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2023-08-27
混联混动系统-新能源汽车结构原理
【摘要】：丰田普锐斯单桥驱动的混联式PSHEV动力系统，其显著特点是装备了行星齿轮动力分配装置，又称为功率分配式混合动力系统。尽管功率分配式混合动力汽车同时具备串联式和并联式的优点，但其结构复杂且成本高。混联式混合动力汽车的主要结构特点是具有功率分配装置，它根据汽车行驶工况对发动机功率中用于直接驱动汽车的功率和用于发电的功率的比例进行分配。
丰田普锐斯单桥驱动的混联式PSHEV动力系统，其显著特点是装备了行星齿轮动力分配装置，又称为功率分配式混合动力系统。该车在结构上综合了串联式和并联式的特点，与串联式相比，它增加了机械动力传动系统；与并联式相比，它增加了电力驱动传动系统。尽管功率分配式混合动力汽车同时具备串联式和并联式的优点，但其结构复杂且成本高。通过行星齿轮系统组成的动力分配装置将整个系统耦合在一起，根据行驶工况灵活采用串联式或并联式，以实现效率最高、污染排放物最低的目标。一般控制策略是起步或低负荷行驶时用动力电池电能驱动；匀速行驶时由发动机提供动力；加速行驶时发动机与动力电池共同提供动力；停车或滑行时，发动机带动发电机向动力电池充电；制动和减速时通过能量回收系统向动力电池充电。功率分配式兼有串联和并联的特点，但是系统控制复杂。不过随着控制技术和制造技术的发展，一些现代混合动力汽车更倾向于选择这种结构。
混联式混合动力汽车的主要结构特点是具有功率分配装置，它根据汽车行驶工况对发动机功率中用于直接驱动汽车的功率和用于发电的功率的比例进行分配。如图3-2-7所示，汽车正常行驶时，发动机的功率全部用于直接驱动汽车行驶；汽车全负荷、加速行驶时，发动机与动力电池共同提供动力驱动汽车行驶；汽车停车或滑行时，发动机的功率全部用于 驱动发电机向动力电池充电。
混联式混合动力汽车兼有SHEV和PHEV的优点，可以组合成多种形式的驱动模式，发动机、电动/发电机和驱动电机的功率可以是PSHEV总功率的1/3～1倍，车辆的整车质量可以降低，而且性能更加完善，经济性更好，在动力性能方面接近和达到发动机汽车的水平，有害气体的排放更少，达到“超低污染”的标准要求。
图3-2-7 混联式混合动力汽车的驱动模式
（a）汽车全负荷、加速行驶时；（b）汽车停车或滑行时
混联式混合动力汽车的主要优点有4个：①各个动力总成的功率和体积小、质量轻，节能且有害气体的排放少；②可以选择较小功率的发动机，使汽车的燃料经济性提高；③综合能量转换效率高；④具有电动机独立驱动的模式，可以在城市中实现“零污染”行驶，并可在汽车起步时充分发挥电动机低速大转矩的特性。
混联式混合动力汽车的主要缺点是：需要配备两套驱动系统，发动机传动系统除需要装备离合器、变速器、传动轴和驱动桥等传动总成外，还需要电动 / 发电机、驱动电机、减速器、动力电池以及为协调发动机驱动力与驱动电机驱动力的专用装置，并且必须装配一个复杂的多能源动力总成控制系统，否则无法达到高的经济性和“超低污染”的控制目标，因而动力控制系统结构复杂、布置困难、成本增大。
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