽车

串联式PHEV,通常称为增程式电动车,其特点是发动机带动发电机发电,发出的电能通过电动机控制器直接输送给电动机,由电动机驱动汽车行驶。其动力电池可进行外接充电,在允许的条件下可通过切断发动机的动力实现纯电动行驶;在要求迅速加速和爬坡时,以混合动力模式工作;当电池组不起作用或不能使用时,发动机可单独驱动电动机带动汽车运行;在停车状态下可对动力电池进行充电。其动力系统结构原理图如图2所示。 串联式结构一般采用的控制方式主要有:恒温器控制、功率跟随控制等。

(3)  混联式插电混动汽车

混联式PHEV驱动系统是串联式与并联式的综合,可同时兼顾串联式和并联式的优点,但系统较为复杂。在汽车低速行驶时,驱动系统主要以串联方式工作;汽车高速稳定行驶时,则以并联工作方式为主;停车时,可通过车载充电器进行外接充电。

插电式混合动力汽车的工作模式

根据车上电池荷电状态的变化特点,可以将PHEV 的工作模式分为电量消耗、电量保持和常规充电模式,其中电量消耗又分为纯电动和混合动力两种子模式。

PHEV优先应用电量消耗模式。在电量消耗模式中,PHEV 根据整车的功率需求,具体选择纯电动和混合动力两种子模式。在“电量消耗-纯电动”子模式中,发动机是关闭的,电池是唯一的能量源,电池的荷电状态降低,整车一般只达到部分动力性指标。该模式适合于起动、低速和低负荷时应用。在“电量消耗-混合动力”子模式中,发动机和电机同时工作,电池提供整车功率需求的主要部分,电池的荷电状态也在降低,发动机用来补充电池输出功率不足的部分,直至电池的荷电状态达到最小允许值。该模式适合高速,尤其是要求全面达到动力性指标时采用。

在电量保持模式下,PHEV的工作方式与传统HEV工作模式类似,电池的荷电状态基本维持不变。

“电量消耗-纯电动”、“电量消耗-混合动力”和“电量保持”模式之间能够根据整车管理策略进行无缝切换,切换的主要根据是整车功率需求和电池的荷电状态。常规充电模式就是用电网给PHEV电池充电。

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