新能源汽车串联混合动力结构

2023-08-27 理论教育版权反馈

【摘要】：串联式混合动力系统的结构如图3-2-1所示。采用液化石油气、天然气、氢气或氢气与天然气的混合气体，混合动力车排放比较低。装有柴油机的混合动力车燃油经济性比较好。串联式混合动力系统适用于目标和行驶工况相对确定的车辆，例如货物分送车、城市公共汽车等在城市内走走停停的车辆。串联式混合动力汽车的发动机能保持在最佳工作区域内稳定运行。

串联式混合动力系统的结构如图3-2-1所示。其结构特点是发动机带动发电机发电，发出的电能通过电机控制器输送给电机，由电机产生电磁力矩驱动汽车行驶。在发动机与传动系统之间通过电机实现动力传递。动力电池（也可以是其他储能装置，如超级电容、机械飞轮等）是发电机与电机之间的储能装置，其功能是起到功率平衡的作用，即当发电机发出的功率大于电机所需的功率时（如汽车减速滑行、低速行驶或短时停车等工况），发电机向动力电池充电。

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图3-2-1　串联式混合动力系统的结构

当发电机发出的功率低于电机所需的功率时（如汽车起步、加速、爬坡、高速行驶等工况），动力电池则向电机提供额外的电能，补充发电机功率的不足，满足车辆峰值功率要求。

串联式混合动力汽车上的发动机与道路负荷不相耦合，就排放和效率来说，不必考虑传动系统的要求，就可对发动机工作进行优化，使它在某一固定工作点上（或是在某固定工作点周围很窄的区域内）运行。发动机可以是常规发动机，也可以是其他不适用于直接驱动车轮的发动机，例如微型燃气轮机、斯特林发动机等。发动机-发电机组作为一个整体也可以是燃料电池系统。采用液化石油气、天然气、氢气或氢气与天然气的混合气体，混合动力车排放比较低。装有柴油机的混合动力车燃油经济性比较好。

发动机-发电机所输出的平均功率与动力电池为满足峰值功率要求而提供的补充功率之间的比例，通常由车辆的应用特点决定，特别要考虑车辆行驶循环的需求。串联式混合动力系统适用于目标和行驶工况相对确定的车辆，例如货物分送车、城市公共汽车等在城市内走走停停的车辆。

串联式混合动力汽车具有以下优点：

（1）发动机工作状态不受车辆行驶工况的影响，始终在最佳的工作区域内稳定运行，因此，发动机具有良好的经济性和低的排放性能。

（2）发动机与电机之间无机械连接，整车的结构布置自由度较大。各种驱动系统元件可以放在最适合于它的车辆位置，例如在低地板公共汽车上，可以将发动机-发电机组装在车尾部或其他部位并采用电动轮驱动方式，从而降低地板高度。

（3）由于电机的功率大，制动能量回收的潜力大，从而提高能量效率。

串联式混合动力汽车存在的缺点如下：

（1）发电机将发动机的机械能量转变为电能，电机又将电能转变为机械能，还有电池的充电和放电都有能量损失，因此，发动机输出的能量利用率比较低。串联式混合动力汽车的发动机能保持在最佳工作区域内稳定运行。这一特点的优越性主要表现在低速、加速等行驶工况，而在车辆高速行驶时，由于其电传动效率较低，抵消了发动机效率高的优点。

（2）电机是唯一驱动汽车行驶的动力装置，因此，电机的功率要足够大。此外，动力电池一方面要满足汽车行驶中峰值功率的需要，以补充发电机输出功率的不足；另一方面，要满足吸收制动能量的要求，这就需要较大的电池容量。所以，电机和动力电池的体积和质量都比较大，使得整车质量较大。

根据以上特点，串联式混合动力汽车更适用于市内低速运行的工况，而不适合高速公路行驶工况。

新能源汽车串联混合动力结构

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