电动汽车概论-第三章 混合动力电动汽车概论

电动汽车概论-第三章混合动力电动汽车概论

第三章混合动力电动汽车概论

混合动力汽车（Hybrid Electrical Vehicle, 简称HEV) 是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。

一、混合动力汽车按动力传动类型来分类

主要分为串联式、并联式、混联式三种形式

1．串联式混合动力汽车Series Hybrid Electric Vehicle （SHEV）

●结构模型：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。

●驱动模式：1）以发动机-发电机组发电为为主要动力源；

2)以动力电池组的电能为辅助动力源；

3）驱动电机驱动是唯一的驱动模式。

●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。发动机是发电机组动力源，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。

串联式混合动力系统由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传到电池和电动机，然后通过电机转化为动能，最后通过变速机构来驱动汽车。在这种联结方式下，电池就象一个水库，只是调节的对象不是水量，而是电能。电池对在发电机产生的能量和电动机需要的能量之间进行调节，从而保证车辆正常工作。这种动力系统在城市公交上的应用比较多，轿车上很少使用。

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，和电动机驱动系统两大动力系统。电动机的动力要与发动机动力相组合，可以：①在发动机输出轴处进行组合；②在变速器（包括驱动桥）处进行组合；③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

结构模型：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。

驱动模式：

（1）以发动机驱动为基本驱动模式

（2）电动/发电机为辅助动力

（3）电动/发电机只在发动机发动机启动，车辆加速、爬坡时起辅助作用，与发动机组成混合动力模式。

（4）在混合驱动时，发动机与电动/发电机动力在发动机轴上组合。

2）动力组合器动力组合式PHEV

结构模型：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。

驱动模式：

（1）以发动机驱动为基本驱动模式

（2）驱动电机为辅助驱动模式，可以独立驱动PHEV。

（3）在混合驱动时，发动机与驱动电机动力在动力组合器上组合。

3）驱动轮动力组合式PHEV

结构模型：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，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）。

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。驱动模式：

（1）以发动机驱动为基本驱动模式，独立驱动后轮或前轮。

（2）驱动电机为辅助驱动模式，独立驱动前轮或后轮。。

（3）在混合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。

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、制动能量回收模式等四种驱动模式。发动机和发电机各自的功率，可以是PHEV的最大驱动功率的0.5～1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