关于混合动力技术路线的探讨

发表时间:2020/12/11   来源:《科学与技术》2020年第23期   作者:王帅
[导读] 文章从三种角度对混动模式进行了分类,并对各分类定义进行了详细阐述,从结构

        王帅
        安徽江淮汽车集团股份有限公司  安徽合肥 230000
        摘要:文章从三种角度对混动模式进行了分类,并对各分类定义进行了详细阐述,从结构
开发、燃油消耗、动力性、适用范围及国家政策方面对各混动技术进行了详细对比,最后总结了目前国内主流的混动发展方向。
关键词:插电式混合动力、非插电式混合动力、串联式混合动力、并联式混合动力、混联式混合动力、微混合动力系统 、轻混合动力系统、中混合动力系统、重混合动力系统
前言
        在新能源危机和环境污染的双重压力下,发展新能源汽车早已经是迫在眉睫的事情了,但目前来看,成本太高、配套设施难以完善以及还不够成熟的技术都是短期内还无法迅速解决的难题,弯道超车仍然困难重重,混动汽车仍然是降低能耗的主要过渡车型。
1 混合动力分类
混合动力系统大体上按以下三种方式进行分类:
1.1根据是否能外接充电电源分为: 插电式混合动力、非插电式混合动力;
1.2根据混动系统的结构特点分为:串联式混合动力、并联式混合动力、混联式混合动力;
1.3根据混动系统混合度的不同分为: 微混合动力系统 、轻混合动力系统、中混合动力系统、重混合动力系统。
2 混合动力技术路线介绍
2.1插电式&非插电式混合动力
2.1.1插电式混合动力汽车(Plug-in Hybrid Electrical Vehicle,简称PHEV)
既有传统汽车的发动机、变速箱及整个传动系统,也有电动车的电池、电机及控制电路既可与发动机协同驱动整车,又可纯电模式驱动,但是电池容量比较大且有外接充电接口。若每次都是短途行驶,有较好的充电条件,插电式混合动力汽车可以不用加油,作为纯电动车使用。
2.1.2非插电式混合动力汽车
与插电式相比没有外接充电接口,仅在起/停、加/减速的时候回收部分能量,不能外部充电,电池电量耗尽时是通过发动机驱动发电机来给电池、充电的,所以,非插电式混合动力必须加油,且不能纯电模式行驶较长距离,相比插电式混合动力油耗较大。
2.2 串联&并联&混联式混合动力
2.2.1串联式混合动力汽车
串联式混合动力汽车系统的结构及驱动方式如图1 所示。串联式混合动力系统利用发动机动力发电, 从而带动电机驱动车轮。其基本结构是由电机、发动机、发电机、动力蓄电池和变压器等组成。

1—发动机 2—变速器 3—动力蓄电池
4—变压器 5—电机 6—驱动轮 7—减速器
2.2.3 混联式混合动力汽车
混联式混合动力系统的结构和形式如图3所示,在结构上综合了串联式和并联式的特点。





2.3微混合&轻混合&中混合&重混合动力系统
微混合动力系统,Belt-alternator Starter Generator,皮带传动启动/发电一体化电机,该系统将一体化启动/ 发电机与发动机相连接,取代了发动机原有的发电机从而实现了混合动力系统的一体化(P0结构)。BSG混合动力系统能实现怠速停机、车辆启动时快速拖动发动机到怠速转速、制动回收能量的作用。
轻混合动力系统,Intergrated Starter/Generator,集成启动/发电一体化电机该系统与发动机的曲轴输出端相连(P1结构),根据实际情况,ISG混合动力系统可在发动机与变速箱之间配备1-2个离合器,这种方式与BSG系统相比更为灵活,其功能也在BSG混合动力系统上有所增加。
轻混合动力系统,Intergrated Starter/Generator,集成启动/发电一体化电机该系统与发动机的曲轴输出端相连(P1结构),根据实际情况,ISG混合动力系统可在发动机与变速箱之间配备1-2个离合器,这种方式与BSG系统相比更为灵活,其功能也在BSG混合动力系统上有所增加。
中混合动力系统,该动力系统电机布置比较灵活,可以放在变速器输入端,K0离合器之后(P2结构),也可以放在变速器输出端(P3结构),还可以与发动机输出轴分离,放在变速器之后(P4结构),总而言之,中混合动力系统在特定的情况下可以单独使用电机驱动汽车,另外在汽车处于加速或者大负荷工况时,电机能够辅助驱动车轮,更高的提高整车性能,这种系统的混合度较高,达到30%,是目前混合动力汽车市场的主要开发形式。
重混合动力系统,采用272~650V的高压电机,通过蓄电池组供电,电机可以在起步或巡航时单独驱动车辆行驶,在加速或者电池能量不足的情况时,由发动机单独或者联合电机驱动车辆。与其余混动形式相比,重混合动力系统的混合度更高,其电机功率更大,车载电池容量也更大,纯电行驶里程也更长。
3、混合动力技术路线分析
3.1插电式&非插电式混合动力


3.3微/轻/中/重混合动力

4、总结
因国内传统混动起步较晚,短时间内技术以及实力很难赶超技术成熟的外资品牌,所以很多自主车企基本放弃传统混动的研发,直接“弯道超车“,开始插电式混合动力的研发配合国家政策对插电式的支持以及充电设施的日趋完善,插电式混合动力将成为中国新能源的主流。
同为串联混动系统,增程式混动比普通串联式在整车重量、续航里程方面表现优秀;混联式混动相对并联式结构,控制逻辑复杂,但油耗、动力卓越,目前一般应用在混动四驱或豪华车上;对普通家用来说,增程式与并联式相比各有优劣,可根据用户平时的使用工况进行合理选择。
依据网上资料数据统计以及国家政策导向,普通家用消费者更倾向选择中混合动力系统,自主车企正加大对中混合动力系统的研发投入。
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