混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理分析目錄TOC\o"1-3"\h\u1167混合動力驅(qū)動系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理分析 1165521常規(guī)串聯(lián)式HEV驅(qū)動系統(tǒng) 1148182常規(guī)并聯(lián)式HEV驅(qū)動系統(tǒng) 2206263常規(guī)混聯(lián)式HEV驅(qū)動系統(tǒng) 3目前，世界各地汽車制造商和科研機(jī)構(gòu)開發(fā)出的混合動力汽車具有不同的結(jié)構(gòu)，每個結(jié)構(gòu)的能量管理與控制都有說不同，也各具有優(yōu)缺點?？傮w上根據(jù)其驅(qū)動系統(tǒng)的配置和能量的分配方式，可分為串聯(lián)方案、并聯(lián)式和串并聯(lián)組合式方案。1常規(guī)串聯(lián)式HEV驅(qū)動系統(tǒng)傳統(tǒng)串聯(lián)式HEV系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電機(jī)、能量控制裝置和傳統(tǒng)汽車傳動系組成。與傳統(tǒng)汽車最大的不同是：發(fā)動機(jī)不再與離合器、變速器等動力傳動裝置直接相連接。而是通過發(fā)動機(jī)與發(fā)電機(jī)相連接，發(fā)電機(jī)輸出的電能再通過能量控制器總成輸出到電動機(jī)，最終由電動機(jī)將動力輸?shù)阶兯倨鳌⒅鳒p速器驅(qū)動汽車行駛。電池通過能量控制器連接在發(fā)電機(jī)和電動機(jī)之間，相當(dāng)于能量儲存器。當(dāng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的功率大于電動機(jī)所需功率時，多于的電能就存儲在電池中。當(dāng)發(fā)電機(jī)發(fā)出的功率低于電動機(jī)的功率時，電池就向電動機(jī)供電。發(fā)動機(jī)輸出的功率始終保持在某一恒定區(qū)域內(nèi)，當(dāng)電動機(jī)所需功率與發(fā)動機(jī)輸出的功率不一致時，能量控制器就使發(fā)電機(jī)向電池充電或者使電池向電動機(jī)放電，這樣，電池和能量控制器就相當(dāng)于一個功率平衡器。傳統(tǒng)串聯(lián)式HEV驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4.1所示。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)有著顯著的優(yōu)點：可以使發(fā)動機(jī)的功率保持在某一恒定范圍，也可以選用功率較小的發(fā)動機(jī)，這一構(gòu)想是最為接近純電動汽車的工作模式的。因此串聯(lián)式結(jié)構(gòu)特別適合用于城市內(nèi)低速運行的工況，在市內(nèi)行走時可以關(guān)閉發(fā)動機(jī)，只靠電機(jī)驅(qū)動，達(dá)到排放為零的要求。串聯(lián)式結(jié)構(gòu)也有明顯的不足：在經(jīng)過多次能量轉(zhuǎn)換后必有能量的損失，所以整個動力系統(tǒng)的綜合效率低。圖4.1常規(guī)串聯(lián)式HEV驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2常規(guī)并聯(lián)式HEV驅(qū)動系統(tǒng)并聯(lián)式系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)和電動機(jī)并聯(lián)而成，它們可以單獨輸出動力或者共同驅(qū)動汽車。傳統(tǒng)并聯(lián)式混合動力汽車驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4.2所示。并聯(lián)式系統(tǒng)由發(fā)動機(jī)、電動機(jī)并聯(lián)而成，發(fā)動機(jī)與電動機(jī)輸出的動力可以疊加在一起共同驅(qū)動汽車行駛。實際上，發(fā)動機(jī)與電動機(jī)是相互分開的動力裝置，在不同的路面可以根據(jù)汽車所需的驅(qū)動功率不同，共同工作或者單獨驅(qū)動，這樣能發(fā)揮出汽車良好的動力性，同時也降低了燃油消耗量。在不同的工況下，電機(jī)既可以當(dāng)做發(fā)電機(jī)也可以當(dāng)做電動機(jī)使用。由于發(fā)動機(jī)可以單獨驅(qū)動汽車，因此這種模式很接近傳統(tǒng)車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，得到了廣泛的使用。并聯(lián)式混合動力汽車的工作模式是：低速時，與純電動汽車一樣，只有電機(jī)啟動電驅(qū)，發(fā)動機(jī)在車速較高時才工作。因此，采用并聯(lián)式驅(qū)動有利于減少有害氣體的排放和提高燃油經(jīng)濟(jì)性。在再生制動或高負(fù)載（例如快速加速）情況下，發(fā)動機(jī)將重新啟動。停車時，發(fā)動機(jī)將關(guān)閉，蓄電池提供動力，豐田普銳斯就是這個工作模式。并聯(lián)式結(jié)構(gòu)與串聯(lián)結(jié)構(gòu)相比，并聯(lián)結(jié)構(gòu)具有更高的能耗和油耗，傳動機(jī)構(gòu)比串聯(lián)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，由于并聯(lián)式混合動力汽車的發(fā)動機(jī)狀態(tài)受車輛行駛狀態(tài)的影響，不適合在城市行駛，但更適合在公路和高速公路上行駛。圖4.2常規(guī)并聯(lián)式HEV驅(qū)動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖3常規(guī)混聯(lián)式HEV驅(qū)動系統(tǒng)混合動力驅(qū)動系統(tǒng)是串聯(lián)式和并聯(lián)式的組合，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖4.3所示。驅(qū)動系統(tǒng)是發(fā)動機(jī)和電動機(jī)通過機(jī)械能的疊加驅(qū)動汽車，發(fā)電機(jī)串聯(lián)于發(fā)動機(jī)與電動機(jī)之間?；旌蟿恿︱?qū)動系統(tǒng)不僅保持了內(nèi)燃機(jī)和驅(qū)動系統(tǒng)之間的機(jī)械連接，還提供了一條發(fā)動機(jī)與電動機(jī)并聯(lián)的驅(qū)動線?；旌蟿恿偛贾檬且粋€集成的混合動力系統(tǒng)，不僅包括傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)機(jī)及其后續(xù)主減速器、差速器這樣的驅(qū)動系統(tǒng)，還有發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、電池這樣的能量轉(zhuǎn)換裝置。整車的運行還由一個復(fù)雜的能量管理系統(tǒng)控制，發(fā)動機(jī)的一部分動力通過機(jī)械傳動傳遞到驅(qū)動橋，另一部分驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。發(fā)電機(jī)的功率傳遞到發(fā)動機(jī)或蓄電池，發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的扭矩通過動力組合傳遞到驅(qū)動橋?；旌蟿恿ν七M(jìn)系統(tǒng)的控制策略是：當(dāng)車輛低速行駛時，推進(jìn)系統(tǒng)以串聯(lián)運行為主；如果汽車在高速下穩(wěn)定運行，并聯(lián)運行是主要模式?；旌蟿恿ζ嚲哂写?lián)和并聯(lián)的優(yōu)點，為了實現(xiàn)更高的熱效率和更低的排氣負(fù)荷，與并聯(lián)型相比，混合型具有更復(fù)雜的動力組合方式，因此對動力組合有更高的要求。綜上所述，三種不同的混