混合动力汽车的类型简介

1.按驱动系统能量流和功率流的配置结构关系分类

根据驱动系统能量流和功率流的配置结构关系,混合动力系统可以分为串联式混合动力系统、并联式混合动力系统、混联式混合动力系统等,如图2-2-1所示。

(1)串联式混合动力系统

串联式混合动力系统的关键特征是在功率变换器中两个电功率被加在一起,其结构如图2-2-2所示。该功率变换器起电功率耦合器的作用,控制从蓄电池组和发电机到电动机的功率流,或反向控制从电动机到蓄电池组的功率流。燃油箱、发动机和发电机组成基本能源,而蓄电池组则起能量缓冲器的作用。

图2-2-1

(2)并联式混合动力系统

并联式混合动力系统的关键特征是在机械耦合器中两个机械功率被加在一起,其结构如图2-2-3所示。发动机是基本能源设备,而蓄电池组和电动机驱动装置则组成能量缓冲器。此时,功率流仅受动力装置——发动机和电动机所控制。

图2-2-2

图2-2-3

(3)混联式混合动力系统

混联式混合动力系统的特征是使用了机械的和电气的两个功率耦合器,其结构如图2-2-4所示。实际上,这一构造是串联式和并联式结构的组合,它具有两者的主要特性,相比串联式或并联式的单一结构,拥有更多的运行模式。但它的结构更为复杂,且成本较高。

图2-2-4

(4)复合式混合动力系统

复合式混合动力系统具有与混联式相似的结构。唯一的差异在于电耦合功能由功率变换器转移到蓄电池组,并且在电动机/发电机组和蓄电池组之间加入一个功率变换器,其结构如图2-2-5所示。(www.xing528.com)

图2-2-5

(5)插电式混合动力系统

插电式混合动力系统是一种将纯电动系统和现有混合动力系统相结合的产物。由于车辆带有外接插入式充电系统,因此可以单独利用电动机行驶较长的距离,将内燃机的工作比例进一步缩小,提供更好的节油比例,但会消耗一定的电能。同时,解决了目前纯电动汽车续驶里程短的问题。但随着电池技术的发展,插电式混合动力系统仅仅是一种过渡方案,其结构如图2-2-6所示。

图2-2-6

2.按混合程度分类

根据在混合动力系统中,电机的输出功率在整个系统输出功率中占的比重,也就是常说的混合度的不同,混合动力系统可以分为微混合动力系统(BSG系统)、轻混合动力系统(ISG系统)、中混合动力系统、完全混合动力系统等。

(1)微混合动力系统

微混合动力系统在传统发动机上的起动机(一般为12 V)上加装了带驱动的起动机。驱动电机为发电机-起动机一体式电机,用来控制发动机的启动和停止,从而取消了发动机的怠速,降低了油耗和排放。从严格意义上说,微混合动力系统的汽车不属于真正的混合动力汽车,因为它的电机并没有为汽车行驶提供持续的动力。在微混合动力系统里,电机的电压通常有两种:12 V和42 V,其中42 V主要用于柴油混合动力系统。微混合动力系统的代表车型是PSA公司的混合动力版C3和丰田公司的混合动力版Vitz。

(2)轻混合动力系统

轻混合动力系统采用了电动机-发电机一体化。与微混合动力系统相比,轻混合动力系统除了能够实现用发电机控制发动机的启动和停止外,还能够实现:

①在减速和制动工况下,对部分能量进行吸收。

②在行驶过程中,发动机等速运转,发动机产生的能量可以在车轮的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节。轻混合动力系统的混合度一般在20%以下。轻混合动力系统的代表车型是通用汽车公司的混合动力皮卡车。

(3)中混合动力系统

中混合动力系统同样采用了ISG系统,但与轻混合动力系统不同的是使用了高压电机。此外,中混合动力系统还增加了一个功能:在车辆处于加速或者大负荷工况时,电动机能够辅助驱动车轮,补充发动机本身动力输出的不足,从而提高整车的性能。这种系统的混合程度可以达到30%左右,目前技术已经成熟,应用比较广泛。中混合动力系统的代表车型是本田公司旗下混合动力的音赛特(Insight)、雅阁和思域等车型。

(4)完全混合动力系统

完全混合动力系统采用了272～650 V的高压起动机,混合程度高。与中混合动力系统相比,完全混合动力系统的混合度可以达到50%以上。技术的发展使完全混合动力系统逐渐成为混合动力技术的主要发展方向。完全混合动力系统的代表车型是丰田公司的普锐斯和蔚来的Estima。