并联混动汽车系统：高效新能源技术

2023-08-27 理论教育版权反馈

【摘要】：图3-2-3带一个离合器的并联式混合动力驱动系统带一个离合器的并联式混合动力驱动系统最简单的结构中使用一根曲轴起动发电机，其中驱动电机仅负责起动发动机并为车载电网供电。根据离合器的数量可将这种结构称为带有两个离合器的并联式混合动力驱动系统。这样，两个驱动机组基本上以同一转速工作，这种结构称为分轴并联式混合动力驱动系统。图3-2-6带双离合变速器的并联式混合动力驱动系统

1．结构特点

与串联式混合动力系统有所不同的是，并联式结构有发动机和电机两套驱动系统。它们可分开工作，也可一起协调工作，共同驱动。所以并联式混合动力汽车可以在比较复杂的工况下使用，应用范围比较广。使用并联式混合动力驱动系统可在广泛的范围内保留传统的驱动系统。这样对汽车制造商在设计方面有利，也对养成驾驶习惯的驾驶员有积极的影响。并联式混合动力驱动系统如图3-2-2所示。

特点：

（1）发动机和驱动电机共同驱动车辆行驶。

（2）没有单独设计发电机，在没有外部充电或者辅助电源的情况下，动力电池获取能源的唯一途径是驱动电机的能量回收。

pagenumber_ebook=54,pagenumber_book=45

图3-2-2　并联式混合动力驱动系统

2．分类

根据离合器的数量和驱动电机的位置，可进一步划分并联式混合动力驱动系统。

1）带一个离合器的并联式混合动力驱动系统（P1-HEV）

在只带有一个离合器的并联式混合动力驱动系统（图3-2-3）中，驱动电机与发动机的曲轴刚性连接，因此驱动电机不能单独进行驱动，再生制动时必须连同发动机一起驱动。

pagenumber_ebook=54,pagenumber_book=45

图3-2-3　带一个离合器的并联式混合动力驱动系统（P1-HEV）

带一个离合器的并联式混合动力驱动系统最简单的结构中使用一根曲轴起动发电机，其中驱动电机仅负责起动发动机并为车载电网供电。通过一个附加的动力电池和驱动电机的较高效率可建立起一个同效的轻度混合动力驱动系统，它可额外通过驱动电机对发动机提供支持并回收制动能量。

2）带两个离合器的并联式混合动力驱动系统（P2-HEV）

为了进行纯电动行驶以及更高效率的利用再生制动，在发动机和电机之间附加了离合器，如图3-2-4所示。根据离合器的数量可将这种结构称为带有两个离合器的并联式混合动力驱动系统。在能量回收阶段或进行电动行驶时，可通过打开第二个离合器将发动机从驱动系统上脱开并关闭，这样可在没有牵引损失的情况下回收车辆的减速能量并存储在动力电池中。能量回收能力仅受到电机功率的限制。

pagenumber_ebook=55,pagenumber_book=46

图3-2-4　带两个离合器的并联式混合动力驱动系统（P2-HEV）

第二个离合器将发动机从驱动系统上脱开并关闭时，电机不必连同发动机一起驱动，这样可使缓慢的前行变得舒适，也可将驱动电机的全部功率用于电动行驶上，而不存在驱动发动机造成的功率损失。但是，必须保证可通过电机随时再次起动发动机，为此应当保留一部分电机的有效功率。带两个离合器的并联式混合动力驱动系统方案的最大挑战在于要将第二个离合器安装在最小的安装空间内并要在不影响舒适性的情况下从电动行驶状态再次起动发动机。

3）分轴并联式混合动力驱动系统（AS-HEV）

P1-HEV和P2-HEV中的电机和发动机布置在变速器前的同一个驱动轴上。这样，两个驱动机组基本上以同一转速工作，这种结构称为分轴并联式混合动力驱动系统（ASHEV）。

AS-HEV中的发动机和电机不直接以刚性连接的方式连接在一起，而是作用在不同的车轴上，这样可使其在道路上将牵引力叠加在一起，如图3-2-5所示。前轮驱动车辆通过电动后轴进行再生制动和电动行驶，而未经改动的传统驱动系统驱动前轴。如果驱动电机驱动两个机组，则是全轮驱动。同时，前轴和后轴之间的转矩可在任意的功率范围内自由变化。

显然，在驻车状态下，AS-HEV与其他并联式混合动力驱动系统有根本性的差异。当车轴停转时，AS-HEV的驱动电机不产生电能，这样必须通过其他方式为车载电网供电并在停车时为空调设备供电。例如，可通过发动机上的高效发电机进行供电。借助一个直流/直流（DC/DC）变坟器，发电机可在停车时为动力电池充电并确保为高坟用电器供电。

在车辆车轴上连接驱动电机具有以下优点：

① 不必改变传统的传动系统；

② 可以不同的转速运行发动机和驱动电机，这样可使驱动电机实现高转速；

③ 在再生和电动行驶时可达到较高的效率。

AS-HEV的缺点：

① 对于发动机来说需要一个单独的起动机；

② 在驻车状态下无法为动力电池充电（只能使用附加措施，如直流/直流变坟器）；

③ 对于两个车轴必须监控行驶动态（ESP）；

④ 必须确保在驻车状态下为12 V车载电网供电（如12 V发电机）。

pagenumber_ebook=56,pagenumber_book=47

图3-2-5　分轴并联式混合动力驱动系统（AS-HEV）

（1）电动全轮驱动（4WD）系统的功能性。

AS-HEV通过将传统驱动装置和电动驱动车轴组合在一起实现全轮驱动。电动车轴驱动装置也可与其他任意混合动力配置组合在一起，以实现电动全轮驱动的功能性。

（2）带不同变速器的并联式混合动力驱动系统。

原则上可使用所有的变速器变型实现并联式混合动力，同时与特定的变速器组合在一起可获得特有优势。在这里要特别强调的是双离合变速器（DCT），它由两个分变速器组成，可相互独立地挂入不同的挡位，这样即可将驱动电机连接在这个分变速器的某个挡位并在另一个挡位上由发动机进行驱动（图3-2-6），因此，其可不依赖发动机的工作点而在某些范围内优化驱动电机的工作点，以挖掘出额外的能效潜力。

pagenumber_ebook=57,pagenumber_book=48

图3-2-6　带双离合变速器的并联式混合动力驱动系统

并联混动汽车系统：高效新能源技术

相关推荐